关于建筑物地基注浆加固技术与应用问题探讨

2010-08-20王志军

山西建筑 2010年4期

关键词：孔口水灰比浆液

王志军

1 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。

2 高压旋喷注浆法的关键技术与应用

2.1 主要技术参数

1)旋喷桩直径的确定。直径一般为:单管法0.3 m～0.8 m;三重管法1.0 m～2.0 m;二重管法介于二者之间;多重管法可达2.0 m～4.0 m。

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形式,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,但须选用比灌注桩更高的安全度。

2.2 浆液材料的要求

1)材料应具有良好的可喷性。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15%;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。

2.3 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。

3 静压注浆法的关键技术与应用

3.1 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0.4 MPa,注浆量不小于195 kg/m。当附近地面冒浆或压力大于2.0 MPa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40 Be′,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。浆液流量按每米注入195 kg水泥计,冒浆时终止。

3)确定浆液扩散半径。人工填土层:

其中,k=0.01 cm/s;β=3.1;h=40 m;r0=3.2 cm;n=0.42;t=600 s。求得:r=90 cm。

4)钻孔深度及直径。钻孔深度设计为进入③层粉质黏土以下1.0 m,上部注浆深度以构筑物地下底板为准,底板埋深2.1 m。孔径32,花管长2 m,管眼4 mm,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。

3.2 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-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。

3.3 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→放注浆管并将孔口封堵→搅浆→注浆→清洗→成孔。

3)施工技术要点。成孔钻头(φ 110 mm)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黏性土层。

灌浆管安放及孔口封堵:灌浆管下端设置0.7 m～1.0 m长且下端封口的花管,花管孔径8,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,再用水泥袋放入孔中水稳层底部包裹灌浆管,并接触孔壁即“架桥”,然后投入黏土分层夯实至孔口。

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号普通硅酸盐水泥直到预定的用量,搅拌3 min～5 min后将浆液通过过滤网流到储浆筒内待灌。

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(＜0.1 MPa)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。

封孔:灌浆结束后及时封孔,即第二灌浆段灌浆结束30 min后,排除孔口封堵物,再往孔内投入砂石直到水稳层顶面,24 h后,若浆液下沉,再补充水灰比0.5的浆液至水稳层顶面。