淺談壓密注漿技術(shù)在地基加固中的應(yīng)用

郭 焱

0 引言

注漿就是將一定的材料配制成漿液,利用泵壓將其注入到地層裂隙、孔隙和空洞之中,漿液擴(kuò)散、凝固、硬化,以達(dá)到加固地層或者堵水的目的[1]。

注漿工程按理論可分為滲透注漿、劈裂注漿、壓密注漿、電動(dòng)化學(xué)注漿四種,壓密注漿起源于美國,稱其為CPG工法。壓密注漿的最大優(yōu)點(diǎn)是它對于最軟弱土層區(qū)域能起到最大限度的壓密作用。在壓密注漿過程中,漿泡擠壓鄰近的土體,使土體被壓密,承載力提高,漿液不向土體滲透,只對土體產(chǎn)生擠壓作用,使土體密實(shí),因而土體不發(fā)生水力劈裂。

1 壓密注漿加固原理及適用范圍

壓密注漿是通過鉆孔在土中注入漿液,在注漿管端部附近形成漿泡從而使土體壓密。當(dāng)漿泡的直徑較小時(shí),注漿壓力基本沿鉆孔的徑向擴(kuò)展。隨著注漿量的增加,在一定注漿壓力下漿泡逐漸增大,從而起到擠密土體抬升地面的目的。

壓密注漿需要有適當(dāng)?shù)呐潘畻l件,因而其非常適用于中砂或粗砂地質(zhì)條件的場地,如遇排水困難可能在土體中引起高孔隙水壓力時(shí),這就必須采取很低的注漿速率。壓密注漿可用于非飽和的土體,以調(diào)整不均勻沉降或者在大開挖或隧道開挖時(shí)對鄰近土進(jìn)行加固。

2 壓密注漿加固設(shè)計(jì)

壓密注漿加固設(shè)計(jì)主要涉及到漿材及配方設(shè)計(jì),漿液擴(kuò)散半徑和注漿量的確定,孔位布置以及注漿壓力的確定。

地基注漿工程對漿液的技術(shù)要求較多,可根據(jù)土質(zhì)和注漿目的進(jìn)行選擇。一般通過注漿試驗(yàn)確定。

漿液擴(kuò)散半徑是一個(gè)重要的參數(shù),擴(kuò)散半徑的大小關(guān)系到注漿質(zhì)量以及工程造價(jià)。漿液擴(kuò)散半徑的取值應(yīng)通過現(xiàn)場注漿試驗(yàn)來確定。沒有條件做注漿試驗(yàn)時(shí),可按土的滲透系數(shù)參照表1確定。

表1 加固半徑

注漿量可按照下式計(jì)算:

其中,Q為漿液總用量,L;V為注漿對象的土量,m3;n為土的孔隙率;K為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。

軟土、黏性土、細(xì)砂:K=0.3～0.5。

中砂、粗砂:K=0.5～ 0.7。

礫砂:K=0.7～1.0。

濕陷性黃土:K=0.5～0.8。

對于壓密注漿,注漿壓力主要取決于漿液材料的稠度。如采用水泥—砂漿的漿液,坍落度一般在25 mm～75 mm,注漿壓力應(yīng)選定在1 MPa～7 MPa范圍內(nèi),坍落度較小時(shí),注漿壓力可取上限值,如采用水泥—水玻璃雙液快凝漿液,則注漿壓力應(yīng)小于1 MPa[2]。

注漿孔的布置應(yīng)遵循相互重疊,在深度和廣度范圍內(nèi)連成一個(gè)整體的原則。

3 壓密注漿過程中注意事項(xiàng)

1)對于排水條件不好的地層要慎用,對水敏感的地層慎用,如濕陷性黃土地層。2)對于大孔隙地層,如卵石層或者有動(dòng)水的地層,應(yīng)摻加速凝劑或者間歇注漿。3)布孔應(yīng)采用梅花形,注漿順序應(yīng)考慮由漿液引起的附加沉降,對于敏感建筑要慎用。4)選擇合理的注漿壓力,能夠達(dá)到擠密地層的目的即可,過大壓力易造成地面隆起,漿液上冒。

注漿示意圖見圖1。

4 壓密注漿效果檢驗(yàn)

1)鉆孔抽(壓)水檢查法。檢查注漿范圍的巖芯成分、注漿體、溶洞泥固結(jié)體的抗壓強(qiáng)度等,以此來評價(jià)溶裂與流塑泥的注漿質(zhì)量。2)取樣檢查法。一般采用開挖的方法,檢查注漿液在地層的擴(kuò)散距離、擴(kuò)散方向和充填膠結(jié)情況以及開挖面的漏水量等。3)旋轉(zhuǎn)觸探法(RPT)。它是根據(jù)鉆孔時(shí)的鉆孔阻力(鉆頭貫入推力、鉆頭扭矩)等參數(shù),直接定量地評價(jià)地層強(qiáng)度的探查法。4)聲波測試法。根據(jù)注漿前后地層聲波速度的大小對比來判斷漿液充填的密實(shí)程度。

5 工程實(shí)例

某場地有別墅約8棟樓(32戶),層厚約 3.0 m回填土出現(xiàn)沉降,致使屋內(nèi)建筑地面部分出現(xiàn)開裂現(xiàn)象,為防止地面繼續(xù)開裂,須加固處理。經(jīng)設(shè)計(jì),采用壓密注漿對別墅地面下回填土進(jìn)行加固。

注漿孔布設(shè)間距為2 000 mm×2 000 mm,梅花形布置,排距1 000 mm,每孔為一組,注漿方式為單液注漿,注漿材料為水灰比0.7～0.8純水泥漿,水泥采用 PS32.5級礦渣硅酸鹽水泥。

注漿設(shè)備為BW-150型泥漿泵,考慮到場地回填土排水條件不是特別好,注漿時(shí)控制壓力在0.2 MPa～0.5 MPa之間,每根注漿管注漿量在2.0 m3左右,若單根注漿管內(nèi)注漿量達(dá)到1.0 m3,注漿壓力達(dá)到1.0 MPa可終止注漿。注漿同時(shí)需控制流速,采用泥漿泵低擋注漿,漿液流量為10 L/min～20 L/min。對地面下部與回填土間已形成空間的區(qū)域,用水泥漿對該空間首次灌漿,將土面表層全部覆蓋并以灌漿孔檢查,封閉土壤空隙。待首次灌漿終凝后,采用摻膨脹劑的水泥漿將剩余空間注滿,以灌漿孔溢出為準(zhǔn)。

注漿結(jié)束后2 h～3 h須進(jìn)行補(bǔ)漿,注漿采用低壓、低擋、小流量進(jìn)行,補(bǔ)漿時(shí)如出現(xiàn)從其他注漿管冒漿,仍可用絲堵將其他漿管封住。

經(jīng)檢測,通過壓密注漿,有效制止了裂縫的發(fā)展,提高了回填土的承載力,達(dá)到了預(yù)期效果。

[1] 何修仁.注漿加固與堵水[M].沈陽:東北工學(xué)院出版社,1990.

[2] DBJ 08-40-94,地基處理技術(shù)規(guī)范[S].

[3] 李建華.雙重管注漿加固軟弱地層的現(xiàn)場試驗(yàn)分析[J].山西建筑,2009,35(8):107-108.