化學(xué)灌漿在軟土地基加固中的應(yīng)用 本文檔格式為 WORD,感謝你的閱讀。 內(nèi)容摘要：本文結(jié)合工程實(shí)例，介紹化學(xué)灌漿在土洞、溶洞等軟土地基加固處理的施工技術(shù)及其施工注意事項(xiàng)；該土洞、溶洞經(jīng)化學(xué)灌漿加固處理后，其復(fù)合地基承載力得到大幅度提高，與鉆孔灌注樁相比，具有工程成本低、工期短等優(yōu)點(diǎn)。 關(guān)鍵詞：土洞、溶洞軟弱地基土， 化學(xué)灌漿加固處理，復(fù)合地基承載力提高，工程成本低，工期短 TU44 A Abstract: combining with engineering examples, this paper describes chemical grouting in the earth hole and caves of soft soil foundation reinforcement of construction techniques and construction attention； The earth hole, cave by chemical grouting reinforcement, the composite foundation bearing capacity was increased greatly compared with bored piles, has engineering cost is low, the short time, etc. Keywords: earth hole, cave weak foundation soil, chemical grouting reinforcement, composite foundation bearing capacity increase, engineering, low cost, short time limit 1 前言 柳州鋼鐵（集團(tuán)）公司擬建的煉鐵廠噴煤主廠房占地面積約為 2621m2 ，樓高 9 層，基礎(chǔ)采用筏板基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用磚混結(jié)構(gòu)，持力層采用第 層紅粘土，由廣西鋼鐵設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)；該噴煤主廠房東南段在孔深 8.0 13.5m 存在土洞， 14.40 20.40m 存在溶洞，土洞、溶洞的水平投影呈橢圓形，其規(guī)模：長(zhǎng)軸 短軸約為 8.06.0 m2 ，土洞與溶洞相互貫通；孔深在 20.90 21.90m 為規(guī) 模較小的溶洞，水平投影呈橢圓形，長(zhǎng)軸 短軸約為 2.01.0 m2 ，以下為微風(fēng)化白云巖，洞內(nèi)均為軟塑可塑狀粘土所充填。該層地基土承載力fak=60kPa，未能滿足設(shè)計(jì)地基土承載力（ fak180kPa ）的要求，需要對(duì)其進(jìn)行化學(xué)灌漿加固處理，使其承載力達(dá)到設(shè)計(jì)要求。受柳州鋼鐵（集團(tuán)）公司委托，我院承擔(dān)對(duì)該軟弱地基土分布范圍內(nèi)的微風(fēng)化白云巖以上的土洞、溶洞進(jìn)行化學(xué)灌漿加固處理。本次化學(xué)灌漿加固施工耗時(shí) 15天，共完成灌漿孔 21個(gè)，累計(jì)鉆灌進(jìn)尺 351.58m，其中土層（含土洞）307.80m，基巖（含溶洞） 43.78m，消耗水泥 192.00t，水玻璃 58.00 t。經(jīng)檢測(cè)，該層地基承載力由 60kPa 提高到190kPa，工程質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求。 2 工程地質(zhì)特征與土洞、溶洞發(fā)育特征 2.1 工程地質(zhì)特征 根據(jù)工程地質(zhì)勘察資料，該場(chǎng)地內(nèi)巖（土）層特征自上而下依次為： （ 1）雜填土：雜色、由碎石、磚塊、灰渣、粘土等組成，結(jié)構(gòu)松散，層厚 1.0 2.0m。 （ 2）可塑狀紅粘土：黃淺黃色、紅黃色，土質(zhì)均勻，稍濕，呈可塑狀，層厚 1.5 2.0m，埋深 2.0m；地基土承載力 fak=120kPa。 （ 3）硬塑狀紅粘土：黃淺黃色、紅黃色，土質(zhì)均勻致密，呈硬塑狀，巖心呈圓柱狀，手指用力壓之變形小；層厚 5.0 6.0m，地基土承載力 fak180kPa ，具低壓縮性。 （ 4）微風(fēng)化白云巖：淺灰色，細(xì)晶結(jié)構(gòu)，巖石質(zhì)地堅(jiān)硬、性脆，斷口新鮮，揭露厚度 4.50m，頂板埋深 13.60m。 2.2 土洞、溶洞發(fā)育特征 根據(jù)工程地質(zhì)勘察資料， ZK16、 ZK16-2、 ZK16-3 等孔分別在孔深 8.00 13.50m、 8.50 16.80m 和 8.00 13.50m遇土洞 ，其中 ZK16 號(hào)孔在孔深 14.70 20.40m 和 20.9021.90m 遭遇溶洞。土洞、溶洞均為充填洞，其特征見表 1。 土洞、溶洞發(fā)育特征表 1 3 化學(xué)灌漿加固處理設(shè)計(jì)要求 （ 1）采用水玻璃水泥系漿液對(duì)該建筑物地基范圍內(nèi)的土洞、溶洞內(nèi)充填物及其周圍土體的裂隙通過高壓化學(xué)灌漿加固處理使土體劈裂、擠壓、密實(shí)、固結(jié)，形成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的、強(qiáng)度高的復(fù)合地基土。 （ 2）洞體充填物經(jīng)灌漿加固處理后其承載力標(biāo)準(zhǔn)值fak180kPa 。 （ 3）在下伏基巖與溶洞之間形成一道水泥 封隔帶，封堵基巖與溶洞相互聯(lián)系的地下水通道，使其不再受地下水運(yùn)動(dòng)的影響，確保地基土的穩(wěn)定。 4 化學(xué)灌漿加固施工技術(shù) 4.1 化學(xué)灌漿加固施工工藝流程 其施工工藝流程圖：布設(shè)測(cè)量觀測(cè)點(diǎn)及建立合理測(cè)量觀測(cè)網(wǎng) 灌漿孔的布設(shè) 鉆機(jī)就位安裝、成孔 安放灌漿管 壓水沖洗 漿液配制 雙液法灌漿 測(cè)量跟蹤觀測(cè)與監(jiān)控 灌漿量達(dá)到設(shè)計(jì)值或灌漿壓力滿足設(shè)計(jì)值并持續(xù)一定時(shí)間 起拔灌漿管 沖洗機(jī)具 驗(yàn)收合格后交付甲方使用。 4.2 灌漿加固施工技術(shù) （ 1）測(cè)量觀測(cè)點(diǎn)布設(shè)和施工測(cè)量監(jiān) 控：施工前，在灌漿施工附近的礦槽通廊設(shè)置測(cè)量觀測(cè)控制點(diǎn) 5 個(gè)，建立合理的測(cè)量觀測(cè)網(wǎng)。在灌漿加固處理過程中對(duì)礦槽通廊進(jìn)行跟蹤測(cè)量觀測(cè)與監(jiān)控；當(dāng)觀測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)，及時(shí)調(diào)整灌漿技術(shù)參數(shù)或改變灌漿位置直到軟弱地基土灌漿加固后承載力滿足設(shè)計(jì)要求為止，避免灌漿加固周圍的建筑物因灌漿局部抬升量過大而開裂。 （ 2）化學(xué)灌漿加固處理范圍：根據(jù)工程地質(zhì)勘察資料和有關(guān)施工規(guī)范要求，灌漿加固范圍：縱向自溶洞底板以下0.5m(微風(fēng)化白云巖 )至土洞頂板以上 1.0m；橫向按漿液有效擴(kuò)散半徑進(jìn)行控制，通常為土洞外周 0.6 1.0m。 （ 3）灌漿孔的布設(shè)：根據(jù)有關(guān)施工規(guī)范及結(jié)合以往施工經(jīng)驗(yàn)，灌漿孔沿土洞、溶洞周圍布置，灌漿孔間距約為0.8 1.0m。 （ 4）施工順序：灌漿加固施工順序：先四周，后中間，自下而上逐段進(jìn)行；但考慮到土洞規(guī)模大，成孔施工難，先對(duì)上部土洞進(jìn)行灌漿加固處理，后進(jìn)行下部溶洞灌漿加固。 （ 5）成孔技術(shù)：灌漿孔選用 GY-1 型鉆機(jī)成孔，對(duì)不屬處理孔段，采用沖擊法成孔，成孔直徑通常為 130mm 和110mm ，基巖采用硬質(zhì)合金清水鉆進(jìn)。土層則采用沖擊成孔，成孔過程中應(yīng)注意觀察土層情況變化， 準(zhǔn)確記錄土洞和溶洞頂、底板位置及洞內(nèi)充填物等情況。 （ 6）灌漿量的估算：灌漿加固處理的體積是自溶洞底板以下 0.5m 至土洞頂板以上 1.0m 及其周圍土層的空洞和孔隙體積，灌漿量可按下式進(jìn)行計(jì)算： Q=KVmn 式中 Q 預(yù)計(jì)灌漿量， m3； K 漿液損耗系數(shù)，可取 1.15 1.25； m 漿液結(jié)石率 ,可取 80% 90%； V 灌漿加固體積， m3； 漿液充填系數(shù)，可取 85% 95%； n 受灌地層的孔隙率，根據(jù)地質(zhì)資料，土層 n=40%65%， 圓礫及卵石層 n=40% 65%，溶洞內(nèi)充填物 n=80%95%。 根據(jù)計(jì)算所得的灌漿量和設(shè)計(jì)漿液配合比，可以估算出水泥和水玻璃的用量。 （ 7）灌漿材料及漿液配制 灌漿材料水泥：強(qiáng)度等級(jí) 32.5MPa 的普通硅酸鹽水泥；外摻劑：波美度 35 45、模數(shù) 2.4 3.4 的水玻璃；生產(chǎn)用水：廠區(qū)自來(lái)水。 漿液配制：水泥漿液的配制：采用機(jī)械現(xiàn)場(chǎng)攪拌，水灰比 W： C=1： 1 0.8:1，攪拌均勻；水玻璃溶液的配制：用清水稀釋濃水玻璃至適當(dāng)濃度以供施工用，其摻入量應(yīng)根據(jù)施工實(shí)際情 況經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)后確定，通常情況下其摻入量為水泥用量的 20 30%，特殊情況如地表冒漿，摻入量為水泥用量的 40%左右，以縮短漿液的膠凝時(shí)間，控制漿液的無(wú)效半徑。 （ 8）灌漿方法和技術(shù)參數(shù)的選擇 灌漿方法：本次化學(xué)灌漿加固采用雙液法、自下而上逐段拔管進(jìn)行，即用泵分別將配制好的水泥漿液和水玻璃溶液抽送經(jīng)高壓膠管、注漿管和三通接頭，并于注漿管混合，形成混合液；混合液在泵壓作用下經(jīng)灌漿管壓入軟土中，排除土體中的空氣和水，并與土體中固體顆粒膠結(jié)、硬化；當(dāng)某一灌漿段的灌漿量達(dá)到設(shè)計(jì)漿量時(shí)或灌漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)灌漿壓力并持續(xù) 30min，結(jié)束該段灌漿，將灌漿管往上提0.4 0.5m，繼續(xù)進(jìn)行上一灌漿段的灌漿，直至土洞頂板上部1.0m 為止。 灌漿壓力的選擇：灌漿允許壓力值 P 可按下式進(jìn)行估算： P=1/10KH 式中 P 灌漿允許壓力， kgf/cm2； K 系數(shù)，可采用 1 5； 受灌地層地的容重， t/m3； H 灌漿段上面土的厚度， m。 實(shí)際生產(chǎn)中經(jīng)灌漿試驗(yàn)后，灌漿起始?jí)毫x擇 0.40.8MPa（即 4 8 kgf/cm2）；但當(dāng)原工程勘察孔（灌漿施 工時(shí)作為排水、排氣孔）被堵死后，土洞、溶洞內(nèi)的流塑可塑狀粘土無(wú)法排出，即灌漿結(jié)束前采用高壓灌漿，洞內(nèi)內(nèi)的流塑可塑狀粘土在高壓劈裂作用下得到進(jìn)一步的壓密、劈裂，使水泥漿液貫穿其中，施工中采用的灌漿壓力 2.02.5MPa。 4.3 施工注意事項(xiàng) （ 1）成孔施工中，應(yīng)設(shè)專人對(duì)成孔質(zhì)量負(fù)責(zé)如灌漿孔位置及深度，準(zhǔn)確記錄土洞、溶洞的頂板、底板位置等。 （ 2）灌漿施工過程中，應(yīng)設(shè)專人負(fù)責(zé)灌漿質(zhì)量，如水泥漿的水灰比、灌漿量、灌漿壓力、漿液的配比和灌漿管提升等控制和記錄；同時(shí)還設(shè)專人觀察沉 降基礎(chǔ)和附近地面情況，如發(fā)現(xiàn)異常情況（如地表冒漿或地板開裂等現(xiàn)象，應(yīng)立即停止灌漿；待查明事故原因后方能繼續(xù)施工。 （ 3）在灌漿加固施工過程中，測(cè)量工程技術(shù)人員必須實(shí)行跟蹤觀測(cè)與監(jiān)控，并將測(cè)量觀測(cè)結(jié)果及時(shí)向工程負(fù)責(zé)人匯報(bào)，以便及時(shí)調(diào)整灌漿施工方案，選擇合理的灌漿參數(shù)，避免抬升量超過設(shè)計(jì)要求。 （ 4）在灌漿施工前，應(yīng)對(duì)灌漿施工的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行檢查，確保其運(yùn)行正常，避免因機(jī)械故障導(dǎo)致灌漿管堵塞或發(fā)生其它事故。 （ 5）在灌漿施工中，如發(fā)現(xiàn)地表冒漿或附近建筑物（礦槽通廊）有抬動(dòng)現(xiàn)象，應(yīng)立即 停止灌漿施工，待查明事故原因和采取有效預(yù)防措施后方能繼續(xù)施工，確保灌漿施工安全。 （ 6）為了有效地控制漿液的擴(kuò)散半徑，減少灌漿材料的浪費(fèi)。在進(jìn)行土洞、溶洞外圍的灌漿施工中，既要保證土洞、溶洞與其周圍土體的灌漿加固厚度，又要合理控制漿液的擴(kuò)散半徑；在進(jìn)行土洞中間灌漿施工中，宜采用加大外摻劑的用量，縮短混合漿液的膠凝時(shí)間，合理控制漿液的擴(kuò)散半徑，降低工程成本，同時(shí)采用高壓灌漿，又能使洞內(nèi)軟土得到進(jìn)一步的劈裂、壓密，形成的復(fù)合地基土的承載力大幅度提高。 5 化學(xué)灌漿加固效果檢測(cè) 化學(xué) 灌漿加固處理完成 3 天后，由建設(shè)單位委托有相應(yīng)檢測(cè)資質(zhì)的檢測(cè)單位采用鉆探取芯和原位測(cè)試等手段進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果：從鉆探取芯看，土洞從孔深 8.00m 到基巖面，洞高 3.50 5.60m，洞內(nèi)充填物為粘土水泥混合物，是經(jīng)化學(xué)灌漿加固處理后形成的復(fù)合土層，呈硬塑狀。 從取上巖芯看，灌漿加固后水泥漿多呈脈狀、網(wǎng)狀、團(tuán)塊狀貫穿其中，局部呈 10 15cm 短柱狀。脈狀水泥一般 1.50 2.00cm不等， 10.2 11.15m 段多處出現(xiàn)達(dá) 15 30cm 柱狀水泥，水泥漿液固結(jié)良好；檢 2 孔于 19.00 22.08m 遇溶洞，洞高3.08m，洞內(nèi)被水泥粘土所充滿，其中在 19.00 19.30m、20.50 21.30m 孔段為純水泥（未完全固結(jié)），其它孔段為粘土水泥混合物，呈可塑硬塑狀。原位測(cè)試結(jié)果：土洞內(nèi)充填物每貫入 30cm 錘擊數(shù) 8 13擊，承載力標(biāo)準(zhǔn)值fak190kPa ，溶洞內(nèi)充填物錘擊數(shù) 7 9 擊，承載力標(biāo)準(zhǔn)值fak190kPa ，滿足設(shè)計(jì)要求。 6 施工體會(huì) （ 1）該土洞、溶洞內(nèi)充填物經(jīng)化學(xué)灌漿加固處理后，形成的復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)提高明顯，灌漿加固效果顯著。 （ 2）本工程灌漿加固施工與鉆（沖）孔灌注 樁相比，具有施工設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、易于控制，且工程成本低、工期短等優(yōu)點(diǎn)。 （ 3）灌漿加固施工中，局部地段仍出現(xiàn)較多的地表冒漿，造成灌漿加固成本高，如何有效地調(diào)整水泥 水玻璃混合漿液的初凝時(shí)間，有效地控制漿液的擴(kuò)散半徑，減少材料的浪費(fèi)，降低工程成本，仍是我們今后生產(chǎn)實(shí)踐中值得探索的問題。 作者簡(jiǎn)介：田錦文（ 1954 年），男（漢族），廣西南丹人，廣西水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院分院長(zhǎng)，政工師，主要從事巖土工程勘察、軟土加固、基坑支護(hù)、地質(zhì)災(zāi)害勘查與治理等工程施工管理與指導(dǎo)工作。 閱讀相關(guān)文檔 :論當(dāng)前房地產(chǎn)行業(yè)企業(yè)管理存在的問題及建議 橋梁工程鉆孔灌注樁施工 “ 堵管 ” 事故的多種處理方法 淺談住宅小區(qū)中心花園景觀設(shè)計(jì) 關(guān)于當(dāng)前城建檔案信息化建設(shè)的思考 市政道路瀝青路面平整度的施工質(zhì)量控制 Hanbamtota 國(guó)際機(jī)場(chǎng)跑道瀝青混凝土施工質(zhì)量控制淺析