摘 要:随着注浆理论和实践的不断发展,压密注浆技术以其施工便利性和较好的加固成效已越来越广泛应用于工程界。注浆技术能控制沉降,提高承载力,而注浆工艺和质量控制为影响加固效果的关键所在。笔者通过相关工程实践,对注浆工艺和注浆技巧进行相关阐述与分析,为以后注浆技术应用积累经验。
关键词:压密注浆;地基加固;施工;质量控制
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:
①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。
③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。
④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。
参考文献:
[1] 常士骠,张苏民.工程地质手册(第四版)[M].北京:中国建筑工业出版社, 2007.
[2] 张兆维,纪传广.地基加固与基础托换技术初探[J].徐州工程学院学报(自然科学版), 2009, 24卷增刊:249-250.