雙液高壓注漿技術在基礎加固中的應用

徐燕飛,陶國棟,王宏宇

(1.湖南科技大學, 湖南湘潭市 411201;2.湖南恒盾巖土工程注漿科技有限公司,湖南長沙 410004)

雙液高壓注漿技術在基礎加固中的應用

徐燕飛1,陶國棟2,王宏宇1

(1.湖南科技大學, 湖南湘潭市 411201;2.湖南恒盾巖土工程注漿科技有限公司,湖南長沙 410004)

簡述雙液高壓注漿加固地基的機理,結合湖南省廣播技術大樓基礎加固工程,闡述了運用該技術的工藝流程和技術要領。采用雙液高壓注漿技術成功地完成了湖南省廣播技術大樓基礎加固工程,說明該技術運用于地基加固中是可靠的、有效的。該技術具有凝結速度快、結石強度高、凝固時間可調的特點,可廣泛推廣到大裂隙、溶洞等漏失地段堵漏,破碎、松散地帶的加固、封閉和堵水,地下水漏失通道封堵等工程中,對堵水、加固、封閉工程有一定的借鑒作用。

水泥、水玻璃漿液;注漿技術;基礎加固;帷幕止水;承臺加固

1 雙液高壓注漿加固基礎機理

“雙液”即水泥、水玻璃混合漿液,屬于水泥注漿材料的一種,具有價格低廉、無毒、凝結速度快、結石強度高、凝結時間可調等特點。水泥與水玻璃漿液混合后會發(fā)生劇烈的化學反應:水泥中的硅酸二鈣發(fā)生水解和水化反應,生成氫氧化鈣,氫氧化鈣與水玻璃發(fā)生反應,生成細分散狀的凝膠體—水化硅酸鈣,凝固后形成強度較高、水穩(wěn)定性較好的水泥結石體?；旌蠞{液在高壓的作用下注入巖土體中,主要發(fā)揮著兩方面的作用,一方面,漿液通過滲透作用填充巖土體中的空隙和裂隙,排擠出孔隙和裂隙中的水和氣體,使?jié){液充填裂隙和孔隙;另一方面,漿液通過劈裂作用克服巖土體抗拉強度和初始應力,引起巖土體結構的破壞和擾動,使其沿最大主應力方向劈裂,并使原有的裂隙和孔隙脹開,為漿液在巖土體中進一步擴散提供新的通道;同時高壓漿液對周圍巖體也起著填充和擠密的效應。當“雙液”對周圍巖土體產生滲透、劈裂、填充和擠密這四方面的補強加固作用時,漿液會包裹巖土體團,填充巖土體間的孔隙和裂隙,從而將基礎充填、擠密、膠結,使基礎固化,消除其濕陷性,從而達到防滲堵漏和加固基礎的效果[1～4]。

該技術應用于樓房基礎加固中,對基礎擾動小、土體固結均衡、固化強度高、固結時間短;房內鉆孔時對房屋的影響小,作業(yè)時住戶不需搬家;且可采用YT-1型鉆機,室內鉆孔不受層高限制。

2 工程概況

2.1 工程簡介

湖南省廣播技術大樓位于長沙市開福區(qū)馬欄山,大樓高 7層,地下室為 2層,用地面積 7225 m2。其原始地貌為瀏陽河沖積階地后緣,經填土整平,場地平坦。隨著大樓旁邊的建筑施工,該辦公樓梁和墻體出現(xiàn)裂縫,基礎發(fā)生較大沉降。因現(xiàn)需對大樓進行增層改造,考慮到原有基礎承載力不夠,需對其地基進行加固處理。

大樓產生不均勻沉降的主要原因為:

(1)大樓附近,人工挖孔樁基礎施工中,人工低位降水引起地下水變化,從而導致地基土承載能力下降,產生不均勻沉降;

(2)作為建筑物基礎持力層的人工填土層,其成分和強度不均勻,且尚未完成自重固結,引發(fā)不均勻沉降問題。

2.2 工程地質水文概況

場地地層主要由第四系素填土、淤泥質土、沖積粉質粘土、礫砂及中粗砂,殘積粉質粘土和白堊系礫巖組成,各層巖土特征見表1。場地地下水主要為賦存于第四系沖積卵石層中的孔隙潛水,水量豐沛,且略具承壓性質,水位較穩(wěn)定;上覆人工填土層中亦存在少量上層滯水,主要接受大氣降雨及生產、生活廢水的補給,受季節(jié)及氣候變化影響較大。

據勘察,場地內未見影響場地穩(wěn)定的不良地質現(xiàn)象,場區(qū)地震基本烈度為Ⅵ度,各地層參數(shù)見表2。

表1 地層巖性特征

表2 地層巖性特征

3 施工、工藝流程[5～7]

施工流程包括:場地底板止水、承臺基礎加固、筏板基礎加固、地下室底板防滲注漿。首先在地基外圍進行注漿止水,使整個場地形成封閉的止水帷幕,隔絕與外界的水力聯(lián)系;再對承臺四周進行加固處理;然后對筏板基礎進行滿堂注漿;最后對地下室底板裂縫進行防滲注漿。為了防止注漿上浮,造成應力集中,施工時力求均衡打孔、均衡注漿,在場地四角處和中間各安放一套打孔、注漿設備,同時鉆孔、注漿;施工時采用皮尺放線定孔,油漆標記;用鉆機進行鉆孔;下注漿管,連接好管路,用雙液注漿泵進行注漿,先采用高壓水沖洗注漿管至暢通后,再進入注漿作業(yè),施工設備見表3。

表3 施工設備

3.1 場地帷幕止水

場地帷幕止水時,在場地四周布置 2排注漿孔,外側一排與地面成 75°,孔徑Φ60 mm,孔深 14 m,深入粉質粘土 1.0 m,F軸以上孔距 2 m,F軸以下孔距 4 m;內側一排布設垂直注漿孔,孔徑Φ60 mm,孔深 8 m,穿透粉細砂層,達到粉質粘土層頂板處,F軸以上孔距 2 m,F軸以下孔距 4 m,傾斜孔和垂直孔排距 1 m,注漿孔施工布置如圖1所示。

圖1 注漿孔施工布置

3.2 承臺、筏板加固

對承臺進行加固時,在距承臺 0.5 m處打設注漿孔,F軸以上承臺四周打設 4個注漿孔,F軸以下承臺打設 2個,孔徑Φ60 mm,孔深 14 m。承臺注漿孔布置見圖2。

圖2 承臺注漿孔布置

場地筏板基礎采用滿堂注漿加固,注漿孔采用3.0 m×3.0 m三花眼布置方式,孔深 14 m,孔徑Φ60 mm,注漿孔穿過粉質粘土層 1.0 m。見注漿孔施工布置圖1。

3.3 地下室底板防滲注漿

地下室裂縫貫通地下室底板基礎,引起積水下滲,對場地基礎進行整體注漿加固之后,為了確保對底板裂縫的封閉,對地下室底板及墻體裂縫進行防滲及補強注漿。沿裂縫兩邊,交錯布置Φ20 mm的鉆孔,間隔 1 m,采用低壓注入漿液,裂縫口處嵌入U形槽鋼,水泥充實,之上鋪設玻璃纖維布,最后澆筑 100 mm的混凝土,如圖3所示。

圖3 底板防滲注漿

3.4 技術參數(shù)

(1)漿液參數(shù)。注漿時,應根據設計要求采用全孔一次性自下而上上行式孔內注漿。當發(fā)生冒漿、漏漿時應采用嵌縫、表面封堵、間歇注漿等措施進行處理;發(fā)生串漿時,若串漿孔具備注漿條件,應一泵一孔同時進行注漿。注漿過程應是連續(xù)進行,因事故中斷,應沖洗鉆孔后方可注漿;當無法沖洗或沖洗無效時,則應先進行掃孔,再恢復注漿,注入量較中斷前下降較大,并在短時間內停止吸漿時,應采取補救措施。注漿作業(yè)時應嚴格按照設計漿液配比操作。

漿液配比和注漿參數(shù)見表4。

(2)鉆孔參數(shù)。鉆孔時,巖層中采用清水洗孔鉆進,遇到易垮孔時,采用泥漿護壁鉆進。在施工過程中,進行地質編錄和簡易水位測量,對鉆孔漏水、掉鉆及坍塌位置均作詳細記錄。鉆孔技術參數(shù)和要求見表5。

表4 漿液配比和注漿參數(shù)

3.5 沉降觀測[8,9]

在場地四周布置 4個沉降觀測點,聘請專業(yè)隊伍進行觀測,專人、專儀器;施工期間每天一組數(shù)據。觀測重點是場地不均勻沉降的問題,大樓的整體沉降要有 1個平衡,根據平衡來控制注漿。

表5 鉆孔的技術參數(shù)和要求

4 結 語

本次注漿鉆孔共施工 2107個,累計鉆進 28688 m。其中深孔 1885個,淺孔 135個,傾斜鉆孔 117個,對各項指標進行檢測,檢測結果為:通過淺層平板載荷試驗來檢測樁間地基承載力,達到設計承載力特征值 200 kPa;采用單樁復合地基靜載荷試驗檢測單樁承載力,達到設計承載力特征值 410 kN;采用復合地基靜載荷試驗檢測樁、土復合地基承載力,達到設計承載力特征值 350 kPa。

檢測結果顯示,各項指標都達到設計要求。采用雙液高壓注漿技術成功地完成了湖南省廣播技術大樓基礎加固工程,說明雙液高壓注漿技術運用于地基加固工程中是可靠的、有效的。因為“雙液”注入地層中,能起到加固和堵漏的雙重效果,又有凝結速度快、結石強度高、凝固時間可調的優(yōu)點,可將該技術廣泛推廣到大裂隙或溶洞漏失地層堵漏,破碎、松散地帶的加固、封閉和堵水,地下水漏失通道的封堵等工程中去,對堵水、加固、封閉工程有一定的借鑒作用。

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2011-05-02)

徐燕飛 (1987-),男,安徽亳州人,研究生,從事巖石破碎方面研究,Email:xuyanfei2304@163.com。