摘要:注浆加固是根据地质条件、注浆压力及对土体的作用为基础的地基加固方式,在我国被广泛应用于新老建筑物的地基处理中。面对近年来出现的许多注浆新工艺、新材料、新技术,本文通过分析注浆加固的技术特点,分别对高压旋喷注浆法、静压注浆法的关键技术与应用问题进行探讨。
关键字:建筑;地基;注浆加固;高压旋喷;静压注浆;
一、注浆加固的技术特点
注浆技术是指利用液压、气压或电化学原理,通过注浆管把具有流动性、填充性、胶凝性的一种或几种浆液材料,按一定的配比注入地基土中,浆液以充填、渗透和挤密等方式挤走土粒间的水分和空气,使浆液与原来松散的土粒胶结成整体,从而提高原来土体的强度。
注浆方法按常规可以分为高压旋喷注浆法和静压注浆法两大类,这两种注浆方法都可以应用在地基加固工程中,有其各自的优缺点和适用条件,
二、高压旋喷注浆法的关键技术与应用
高压旋喷注浆是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻至土层的预定位置后,以高压设备使浆液成为高压流从喷嘴中喷射出来,冲击破坏土体,同时钻杆以一定速度渐渐向上提升,将浆液与土粒搅拌混合,浆液凝固后在土中形成一个固结体,固结体呈圆柱状,从而改善土的变形性质,提高地基的抗剪强度。同时也可组成闭合的帷幕,用于截断地下水流和治理流沙。
1、主要技术参数
(1)旋啧桩直径的确定
直径一般为:单管法0.3m～0.8m;三重管法1.0m～2.0m;二重管法介于二者之间;多重管法可达2.0m～4.0m。
(2)桩位布置及桩间距
堵水防渗工程,最好按双排或三排布孔,形成帷幕,间距为0.866R(R为旋喷桩设计直径),排距为0.75R。加固地基,可采用矩形或梅花形布桩型式。间距以2R～3R为宜。
(3)地基承载力的确定
按复合地基进行设计计算,单桩承载力的确定,基本与钻孔灌注桩相同,但须选用比灌汴桩更高的安全度。
2、浆液材料的要求
由于喷射注浆是靠高压液流的冲击力破坏土层并与土体混合构成新的固结体的,因此,对浆液的要求与静压注浆有所不同,对材料种类、粘度、颗粒大小的要求不象静压注浆那样严格。
(1)材料应具有良好的可喷性
喷射注浆的浆液是通过喷嘴喷出,所以,浆液应有较好的可喷陛,若浆液稠度过大,则可喷性差,往往会导致喷嘴及管道堵塞,同时还磨损高压泵,使喷射难以进行。
浆液基本上以水泥浆为主剂,掺入少量外加剂,一般水灰比为1:1～1.5:1,试验表明,水灰比愈大则可喷性愈好,但过大的水灰比会影响浆液的稳定性。
(2)应具有足够的稳定性
浆液稳定性的好坏直接影响到固结体的质量,为提高水泥浆液的稳定性,可采取如下措施:不断搅拌浆液;水泥的细度要求在标准筛上的筛余量不超过l5%;掺入少量外加剂能明显提高浆液的稳定性。
(3)气泡少
若浆液带有大量气泡,固结硬化后就会有许多气泡,从而降低喷射固体的密度,导致固结强度及抗渗性能降低,因此,选用外加剂要慎重。
3、施工工艺
(1)施工机具
主要由钻机和高压发生设备两大部分组成。
(2)施工顺序
钻机就位→钻孔→插管→喷射作业→冲洗→移动机具。
三、静压注浆法的关键技术与应用
根据静压注浆对岩土层的作用方式可分为充填注浆、渗透注浆、压密注浆和劈裂注浆。充填注浆是对岩土大孔隙的充填;渗透注浆是颗粒小的浆液在一定压力下对岩土间隙的充填渗透;压密注浆的结果是使岩土体在一定压力下产生塑性变形,但不劈裂土体;劈裂注浆是在一定浆压下使岩土体产生脉状裂缝,由具有较高强度的脉状浆体组成土体的骨架与周围被加压土体组成复合土体,从而加固地基。在加固处理土体中,上述四种方式总有一两种以上方式互相作用土体,提高加固效果。
1、主要技术参数
(1)注浆压力与注浆量
注浆压力是注浆过程中的一个重要参数,压力过低,浆液携带的能量小,达不到注浆效果;压力过高,将使地表出现冒浆,注浆量不足,也达不到很好的效果。因此,根据本工程地层确定注浆压力为不小于0.4MPa,注浆量不小于195kg/m。当附近地面冒浆或压力大于2.0MPa时,可以终止注浆。
(2)浆液配合比
浆液的水灰比受地层地下水力条件的影响甚大。地层地下水与外界联系密切,且水有流动现象,宜采用双液注浆及时凝结。浆液由水泥+水玻璃调制而成,水泥应用325号,水玻璃浓度为40Be’,水玻璃掺入量为水泥量的2%～4%。水灰比为0.67,有利于浆液的有效渗透。浆液流量按每m注入195kg水泥计,冒浆时终止。
(3)确定浆液扩散半径
人工填土层:
取值:k=0.01 cm/s;β=3.1;h=40m;ro=3.2cm;n=0.42;t=600 s;求得:r=90cm。
(4)钻孔深度及直径
钻孔深度设计为进入③层粉质粘土以下1.0m,上部注浆深度以构筑物地下底板为准,底板埋深2.1m。孔径32,花管长2m,管眼4mm,沉管到位后由下而上进行注浆。
(5)钻孔布置
为达到良好的注浆效果,可先在构造物外围设置一灌浆幕墙。一方面阻断幕墙内外的水力联系,另一方面阻断幕墙内注浆时浆液渗透出墙外。幕墙孔位按700×700间距沿构筑物外轴线封闭布置。幕墙内按长方形布置孔位。
2、施工设备及材料
针对地层条件和设计要求,选择的主要施工设备机具为改装后XY一1型钻机,水泥浆、砂浆搅拌机,压浆机,清水泵等配套设备;材料主要有水泥,砂、注浆花管等。
3、施工工艺
(1)施工顺序
根据多台机同时作业、现场施工条件、工程地质条件和灌浆方法等,施工顺序可采取从里往外的方式进行。
(2)施工程序
钻机及注浆设备就位→钻孔→放注浆管并孔口封堵→搅浆→注浆→清洗→成孔
(3)施工技术要点
①成孔钻头(Φ110mm)对准孔位后,采取冲击成孔的方法钻进。在杂填土中钻进时,若孔壁不稳,可下入导管护壁;当钻进到淤泥或淤泥质土和粉、细砂时,下入导管护壁,然后采取捞砂筒取砂成孔的方法直至下卧粘性土层。
②灌浆管安放及孔口封堵;灌浆管下端设置0.7m～1.0m长且下端封口的花管,花管孔径Φ8,孔隙率15%左右;在花管外壁包扎一层软橡皮,以防流砂涌进花管导致灌浆无法进行。当成孔达到预定深度后,将灌浆管下到位,再用水泥袋放人孔中水稳层底部包裹灌浆管并接触孔壁即“架桥”,然后投入粘土分层夯实至孔口。
③搅浆:先往搅拌浆筒内注入预定的水量并开动搅浆机后,再逐渐加入425#普通硅酸盐水泥直到预定的用量,搅拌3min―5min后将浆液通过过滤网流到储浆筒内待灌。
④灌浆:灌浆采用自上而下孔口封闭分段纯压式灌浆方法,即自上而下钻完一段灌注一段,直到预定孔深为止。灌浆段的长度以杂填土和淤泥或淤泥质土、粉、细砂厚度来确定;灌浆压力采取二次或三次升压法来控制,即灌浆开始采用低压(小于0.1MPa)或自流式灌浆,对杂填土而言,当吸浆量较大时采取间歇灌浆或用砂浆灌注,终灌时的压力要达到设计值;灌浆结束标准严格按设计执行。
⑤封孔:灌浆结束后及时封孔,即第二灌浆段灌浆结束过半小时后,排除孔口封堵物,再往孔内投入砂石直到水稳层顶面,过24h后,若浆液下沉,再补充水灰比0.5的浆液至水稳层顶面。
四、结论
综上所述,在处理建筑物地基加固的过程中,多采用静压注浆和高压旋喷注浆,浆材多采用水泥在沉降的不同部位,通过控制注浆参数即注浆压力,浆液流速,注浆量和钻孔深度等,可达到即加固基础,又纠偏不均匀沉降的目的。
参考文献
[1]阎明礼.地基处理技术.北京:中国环境出版社,1996:378--389
[2]杨永浩.苏州虎丘塔地基加固.中国土木工程学会第四界土力学及基础工程学术论文集.北京:建筑工业出版社,1982:532―540