灌漿加固回填土地基技術(shù)應(yīng)用探究

李建芳

摘? 要：灌漿技術(shù)被廣泛用于大壩的加固和防滲，邊坡的深層加固，建筑物的沉降，局部地基加固，滲漏堵漏等。然而，在山區(qū)溝谷地貌的大范圍內(nèi)，將廢棄土作為建筑基礎(chǔ)進(jìn)行加固的應(yīng)用很少。在碎石振沖，人工挖樁等常用技術(shù)不能滿足所提出結(jié)構(gòu)要求的條件下，對(duì)回填棄土進(jìn)行注漿加固。只要設(shè)計(jì)和施工合理，采用灌漿技術(shù)大面積棄土加固的方法，可以達(dá)到更快更節(jié)約的目的。

關(guān)鍵詞：加固;灌漿基礎(chǔ)加固;水泥漿;回填地面

中圖分類號(hào)：TU472.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）21-0148-02

Abstract： Grouting technology is widely used in dam reinforcement and anti-seepage， deep slope reinforcement， building settlement， local foundation reinforcement， leakage plugging and so on. However， in a large range of mountain valley landforms， there is little application of waste soil as building foundation for reinforcement. Under the condition that the common techniques such as vibration and impact of gravel and manual pile digging can not meet the structural requirements， the backfilled soil is reinforced by grouting. As long as the design and construction are reasonable， the use of the method， by which abandoned soil reinforcement grouting technology is adopted in large area， can achieve the goal of making the construction faster and more economical.

Keywords： reinforcement; grouting foundation reinforcement; cement slurry; backfilled ground

1 概述

某培訓(xùn)基地車庫的基礎(chǔ)所用的地基是回填土地基。約9m的底層是粉質(zhì)粘土，黑色，含有有機(jī)物質(zhì)，略軟（平均標(biāo)貫基數(shù)為4）。回填土主要是礫石砂，深在0～6m范圍內(nèi)，含有較多的淤泥和顆粒較大的卵石。卵石的最大直徑大約為8cm，回填的日期大約在每年的上半年。因?yàn)榭紤]到比如土壤密實(shí)性大小以及回填土中可能存在冰的原因，當(dāng)上部的荷載不是很大時(shí)（比如只有一層框架結(jié)構(gòu)），將會(huì)出現(xiàn)。最大沉降超過26cm，最大差異沉降達(dá)到20cm。由于基礎(chǔ)沉降繼續(xù)進(jìn)行，沉降超過1mm/d，這是經(jīng)過初步的加固處理后的結(jié)果，不能達(dá)到相關(guān)的機(jī)械工作的要求。所以，對(duì)回填地面的基礎(chǔ)應(yīng)采取進(jìn)一步的處理和加固辦法。由于回填土未壓實(shí)等原因，回填土基礎(chǔ)的承載力不能滿足設(shè)計(jì)要求。灌漿可以填充和替代土壤團(tuán)塊的空隙，把土壤團(tuán)塊壓實(shí)，將土壤團(tuán)塊的密實(shí)度和強(qiáng)度提高，將不均勻的回填土得以改善，使土壤團(tuán)塊的沉降得以改善。作為一種適用于回填土基礎(chǔ)加固的有效方法，注漿技術(shù)可為其他類似的工程提供一個(gè)很好的參考。

2 加固方案

按照施工工程的詳細(xì)情況，回填土的孔隙度一般較大，在對(duì)其進(jìn)行勘探和加固注漿鉆進(jìn)的初期，注漿滲漏嚴(yán)重。通過孔進(jìn)行灌流以回填水泥漿中的土壤層，由于水泥漿具有牛頓流體特性，在徑向擴(kuò)散的作用下，水泥灌漿在灌漿壓力的周圍沿徑向向孔周圍灌漿，在壓力作用下去向土壤中較為松散的部位。這樣能夠?qū)p隙進(jìn)行填補(bǔ)，把土壤進(jìn)行一定的置換，與此同時(shí)，水泥漿在擴(kuò)散的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生一定的灌漿壓力，會(huì)對(duì)土壤造成一定的擠壓，產(chǎn)生的土壓力能夠提高土壤的致密性，還能提高土壤的強(qiáng)度和壓縮模量，減少土壤的沉降，使得以較快的速度排出水分，加速土壤的固結(jié)。灌漿方法比較突出的特點(diǎn)就是：土壤層的最薄弱部位最容易被漿液擴(kuò)散，對(duì)于不同地層的非均質(zhì)性和回填土，灌漿技術(shù)使地層均勻，地層的不均勻下降將會(huì)得到一定的改善。在進(jìn)行巖體灌漿的過程當(dāng)中，首先應(yīng)用的是使用稀漿或者是在有需要的時(shí)候才能使用稀漿。稀漿稠度通過稀化和稠化來控制，直到達(dá)到一定的最終標(biāo)準(zhǔn)才停止。然而，對(duì)于回填土的地基來說，使用日常方式的灌漿可能有兩個(gè)影響作用：（1）稀漿在水沉淀后收縮，例如1：1稀漿的水沉淀率可達(dá)30%以上，所以水泥體積固結(jié)后的漿液只有大約70%，這樣做會(huì)造成很大的空隙，使得地層更進(jìn)一步的沉降。（2）泥漿中水分的沉淀會(huì)停留在土壤中，使土壤含水量增加，土壤可壓縮性降低，從而使土壤可壓縮性增加。同時(shí)，回填土沒有被進(jìn)行壓實(shí)，使得孔隙變得很大，非常容易出現(xiàn)透水的現(xiàn)象，漿液的流失現(xiàn)象將會(huì)變得非常嚴(yán)重，使得材料的利用率很低。在用稀漿灌漿后，漿液含水量大，結(jié)石率低，填充的效果差。

3 灌漿施工

3.1 布孔

為保證整體的灌漿效果，一般使用的是加固灌漿的鉆孔原理或系統(tǒng)布置，目的是通過鉆探灌漿回填土壤基礎(chǔ)進(jìn)行綜合整體的檢測和加固，按照現(xiàn)場的具體施工情況以及具體的孔眼布置方式：沿基礎(chǔ)外圍內(nèi)外共有兩排孔。（由于與循環(huán)水泵房相鄰的地基是單邊條形地基，所以排成一排孔），梅花形布置，按順序施工。注漿孔間距為1.5m，分為兩列。相關(guān)人員要按照灌漿和施工條件，部分以加密補(bǔ)強(qiáng)孔進(jìn)行布置，出口用封閉孔進(jìn)行封閉，主要是為了減少泥漿向非加固方向進(jìn)行擴(kuò)散，對(duì)灌注的效果造成一定的影響，造成沒有必要的浪費(fèi)。內(nèi)部出口孔是直孔，并且內(nèi)部和外部出口孔的軸線從基礎(chǔ)邊緣開始為0.5m以內(nèi)。

3.2 鉆孔工具

鉆孔由普通地質(zhì)鉆機(jī)和小型輕型電鑿巖機(jī)制造的?？椎闹睆綖?8-50mm，孔的深度為8-10m。

3.3 用于灌漿的材料

灌漿使用的材料一般是按照灌溉的地層狀況和灌漿的目的進(jìn)行確定，這樣才能滿足符合成本低，易取物的現(xiàn)象，不會(huì)非常容易造成較壞的結(jié)果。按照過去相似工程的經(jīng)驗(yàn)，混凝土的主體結(jié)構(gòu)一般使用水泥灌漿材料進(jìn)行加固，水灰比為0.45：1-0.5：1的水泥漿，根據(jù)灌漿情況，采用加入適量的外加劑。

3.4 灌注的工藝

灌注過程采用由下而上或相反的灌注方法：為防止?jié)B漏灌溉，外部排水孔采用自上而下的三階段灌注，每段長度：4.5-5m，5-3m，2.5-3m;為了提高工作效率，將內(nèi)部排水孔從底部到頂部進(jìn)行分段灌注。對(duì)于吃漿地層，為0.5：1的泥漿開放灌溉，根據(jù)吃漿逐漸增稠的情況，如果仍無法完成0.45：1的灌漿，則應(yīng)采取間歇性和等待凝固的措施直到達(dá)到灌漿完成標(biāo)準(zhǔn)為止?？梢愿鶕?jù)地層和注漿情況適當(dāng)增加注漿壓力。

3.5 灌漿需要的壓力

如果有需要，那么在進(jìn)行注漿的時(shí)候一定要進(jìn)行注漿的壓力，方便將泥漿輸送到地層中預(yù)設(shè)范圍的孔隙中。在給定的孔隙系統(tǒng)中，如果壓力越大，漿液的填充范圍就會(huì)越大。與此同時(shí)，較高的壓力能夠使地層受到一定的擠壓，致密性將會(huì)得到一定的提高，減少變形從而將地基的承載能力提高。但是，如果使用的壓力過大，那么漿料就會(huì)流到不需要的地方，從而導(dǎo)致浪費(fèi)。如果壓力灌漿過多，還會(huì)使得地面出現(xiàn)隆起的現(xiàn)象物。灌漿壓力由實(shí)際情況來確定，與泥漿結(jié)合，根據(jù)回填土層的特點(diǎn)和類似工程的既往處理經(jīng)驗(yàn)，將注漿壓力分別設(shè)為0.2-0.3MPa和0.3-0.4Mpa;內(nèi)排順序孔為0.4-0.5Mpa壓力灌漿，Ⅱ排順序孔為0.5-0.6MPa。

3.6 結(jié)束的標(biāo)準(zhǔn)

灌漿壓力和灌漿量雙重標(biāo)準(zhǔn)原則上控制灌漿終了標(biāo)準(zhǔn)，并在一定情況下滿足灌漿價(jià)值規(guī)律（即GIN法），能夠在最大程度上表現(xiàn)出強(qiáng)化均勻的目的。在詳細(xì)的操作中應(yīng)該注意：（1）如果沒有明顯的串，跑，灌漿現(xiàn)象，那么要求以灌漿結(jié)束端壓結(jié)束灌漿，以確保漿液擴(kuò)散半徑保持在可控的范圍之內(nèi)，并希望在一定的灌漿壓力下起到一定的作用。壓實(shí)，壓實(shí)對(duì)地層的影響，能夠達(dá)到提高地基的承載力和均勻地層的目的。（2）在發(fā)生串，跑，灌漿現(xiàn)象之后，若發(fā)生間歇，停漿等有效措施將會(huì)失效，那么注漿就會(huì)結(jié)束，有必要進(jìn)行加固。（3）如果地面或建筑物在地面上抬起，若發(fā)生裂縫，在使用限制壓力無效后，應(yīng)立即停止灌注，有必要將鉆孔進(jìn)行強(qiáng)化。

3.7 灌漿次序

根據(jù)灌漿孔的布置，灌漿順序應(yīng)先填充一個(gè)順序孔，然后再填充兩個(gè)順序孔，以形成有效的秩序，避免在填充內(nèi)孔時(shí)過多的泥漿擴(kuò)散和不必要的浪費(fèi)。內(nèi)排孔的灌注也是第一個(gè)順序孔，然后是第二個(gè)順序孔。

3.8 觀測

灌漿過程中進(jìn)行觀測，實(shí)時(shí)高度變化，注意地面，以便了解灌漿層所承載的情況，并及時(shí)檢查建筑物表面和灌漿過程中建筑物的承載情況地面上，萬一有有害情況，應(yīng)立即采取措施限制壓力，限制減少攜帶，若抬動(dòng)嚴(yán)重，應(yīng)停止注漿施工工作，結(jié)束注漿周期，必要時(shí)在凝結(jié)灌注后加固再入。

3.9 特殊處理

（1）如果在鉆孔過程中無法形成較大的卵石或石頭，請(qǐng)?jiān)诟浇牡胤街匦裸@孔。（2）在進(jìn)行孔灌漿，表面灌漿，兩孔灌漿和表面提升或開裂的情況下，在標(biāo)準(zhǔn)結(jié)束之前可以把壓力降低或者采用間歇性灌漿的方法。（3）在灌漿過程中，如果在無壓條件下，常壓下流量忽然增加或者流量過大，灌漿應(yīng)該立刻停止，并在找到原因后繼續(xù)施工。（4）在灌漿過程中，如果料漿消耗大的孔段，則應(yīng)采取間歇性凝固或壓力，限流等措施。

4 結(jié)束語

帶電作業(yè)培訓(xùn)基地車庫的平均每米干灰消耗量為241.8kg，對(duì)于回填基礎(chǔ)，該注入量非常大，表明地層具有較大的孔隙度，與正常情況相符。在早期有很大的沉降。根據(jù)范江孔口灌漿施工過程以及地表和細(xì)繩周圍的孔口，風(fēng)險(xiǎn)漿液和斷裂情況以及情況分析，在加固基礎(chǔ)范圍內(nèi)，土壤中已注滿灌漿材料，部分漿液已灌漿。由于進(jìn)入土的加固范圍之外，因此回填注漿施工后的地基加固間隙已被完全填滿。灌漿處理后不再發(fā)生回填土基的不均勻沉降。通過將厚水泥漿倒入回填土層中，可以填滿土壤團(tuán)塊的孔隙，并擠壓和加固土壤團(tuán)塊。泥漿均勻地滲透和壓縮土壤團(tuán)塊，均勻固結(jié)，這是由于壓力的作用，同時(shí)，也大大提高了回填土的強(qiáng)度和整體穩(wěn)定性。狹窄施工空間內(nèi)的注漿問題被小型輕型鑿巖機(jī)成功解決。同時(shí)采用注漿泵澆注濃縮水泥漿，效果較好，也能夠提高材料的利用率。各個(gè)沉降點(diǎn)觀測數(shù)據(jù)表明，不均勻沉降不會(huì)在循環(huán)水泵房附屬車間地基發(fā)生，該加固方案可行，可靠，低水水泥漿注漿技術(shù)是回填土基礎(chǔ)不均勻沉降，加固的有效途徑。為以后的類似項(xiàng)目起到參考作用。固結(jié)灌漿已廣泛用于水利建筑和其他建筑領(lǐng)域，但很少用于棄土工程項(xiàng)目的大面積加固和回填。在檢測到動(dòng)態(tài)觸地，聲波測試，壓實(shí)測試和負(fù)載測試后，動(dòng)態(tài)觸地的錘擊破壞次數(shù)遠(yuǎn)大于負(fù)載測試，認(rèn)識(shí)到滲透注漿處理的復(fù)合地基承載力尚未充分開發(fā)，具有很大的潛力。

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