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压密注浆在地基加固中的应用

0 引言

压密注浆是利用较高的压力灌入浓度较大的水泥浆或化学浆液,注浆开始时浆液总是先充填较大的空隙,然后在较大的压力下渗入土体孔隙。随着土层孔隙水压力升高挤压土体,直至出现剪切裂缝,产生劈裂,浆液随之充填裂缝,形成浆脉,使得土体内形成新的网状骨架结构。浆脉在形成过程中由于占据了土体中一部分空间,加上土层内孔隙被浆液所渗透,从而将土体挤密,构成了新的浆脉复合地基,改善了土体的强度和防渗性能,同时也改变了土体物理力学性质,提高了软土地基的承载力。在注浆管端部附近形成浆泡[1],当浆泡的直径较小时,灌浆压力基本沿钻孔的径向扩展。随着浆泡尺寸的逐渐增大,便产生较大的上抬力而使地面抬动。
    它的主要应用方面有:(1)纠正建筑物不均匀沉降和建筑物纠倾;(2)场地狭窄处建筑物基础的托换;(3)加固松软的土体,在土体中形成柱状注浆体(桩体)与周围土体形成复合地基,提高地基承载力,减少基础沉降;(4)地层液化的预防和整治。
    1 工程地质与加固方案
    1.1拟建场地原为居民住宅,现已拆迁整平,地势较平坦,地面黄海标高约3.6m。地貌上属于长江下游三角洲冲积平原。勘察表明:构成拟建建筑场地地基土主要是第四系长江冲积和沉积的土层。根据野外全断面钻进取样,静力触探等原位测试、室内土工试验等手段综合分析,在勘察深度范围内,拟建场地各土层自上而下主要土层分述如下:
填土:杂色,结构松散,上部以碎砖石及建筑垃圾为主,下部以素填土为主,局部地段夹少量淤泥质土,土质不均匀。拟建场地均有分布,工程性能很差。
粉土:灰黄色,稍密状态,摇震反应中等,干强度低,韧性低,中等压缩性。
粉砂:灰黄色,中密状态,饱和,颗粒大小均匀,呈亚圆形,主要矿物成分为石英、长石和少量云母片。
    1.2该项目总建筑面积约为2000m2,4层,框架结构,长25.5 m,宽23.5m。由于拟建场地狭小,周边紧邻已有建筑物和道路,且管线较多,桩基施工无足够操作面,如果采用换填,则基坑支护风险较大。根据勘察结果分析,采用软弱地基注浆补强进行加固。
    1.3加固方案:主体工程采用梁式基础,基础底黄海标高1.8m。①根据工程具体情况,在地梁下部布置注浆钢管,注浆钢管顶标高为黄海高程1.75m(嵌入地梁50mm),深度为4m,注浆压力0.3~0.5MPa,水灰比为0.5;②沿地梁四周布置注浆孔,注浆孔顶标高为黄海高程1.8m,深度为4m,注浆压力0.3~0.5MPa,水灰比为0.5;③注浆孔施工顺序:先施工地梁外围注浆孔,注浆8h后再施工内部注浆钢管。注浆次数不少于3次,以注浆压力控制,注满为止;④水泥采用P.O42.5;⑤处理后地基的承载力特征值要求达到fak=170kPa,以复合地基载荷试验结论作为依据。
    2 施工工序及质量控制
    2.1注浆孔施工工序:设备人员进场→土方开挖至基础梁底标高→测放并标识基础梁轮廓线→测放孔位→钻机成孔→水泥浆搅拌→下注浆管→注浆→分段提拔注浆管→封孔。注浆钢管施工工序与注浆孔类似,不同的是在基础梁位置打入直径为48mm、长4.0m的注浆钢管,在钢管上部0.5米以下开注浆孔,反复多次注浆,使被加固土体在平面和深度范围内连成一个整体。
    2.2成孔采用击入式成孔,成孔深度要求进入③粉土500mm,施工过程中发现局部填土偏厚,则对注浆孔相应加深处理。
    2.3注浆浆液为水泥浆,水泥为42.5普通硅酸盐水泥,水采用洁净的自来水,水灰比为0.5,注浆压力0.3~0.5MPa。注浆施工时采用自动流量和压力记录仪,并及时对资料进行整理。
    2.4在注浆过程中,发现浆液冒出地表即冒浆,采取如下控制性措施[2]:①降低注浆压力,同时提高浆液浓度,必要时掺砂或水玻璃;②限量注浆,控制单位吸浆量,少注多复;③采用间歇注浆的方法,即发现冒浆后就停灌,待15min左右再灌。④对冒浆部位进行处理,在孔口开“V”形口,用粘土或土工布捣实,形成阻浆盖。
    2.5在注浆过程中,当浆液从附近其他钻孔流出即串浆,采取如下方法处理:①加大第一次序孔间的孔距;②在施工组织安排上,适当延长相邻两个次序孔施工时间的间隔,使前一次序孔浆液基本凝固或具有一定强度后,再开始后一次序钻孔,相邻同一次序孔避免在同一高程同时注浆;③串浆孔若为待灌孔,采取同时并联注浆的方法处理,如串浆孔正在钻孔,则停钻封闭孔口,待注浆完后再恢复钻孔。
    2.6在注浆过程中,发现个别注浆孔注浆量异常:注浆压力小,而注浆量大。经分析,浆液疑通过地下废弃管线流失,采取加大水泥浆比重进行间歇式注浆,并在异常孔周围补孔注浆。
    2.7在注浆过程中,对其临近建筑、地面等的沉降、倾斜、位移和裂缝进行监测。采用多孔间隔注浆和缩短注浆凝固时间等措施,减少对周边建筑物的影响。
    2.8注浆结束,由孔口灌入水泥砂浆捣实封口。
    3 效果评价
    地基加固完成28d后,现场随机抽取3点进行复合地基载荷试验检测加固效果,载荷板面积为0.50m2。试验结果表明,注浆后的复合地基承载力达到180kPa,满足设计要求。
现场坑探亦揭示注浆施工范围内的填土受到充填、挤密和置换,可见大量团块状泥结石,达到预期加固处理效果。
4 结束语
注浆技术加固填土地基,技术上可行,设备简单,操作面小,结石率高,结石体强度强,地基承载力和稳定性将得到较大的提高。实践表明,注浆工程的机动性特别高,采用不同的设计方案,选用不同的注浆和工艺,其加固效果大不相同,必须注重注浆工艺和注浆技巧。本工程采用注浆孔和注浆钢管组合地基加固模式,并利用注浆钢管作为桩体,形成复合地基,达到了提供地基承载力目的,为今后类似工程加固处理的设计、施工积累经验。 

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