浅谈建筑物地基处理中的注浆加固技术

2012-07-24张建明

中国新技术新产品 2012年2期

关键词：探井浆液土体

张建明

（秦皇岛开发区飞彪建筑工程有限公司，河北秦皇岛 066004）

1 注浆加固的概念及分类

注浆技术是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。

注浆加固技术适用于砂、粉土、填土、裂隙岩石各种浆材的适用范围。注浆加固根据注浆方式分为几下几种类型：

（1）渗透注浆。注浆压力小，土体的颗粒大，用于渗透系数大于10-4cm/s的砂性土体注浆。浆液在土体中渗透并凝结而加固土体。

（2）劈裂注浆。用于渗透系数小于10-4cm/s的土体。由于土体中孔隙小，浆液流动困难，需用注浆的压力将土体劈裂，使浆液沿裂隙渗入土中。软土体较易劈裂，但强度较高的土体不易劈裂，这样加固后的土体中形成了由浆液凝固成的等岩土体的加固及防渗。

注浆是采用液压、气压和电渗方法将浆液注入地基中，将其凝固成“结石体”，从而起到防渗和增加其强度等功能。浆液材料可分为粒状浆材和化学浆材两大类。粒状浆材包括纯水泥、水泥粉煤灰、水泥砂粘土、水泥粘土等；化学浆材包括水玻璃、碱液等无机浆材和环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯、丙烯酰胺、木质素等有机浆材。

（3）压密注浆。利用压力下的极浓浆液使土体压密，在注浆部位形成球形的“浆泡”，离浆泡面0.3～2m内的土体都受到明显压密而增强，浆泡的强度则更高，浆泡的直径可达4m。压密注浆常用于中砂地基；粘性土若具有适宜的排水条件宜可选用。

（4）电渗注浆(电化学注浆)。用于粘性土体，在粘性土体中插入电极后就会在土体中产生电渗现象，使通电区内的土体中的水分流向阴极，从而在土体中给注入的浆液让出通道；若注入硅酸盐浆液，就能在通道上形成硅胶，并与土粒胶结成加固体。

2 注浆加固技术在建筑物地基处理中的工程实例

2.1 工程概况

项目为某车站综合楼，拟采用钻孔灌注桩，为66根1000～1200mm钻孔灌注桩。桩端持力层为页岩层，工程桩静载检测结果表明，部分单桩竖向极限承载力达不到设计要求，需要对该地基进行加固处理。施工前，在建筑物周围分别布置了6个勘探点(探井)，探井在掘进过程中有大量的水渗入，致使少数探井没有达到预想的深度。

根据勘探资料显示，该勘察区地层主要由素填土、角砾及强风化页岩组成，局部有粉土及中砂夹层。各地层情况自上而下为：第一层主要为素填土，上部主要由素土充填，包括大量的煤屑、砖块以及少量的炉渣、垃圾等杂物，呈松散状态，下部填土孔隙较大，主要由层厚为1.5～5.2m的大量块石、片石及角砾充填；二层层厚为0.1～2.4m的棱角状角砾与深灰色冲积再生土，粒径一般10mm左右，大者可达30mm，稍密状态，该层只有在个别探井中未见，在其他数个探井中都未被发现；三层层厚为0.3～0.8m的深灰色页岩与强风化岩石，含水量较高，节理发育，见水后较细腻，个别已揭露探井的勘探深度内均未被发现。

2.2 压力注浆方案的选择

进行注浆施工首先要解决的问题是注浆方案的选择，注浆方案选择一般应遵循以下原则：

（1）一般来说，应采用水泥浆或水泥粉煤灰浆液来对伏软弱地基进行加固。

（2）如有硬壳存在软弱土层的上部，要将此软弱土层作为封压层；当无这种硬壳或没发育时，可在地表做一厚约为0.5m的粘土垫层作为封压层，或在地基碾实后形成封压层。

（3）如软弱土层上部有较多的砂砾层，应自上而下分段式的注浆，如软弱土层上部砂砾层较少或没有时，应自下而上分段式的注浆。

本工程选择上述第（3）种由下至上注浆方式进行。

2.3 地基加固具体方案

2.3.1 方案概述。根据地质资料及设计要求，对该建筑整体地基范围内进行自下而上的分段注浆加固处理。采用注浆花管方法对地基土进行加固处理，用长度为1.0m的注浆花管，钻孔深入基岩中自下向上的分段注浆。

2.3.2 注浆参数选用。注浆压力，注浆压力应通过现场实验来确定，综合考虑覆盖土压、浆液种类、地质条件等因素的影响。参照砂砾石土地基注浆工程经验，建议此地段注浆压力选用0.4～1.0MPa。

注浆顺序。注浆顺序应按跳孔间隔注浆方式进行，采用先外围后内部的注浆施工方法。

浆液参数。注浆材料为纯水泥浆，水灰比为1:1，水泥为P.0，32.5普通硅酸盐水泥。

注浆量。在一般情况下，理论上注入的耗浆量，应填充到颗粒之间的孔隙中，或沿层理或裂隙劈裂式注入。每孔(段)浆液注入量可用下式计算：

式(1)中，Q为每孔段注浆量，m3;A为浆液损耗系数，取1.15～1.30;H为注浆孔深，m;R为浆液有效扩散半径，m;β为浆液充填系数；s为浆液扩散面积，m2；n为孔隙率。

综上计算，每延1m注浆量Q为0.8m3。

注浆孔间距及注浆速度。注浆孔的布置，采取梅花型，注浆孔间距其取值为1.2～1.5m，注浆流量为1O～15L/min。

注浆花管开孔参数。注浆花管采用Φ25镀锌钢管，小圆孔呈梅花型布置，每隔10cm横向开设两个6mm小圆孔。

2.4 地基加大具体方案的实施

施工工艺流程：选择注浆设备一成孔一花管制作以及安放一注浆一清洗一工程设备简介。

（1）测放孔位。根据设计孔位在注浆范围内准确定位，定出注浆孔位并将其标记出来。

（2）成孔。注浆孔施工选用孔径为91mm或110mm的XY一100型钻机成孔。为防止再发生不均匀下沉，将其状态固定。由于综合楼区域的素填土层深度变化在1.5～5.2m之间，很不均匀，自西向东按照填土层将该区划分为7.5m、5.5m、3.5m这3个注浆区域，故自西向东将综合楼地基开孑L深度安排为8.0m、5.5m二个区域。局部钻孔在见到岩石而未达到设计深度时，以现场实际深度为准。

（3）花管制作以及安放。花管的配置由孔深决定，并通过设计要求进行制作，成孔后注浆花管下入至孔底，将孔口管封闭。

（4）注浆。首先选择注浆材料，水灰比为1:1的纯水泥浆，水泥为P.0，32.5普通硅酸盐水泥，注浆压力定为0.4～1.0MPa。首先，需要进行现场注浆试验，以确定单孔注浆量，之后根据所采用的注浆工艺进行施工。注浆的工序要先对边缘帷幕孔进行施工，接着要对加固孔进行施工，当注浆量达到设计要求时，终止注浆。为了使注浆工程质量得到确保，边缘帷幕孔孔距一般为注浆孔孔距的1/2。当注浆量小于0.4L/min，或地面出现大量冒浆，稳定30min时即可完成注浆。每组注浆时应间隔2～3孔隔孔跳打跳注。

（5）清洗。如不需要连续施工，注浆完成后务必要及时清洗浆泵、管路等。如连续施工可视具体情况不进行操作。