淺談深基坑飽和動(dòng)態(tài)含水砂層注漿技術(shù)

張勝 豆海軍 劉立權(quán)

摘 要：本文結(jié)合深基坑飽和動(dòng)態(tài)含水砂層基坑開挖過程中常出現(xiàn)的問題，綜合分析了飽和動(dòng)態(tài)含水砂層常用的注漿施工方法、注漿材料及注漿加固效果評(píng)價(jià)方法，并提出注漿技術(shù)的發(fā)展方向，為飽和動(dòng)態(tài)含水砂層基坑坍塌的防治提供參考。

關(guān)鍵詞：深基坑；飽和動(dòng)態(tài)含水砂層；注漿技材料；注漿方法

1 飽和動(dòng)態(tài)含水砂層常用的注漿施工方法及存在的問題

深基坑飽和動(dòng)態(tài)含水砂層進(jìn)行基坑開挖時(shí)，地下水的處理將成為工程成敗的關(guān)鍵。目前，針對(duì)深基坑飽和動(dòng)態(tài)含水砂層，深基坑降水是保證基坑順利開挖常用的一項(xiàng)技術(shù)措施，同時(shí)也是一種比較經(jīng)濟(jì)的方法?？紤]到地下水位的降低會(huì)引起基坑周圍地面的沉降，在地下水短缺或地下水位持續(xù)下降的地區(qū)，該項(xiàng)技術(shù)受到很大程度的制約。因此，常用的注漿方法分為高壓旋噴注漿法和靜壓注漿法。

高壓旋噴注漿法是以高壓旋轉(zhuǎn)的噴嘴在土層預(yù)定深度內(nèi)使用20～40MPa的高壓噴射流切割土體，當(dāng)噴射流體的動(dòng)壓力超過土體本身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時(shí)，土顆粒將會(huì)從土體中剝離下來，一部分細(xì)小顆粒隨漿液噴出地面，其余部分土顆粒與漿液混合，形成一個(gè)固結(jié)體，該固結(jié)體滲透系數(shù)與原土層滲透系數(shù)相比降低，達(dá)到防滲堵漏的目的。高壓旋噴注漿法適用于碎石土、砂土、粉土、粘性土、素填土及淤泥質(zhì)土等。然該方法在進(jìn)行注漿堵漏時(shí)有其不足之處，高壓旋噴注漿法進(jìn)行加固堵水時(shí)所形成固結(jié)體加固范圍有限，漿液擴(kuò)散范圍較小，遇到堅(jiān)硬物阻礙時(shí)無法達(dá)到所需加固范圍。同時(shí)受注漿漿液流動(dòng)性的制約，漿液水灰比較大，與土體混合所形成的固結(jié)體收縮也較大，致使固結(jié)體不能很好的與支護(hù)樁結(jié)合緊密，在動(dòng)水壓力作用下，地下水順著此裂隙順流到基坑內(nèi)，出現(xiàn)流沙現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生管涌，最終導(dǎo)致基坑側(cè)壁失穩(wěn)。

靜壓注漿法是利用液壓或氣壓通過注漿管把固化劑漿液強(qiáng)制注入地基的裂隙或空隙中，漿液占據(jù)原有土顆?？障吨兴趾涂諝獾奈恢煤笈c松散的土顆粒膠結(jié)成一整體，使土的物理力學(xué)特性得到改善，靜壓注漿法對(duì)砂礫石、砂卵石等滲透系數(shù)較大的地層能起到較好的加固堵漏的效果，在此地層中，漿液擴(kuò)散范圍大，漿液利用率較高。靜壓注漿法進(jìn)行注漿堵漏的缺點(diǎn)是漿液可控性較差，漿液易流失到加固堵漏范圍以外的地方，造成跑漿現(xiàn)象；同時(shí)靜壓注漿對(duì)土的滲透系數(shù)要求較高，當(dāng)土的滲透系數(shù)大于2～3×10-1cm/s時(shí)，普通水泥漿液能夠順利注入到地層，但在飽和動(dòng)態(tài)含水砂層，尤其在中砂、粉細(xì)砂等滲透系數(shù)較低的地層中，傳統(tǒng)的普通水泥因顆粒較大很難注入到該地層中。

2 飽和動(dòng)態(tài)含水砂層常用的注漿材料

目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用在砂層中的注漿材料主要分為以下兩類：

2.1 水玻璃漿材

水玻璃漿材，尤其是其中的“水泥類-水玻璃”注漿材料，在飽和含水砂層快速堵漏方面使用率最高。水泥類-水玻璃注漿材料是將水泥漿液和水玻璃溶液按照一定比例采用雙液注漿工藝進(jìn)行注漿，其優(yōu)點(diǎn)是凝膠時(shí)間根據(jù)需要從幾秒到幾分鐘可調(diào)，結(jié)石體具有一定強(qiáng)度，且結(jié)實(shí)率較高，在深基坑飽和動(dòng)態(tài)含水砂層中達(dá)到起到快速堵漏的目的。其缺點(diǎn)是由于凝膠時(shí)間短，其滲透性較差，且在動(dòng)態(tài)含水砂層中，結(jié)石體容易被水解，耐久性較差。

2.2 水泥類漿材

普通水泥類漿材的主要材料為普通硅酸鹽水泥，因其強(qiáng)度高、價(jià)格便宜、耐久性好、無毒、無污染等優(yōu)點(diǎn)，成為目前應(yīng)用最廣泛的注漿材料之一。但因顆粒較粗，可灌性較差，很難注入到粉細(xì)砂地層。超細(xì)水泥類漿材與普通水泥類漿材相比，顆粒較細(xì)，可灌性較好，能夠注入到粉細(xì)砂地層，且強(qiáng)度高，固結(jié)體致密，耐久性好，但因價(jià)格昂貴，目前應(yīng)用較少。

對(duì)于飽和動(dòng)態(tài)含水砂層，在松散粗砂、砂礫石、砂卵石地層中，注漿壓力小，漿液以滲透擴(kuò)散為主；當(dāng)砂層較密實(shí)，注漿壓力大，漿液以劈裂擴(kuò)散為主。在選擇注漿材料時(shí)，主要應(yīng)根據(jù)地層情況和注漿加固堵水要求，從凝膠時(shí)間、結(jié)石體強(qiáng)度、耐久性及工藝可操作性等方面綜合考慮。

3 飽和動(dòng)態(tài)含水砂層注漿加固效果評(píng)價(jià)方法

目前適合深基坑飽和動(dòng)態(tài)含水砂層注漿加固效果評(píng)價(jià)的主要方法有：①施工質(zhì)量檢查及技術(shù)資料分析法；②鉆孔抽（壓）水檢查法；③注漿前后水量比較法；④取樣檢查法；⑤鉆孔檢測(cè)法；⑥無線電波透視法；⑦旋轉(zhuǎn)觸探法（RPT）；⑧聲波測(cè)試法；⑨綜合物探方法等。

4 飽和動(dòng)態(tài)含水砂層注漿技術(shù)發(fā)展方向

4.1 加強(qiáng)注漿理論的研究

由于地質(zhì)條件的復(fù)雜性及注漿施工的隱蔽性，注漿模擬研究較為困難，致使注漿理論研究進(jìn)度較慢，滿足不了注漿實(shí)踐的要求。

4.2 加強(qiáng)注漿新材料的研究

傳統(tǒng)的普通水泥顆粒較粗，可注性差，很難灌入細(xì)微裂隙或空隙內(nèi)，漿液析水率較大，降低漿液與土體的粘結(jié)強(qiáng)度，且普通水泥凝膠時(shí)間較長(zhǎng)，在地下富水地層中起不到快速堵水的目的。近幾十年研制的超細(xì)水泥盡管顆粒比普通水泥小的多，可注性較強(qiáng)，能夠注入到中砂、細(xì)砂層中，且漿液穩(wěn)定性較好，結(jié)石體強(qiáng)度高，但超細(xì)水泥流動(dòng)性差，相同水灰比下，超細(xì)水泥比普通水泥粘度高，且生產(chǎn)超細(xì)水泥的工藝復(fù)雜，致使價(jià)格昂貴，不利于節(jié)約成本。水泥-水玻璃雙液漿盡管彌補(bǔ)了單種漿液的不足之處，但其耐久性差。總之無論是水泥類漿液還是水玻璃類漿液都或存在可注性差、耐久性不好、成本高等缺點(diǎn)，不能滿足地下注漿工程對(duì)注漿性能的全部要求。

4.3 加強(qiáng)注漿工藝的研究

從目前的情況看，飽和動(dòng)態(tài)含水砂層注漿堵漏主要采用雙層管雙栓塞工法、雙重鉆桿過濾管法。但因噴槍工藝較為復(fù)雜，并沒有得到真正的推廣。同時(shí)，隨著注漿新材料的出現(xiàn)，新的注漿設(shè)備和工法均應(yīng)進(jìn)一步研發(fā)和提高以適應(yīng)新的注漿材料。

5 結(jié)語

綜上所述，深基坑飽和動(dòng)態(tài)含水砂層注漿加固堵漏應(yīng)根據(jù)周圍環(huán)境、地層情況等選擇合理的施工方法及注漿材料，以達(dá)到較好的注漿效果，同時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況選擇合理的注漿效果評(píng)價(jià)方法。

參考文獻(xiàn)

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[2]張民慶，彭峰編著.地下工程注漿技術(shù)[M].地貿(mào)出版社，2008.

（作者單位：中冶沈勘秦皇島設(shè)計(jì)研究院有限公司）