CS注漿工藝在危房地基加固中的應(yīng)用

張長(zhǎng)軍

(河南省三門(mén)峽水文水資源勘測(cè)局，河南 三門(mén)峽 472000)

1 窄口水文站基本情況

窄口水文站是國(guó)家基本水文站，位于河南省靈寶市五畝鄉(xiāng)長(zhǎng)橋村窄口水庫(kù)大壩下游左岸臺(tái)地上，東經(jīng)110°47′，北緯34°23′。屬于黃河流域黃河水系，是黃河一級(jí)支流宏農(nóng)河上大型水庫(kù)窄口水庫(kù)的控制站。多年來(lái)，為靈寶市和窄口水庫(kù)的防汛抗旱提供了大量的水文信息。窄口水文站辦公房始建成于2000年10月，共4間2層,總建筑面積219.43 m2。該辦公房建在修建水庫(kù)時(shí)的土石回填地基上，引發(fā)不均勻沉降，造成墻體多處裂縫，并擠壓部分窗戶變形。經(jīng)鑒定，房屋安全等級(jí)為Cu級(jí)，需進(jìn)行地基和墻體等加固補(bǔ)強(qiáng)，以確保其穩(wěn)定和安全。著重分析CS注漿工藝在窄口水文站辦公房地基加固工程中的應(yīng)用及結(jié)論。該地基采用CS強(qiáng)力注漿施工工藝進(jìn)行加固處理，于2020年7月全面完成，所有指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求和加固效果。

2 CS注漿工藝及原理簡(jiǎn)介

2.1 CS注漿工藝簡(jiǎn)介

CS漿液是水泥水玻璃(Cement Silicate)漿液的簡(jiǎn)稱，是以水泥和水玻璃為主劑，兩者按照一定比例以雙液方式注入，必要時(shí)加入其他附加劑。可以較好地解決單液水泥漿存在的凝結(jié)時(shí)間不可控、結(jié)石強(qiáng)度低等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)較好地可控性，并增加水泥注漿液的結(jié)石強(qiáng)度。CS注漿工藝可用于防滲處理和加固注漿，這是一種用途極廣、效果良好的注漿材料。

2.2 CS注漿原理

2.2.1 CS注漿加固原理

采用普通水泥、水玻璃雙液漿進(jìn)行加固的作用原理主要為裂隙填充和劈裂作用，不僅能對(duì)高壓噴射土體范圍里的土體進(jìn)行填充加固，還能較好地對(duì)噴射土體極限范圍外的土體進(jìn)行充填、滲透、擠密和劈裂等固結(jié)作用，從而達(dá)到對(duì)地基土達(dá)到全面加固的效果。

2.2.2 CS防水防滲原理

根據(jù)應(yīng)用環(huán)境不同，采用普通水泥、水玻璃雙液漿進(jìn)行止水的作用原理有所不同。在富水和動(dòng)水的砂層、砂性土層、斷層破碎帶等環(huán)境下進(jìn)行注漿止水，可實(shí)現(xiàn)裂隙填充和劈裂作用；在少水的砂層中采用CS注漿技術(shù)，可以起到較好地滲透作用。該工藝漿凝膠時(shí)間易控易調(diào)，能夠減少地下水對(duì)期凝膠性能的影響，還可以對(duì)不同部位采用不同的技術(shù)進(jìn)行注漿修補(bǔ)，確?；A(chǔ)加固時(shí)的止水防滲效果。

3 地基注漿加固基本情況

3.1 地基注漿加固范圍及目的

窄口水文站辦公房原建尺寸15 800 mm×6 600 mm,地基加固范圍為16 900 mm×7 700 mm。地基加固前，先破碎地磚并清理至土層，再行鉆孔，成孔后下入注漿管。注漿管共132根，注漿管設(shè)置完成后，再通過(guò)注漿機(jī)高壓強(qiáng)力注漿，進(jìn)行地基加固處理。其中一層室內(nèi)注漿管為82根，室外注漿管為50根，根據(jù)房屋結(jié)構(gòu)大體呈均勻分布，具體位置如圖1所示。

圖1 注漿孔位置分布圖

窄口水文站辦公室地基注漿加固的主要目的是提高室內(nèi)處地面及基礎(chǔ)下部土體的承載力，從而確保建筑物的穩(wěn)定性和安全性。

3.2 注漿材料及注漿主要參數(shù)

3.2.1 注漿材料

注漿液材料：窄口水文站地基注漿材料選用32.50R普通硅酸鹽水泥和附加2.50%～5.00%的硅酸鈉溶液(Na20·nSiO2)。灌注的漿液水灰比為0.50～0.70。在施工過(guò)程中先稀后濃，具體的水灰比值根據(jù)施工實(shí)際情況確定。

注漿管材料：全部采用φ32 mm×3 mm的鋼管，長(zhǎng)度均為3 m，每根注漿管壁上鉆有21個(gè)φ8 mm的圓孔。

3.2.2 灌漿主要參數(shù)

注漿過(guò)程中，注漿壓力與土壤密實(shí)度、注漿量及注漿速度等因素有關(guān)。注漿時(shí)要及時(shí)準(zhǔn)確記錄壓力值變化情況，當(dāng)吸漿量突然增大，表明該壓力下充填物的結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，就將此壓力值作為最大允許灌注壓力。本工程選用壓力注漿泵BW150雙液型，施工時(shí)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定最優(yōu)的工作參數(shù)，進(jìn)場(chǎng)前初步擬定參數(shù)如下：初始?jí)毫Γ?～0.20 MPa；穩(wěn)定壓力：0.50～2.50 MPa；擴(kuò)散方式:擠壓；水灰比:0.50～0.70。

3.3 設(shè)備選用和注漿工藝3.3.1設(shè)備選用

漿液制作設(shè)備：專(zhuān)用攪拌機(jī)；注漿設(shè)備：BW150雙液型壓力注漿泵；注漿管安裝設(shè)備：選用FD-80型風(fēng)動(dòng)鉆機(jī)成孔后壓入φ32注漿鋼管。

3.3.2 注漿工藝

注漿孔成孔：注漿鉆孔根據(jù)注漿孔平面分布圖施工，如遇地下埋設(shè)物作適當(dāng)調(diào)整。鉆孔深度按設(shè)計(jì)要求，鉆孔孔徑為50 mm，保證垂直度<1%。

預(yù)埋管：注漿管采用φ32鋼管，地面以下500 mm設(shè)置注漿花管，將管下壓到預(yù)定深度。

封孔：用一定量的水泥砂漿灌入注漿孔周?chē)吂嘧⑦呎駬v入0.50～0.60 m深的位置，當(dāng)砂漿達(dá)到初凝狀態(tài)時(shí)，方可進(jìn)行注漿工作。

漿液制作：按水和水泥以0.50～0.70的比例，另附加2.50%～5.00%硅酸鈉，保證漿液的水灰比符合要求，從而提高水泥漿液注漿的質(zhì)量。

開(kāi)機(jī)注漿：在注漿前應(yīng)先檢查注漿頭的狀況，確保各節(jié)管路的連接良好。注漿過(guò)程中主要通過(guò)聽(tīng)聲音是否有異常，看壓力是否過(guò)高，觀察注漿量是否達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。

3.4 CS注漿加固應(yīng)用研究分析

窄口水文站辦公房通過(guò)CS注漿，共灌注水泥46.50 t。該工藝對(duì)窄口水文站辦公房地基加固的實(shí)際應(yīng)用，從地基的承載能力和外觀都取得了良好的效果見(jiàn)圖2所示。

圖2 窄口水文站辦公房加固后實(shí)景圖

CS注漿工藝同傳統(tǒng)的注漿材料相比，水泥水玻璃漿液作為新型的注漿材料，具有以下幾個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn):一是CS注漿工藝漿液膠固快捷，且可精確控制凝固時(shí)間。膠固時(shí)間可以通過(guò)調(diào)整水泥品種、水灰比，水玻璃溶液濃度、水玻璃溶液與水泥漿的體積比以及漿液溫度加以人為控制。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)可知：在同一條件下，水泥漿水灰比越小，水玻璃溶液濃度越低，水玻璃溶液與水泥漿的比例越小、溫度越高，漿液的膠固時(shí)間越少。二是CS注漿工藝注漿材料在注漿過(guò)程中可有效控制漿液在地層中的擴(kuò)散范圍，確保能在地下水動(dòng)力條件下進(jìn)行凝結(jié)，可有效避免漿液對(duì)地下水造成污染。三是CS注漿工藝漿液凝固后的結(jié)石率接近100%，且結(jié)石體的強(qiáng)度增長(zhǎng)時(shí)間可以大為縮短，快速實(shí)現(xiàn)較高的抗壓強(qiáng)度。四是根據(jù)不同的地質(zhì)條件選取相對(duì)應(yīng)的注漿漿液和施工設(shè)備參數(shù)，即可實(shí)現(xiàn)注漿的連續(xù)性和可控性。五是注漿效果好，有利于提高工程施工質(zhì)量。六是經(jīng)濟(jì)可靠且耐久性好。注漿鉆孔的孔徑較細(xì)，對(duì)現(xiàn)有的建筑物主體和基礎(chǔ)擾動(dòng)微弱，保證了施工期建筑物附加沉降也較小。

4 結(jié)語(yǔ)

CS注漿作為新型防滲加固工藝，在窄口水文站辦公房補(bǔ)強(qiáng)加固工程中取得了良好的加固效果。實(shí)踐表明，改性后的水玻璃與水泥混合使用，可以到達(dá)化學(xué)灌漿的使用效果，充分展現(xiàn)了CS注漿的優(yōu)點(diǎn)。在實(shí)際施工過(guò)程，可根據(jù)不同工程特性，進(jìn)行注漿材料和配比、注漿壓力參數(shù)優(yōu)化，以此來(lái)達(dá)到各種工程的止水防滲、基礎(chǔ)加固的目的。運(yùn)用CS雙液漿的施工方法具備施工速度快，對(duì)周邊環(huán)境污染小等特點(diǎn)，并可有效提高施工進(jìn)度，確保施工質(zhì)量。