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文檔簡(jiǎn)介
地基注漿加固技術(shù)方案要點(diǎn)一、引言
1.1研究背景
隨著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大,高層建筑、橋梁隧道、地下工程等復(fù)雜結(jié)構(gòu)對(duì)地基承載力和變形控制的要求日益提高。地基作為建筑物的根基,其穩(wěn)定性直接關(guān)系到整體結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。然而,在實(shí)際工程中,常遇到地基土體松散、承載力不足、不均勻沉降、滲漏等問(wèn)題,這些問(wèn)題若不及時(shí)處理,可能導(dǎo)致建筑物開(kāi)裂、傾斜甚至倒塌等嚴(yán)重事故。傳統(tǒng)地基處理方法如換填法、樁基礎(chǔ)法等,在特定條件下存在成本高、工期長(zhǎng)、對(duì)環(huán)境影響大等局限性。地基注漿加固技術(shù)作為一種高效、經(jīng)濟(jì)、適用性廣的地基處理手段,通過(guò)向土體中注入漿液,改善土體物理力學(xué)性質(zhì),提高地基承載力和穩(wěn)定性,已成為解決復(fù)雜地基問(wèn)題的有效途徑。
1.2技術(shù)目的
地基注漿加固技術(shù)方案的核心目的在于通過(guò)科學(xué)合理的注漿設(shè)計(jì)、施工工藝和質(zhì)量控制,解決工程中存在的地基缺陷,確保地基滿足建筑物安全使用的要求。具體包括:一是提高地基土體的抗壓強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度,增強(qiáng)地基承載力;二是減少地基沉降量,控制不均勻沉降,避免結(jié)構(gòu)變形;三是填充土體孔隙和裂縫,阻斷滲水通道,改善地基的防滲性能;四是加固既有建筑物地基,延長(zhǎng)其使用壽命,避免因地基問(wèn)題引發(fā)的結(jié)構(gòu)病害;五是提供一種經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的地基處理方案,降低工程成本,減少對(duì)周邊環(huán)境的影響。
1.3應(yīng)用意義
地基注漿加固技術(shù)的應(yīng)用具有重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義和社會(huì)效益。從技術(shù)層面看,該技術(shù)能夠適應(yīng)多種復(fù)雜地質(zhì)條件,如軟土、砂土、碎石土、填土等,且施工工藝靈活,可根據(jù)工程需求選擇不同的注漿材料和注漿方式,具有較高的技術(shù)適應(yīng)性和可靠性。從經(jīng)濟(jì)層面看,與地基處理的其他方法相比,注漿加固技術(shù)施工周期短、設(shè)備投入少、綜合成本低,能夠顯著降低工程造價(jià),特別是在既有建筑地基加固和地下工程搶險(xiǎn)中,其經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)更為突出。從社會(huì)效益層面看,該技術(shù)施工噪音小、振動(dòng)弱,對(duì)周邊環(huán)境和建筑物影響小,符合綠色施工和可持續(xù)發(fā)展的要求,在城市化進(jìn)程和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中具有廣泛的應(yīng)用前景。
1.4適用范圍
地基注漿加固技術(shù)適用于多種工程場(chǎng)景和地質(zhì)條件。在建筑工程領(lǐng)域,可用于既有建筑物地基加固、新建建筑軟弱地基處理、基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)加固等;在交通工程領(lǐng)域,可用于公路、鐵路路基加固、橋梁墩臺(tái)地基處理、隧道圍巖加固等;在水利工程領(lǐng)域,可用于堤壩防滲加固、水閘地基處理、水庫(kù)庫(kù)區(qū)防滲等;在地下工程領(lǐng)域,可用于地鐵隧道、地下洞室、人防工程等的地基和圍巖加固。此外,該技術(shù)還可用于處理地基土體的液化問(wèn)題、控制地面沉降、修復(fù)受損地基結(jié)構(gòu)等,在搶險(xiǎn)救災(zāi)和工程事故處理中也具有重要作用。但需注意,對(duì)于含有機(jī)質(zhì)較高的土層、地下水流速過(guò)大的地層或具有強(qiáng)烈腐蝕性的環(huán)境,需通過(guò)試驗(yàn)確定注漿方案的可行性,必要時(shí)采取特殊處理措施。
二、地基注漿加固技術(shù)原理與分類
2.1注漿加固的基本原理
2.1.1漿液作用機(jī)制
地基注漿加固的核心在于通過(guò)壓力將具有膠結(jié)性能的漿液注入土體孔隙或裂隙中,漿液與土顆粒發(fā)生物理化學(xué)作用,改變土體的原有結(jié)構(gòu)。漿液在壓力作用下首先填充土體中的空隙,形成骨架支撐;隨后通過(guò)滲透、擠密等方式排出孔隙中的水和空氣,使土體密實(shí)度提高;最終漿液凝結(jié)硬化,與土顆粒膠結(jié)形成整體,從而提升地基的承載力和穩(wěn)定性。這一過(guò)程涉及流體力學(xué)、土力學(xué)和膠凝化學(xué)等多學(xué)科原理,需根據(jù)土體滲透系數(shù)、孔隙率等參數(shù)調(diào)整注漿壓力和漿液配比,確保漿液有效擴(kuò)散并形成均勻加固區(qū)域。
2.1.2土體結(jié)構(gòu)變化規(guī)律
注漿過(guò)程中,土體結(jié)構(gòu)經(jīng)歷從松散到密實(shí)的轉(zhuǎn)變。對(duì)于砂土類土體,漿液顆粒充填孔隙,減少孔隙比,提高內(nèi)摩擦角;對(duì)于黏土類土體,漿液中的離子與黏土礦物發(fā)生離子交換,降低土體塑性,增強(qiáng)顆粒間聯(lián)結(jié);對(duì)于碎石土或裂隙巖體,漿液沿裂隙滲透,形成網(wǎng)絡(luò)狀膠結(jié)結(jié)構(gòu),提高整體強(qiáng)度。土體結(jié)構(gòu)變化還表現(xiàn)為壓縮模量的增加,使得地基在荷載作用下的變形量顯著減小,沉降控制效果明顯。
2.1.3承載力提升原理
注漿加固后地基承載力的提升源于多方面因素:一是漿液膠結(jié)體直接承擔(dān)部分荷載,形成復(fù)合地基;二是土體密實(shí)度提高,有效應(yīng)力增大,抗剪強(qiáng)度增強(qiáng);三是土體不均勻性改善,應(yīng)力分布更均勻,減少局部剪切破壞。通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比,注漿后地基承載力特征值可提升30%-80%,具體提升幅度取決于注漿參數(shù)設(shè)計(jì)和土體初始條件。
2.2注漿材料的分類與特性
2.2.1水泥基注漿材料
水泥基材料是注漿工程中最常用的漿液類型,以水泥為主料,摻入粉煤灰、膨潤(rùn)土等外加劑調(diào)節(jié)性能。普通硅酸鹽水泥漿液具有成本低、強(qiáng)度高、耐久性好等優(yōu)點(diǎn),適用于砂土、碎石土等滲透性較好的土體;若土體滲透性較差,可添加減水劑(如木質(zhì)素磺酸鹽)提高流動(dòng)性,或采用超細(xì)水泥(比表面積≥600m2/kg)增強(qiáng)滲透能力。水泥漿液的凝結(jié)時(shí)間可通過(guò)石膏、氯化鈣等促凝劑或緩凝劑(如檸檬酸)調(diào)控,以滿足不同工程進(jìn)度的需求。
2.2.2化學(xué)注漿材料
化學(xué)漿液以高分子化合物為主料,通過(guò)化學(xué)反應(yīng)形成凝膠體,具有滲透性強(qiáng)、凝膠時(shí)間可控的特點(diǎn)。水玻璃類漿液(水玻璃-氯化鈣體系)凝膠時(shí)間短(幾秒至幾十分鐘),適用于臨時(shí)性防滲加固;聚氨酯類漿液遇水膨脹,凝膠體彈性好,適用于處理活動(dòng)性裂縫或涌水地層;丙烯酰胺類漿液(“丙凝”)粘度低,可注入細(xì)微孔隙,但存在一定的環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn),需謹(jǐn)慎使用?;瘜W(xué)漿液成本較高,一般用于水泥漿液難以處理的低滲透性土體或特殊工程需求場(chǎng)景。
2.2.3復(fù)合注漿材料
為兼顧成本與性能,工程中常采用復(fù)合注漿材料,如水泥-水玻璃雙液漿、水泥-膨潤(rùn)土混合漿等。水泥-水玻璃雙液漿通過(guò)將水泥漿與水玻璃溶液按比例混合,實(shí)現(xiàn)快速凝膠,適用于加固深度大、需立即承載的工程;水泥-膨潤(rùn)土混合漿添加膨潤(rùn)土后粘度增大,可減少漿液流失,適用于松散砂土地基;粉煤灰-水泥漿利用工業(yè)廢料粉煤灰部分替代水泥,降低成本,同時(shí)改善漿液的流動(dòng)性和后期強(qiáng)度。復(fù)合材料的配比需通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)確定,確保其性能滿足設(shè)計(jì)要求。
2.3注漿方法的分類及適用條件
2.3.1滲透注漿
滲透注漿是將漿液以較低壓力注入滲透性較好的土體中,漿液在壓力作用下滲透填充孔隙,不改變土體原有結(jié)構(gòu)。該方法適用于砂土、礫石土等滲透系數(shù)≥10??cm/s的土體,注漿壓力一般控制在0.2-0.5MPa。滲透注漿的關(guān)鍵參數(shù)是漿液擴(kuò)散半徑,可通過(guò)理論公式(如Maag公式)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定,確保加固區(qū)域均勻。例如,某高速公路路基加固工程中,采用滲透注漿處理砂土地基,注漿壓力0.3MPa,漿液擴(kuò)散半徑1.2m,處理后地基承載力提升60%。
2.3.2劈裂注漿
劈裂注漿通過(guò)較高壓力(0.5-2.0MPa)將漿液注入低滲透性土體(如黏土、粉土),使土體產(chǎn)生垂直于最小主應(yīng)力的裂隙,漿液沿裂隙擴(kuò)散并劈裂土體,形成網(wǎng)狀加固結(jié)構(gòu)。該方法適用于滲透系數(shù)<10??cm/s的黏性土,注漿順序應(yīng)先外圍后內(nèi)部,避免漿液過(guò)度擴(kuò)散。劈裂注漿的注漿量和壓力需動(dòng)態(tài)控制,當(dāng)壓力突然上升或地面隆起超過(guò)允許值時(shí),應(yīng)暫停注漿并調(diào)整參數(shù)。某建筑地基加固項(xiàng)目中,采用劈裂注漿處理軟黏土地基,注漿壓力1.2MPa,形成劈裂半徑0.8m的加固區(qū)域,有效控制了不均勻沉降。
2.3.3壓密注漿
壓密注漿采用濃漿(水灰比≤0.5)通過(guò)注漿管高速注入土體,在注漿點(diǎn)周圍形成球泡狀漿體,通過(guò)擠密和置換作用提高土體密實(shí)度。該方法適用于處理飽和松散土體(如淤泥、松散填土),注漿壓力可達(dá)2.0-4.0MPa,注漿間距通常為1.5-2.5m。壓密注漿的漿體直徑與注漿量、土體性質(zhì)相關(guān),一般可通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式估算。例如,某碼頭地基加固工程中,采用壓密注漿處理吹填砂土地基,注漿量0.3m3/孔,漿體直徑1.0m,處理后地基承載力提高50%,沉降量減少70%。
2.3.4高壓旋噴注漿
高壓旋噴注漿是將注漿管鉆至預(yù)定深度后,以20-40MPa高壓噴射水泥漿液,同時(shí)旋轉(zhuǎn)提升注漿管,使?jié){液與土體強(qiáng)制混合形成固結(jié)體。該方法適用于各類土體,尤其是含有塊石、障礙物的復(fù)雜地層,形成的固結(jié)體直徑可達(dá)0.5-1.5m。高壓旋噴注漿可分為單管法、雙管法和三管法,其中三管法(水、氣、漿同軸噴射)適用于大直徑、高強(qiáng)度固結(jié)體。某地鐵隧道地基加固工程中,采用三管法高壓旋噴注漿處理砂卵石地層,固結(jié)體直徑1.2m,無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度可達(dá)5MPa,有效保證了隧道施工安全。
三、注漿設(shè)計(jì)關(guān)鍵參數(shù)確定
3.1地質(zhì)勘察與土體特性分析
3.1.1勘察內(nèi)容與方法
注漿設(shè)計(jì)前需開(kāi)展系統(tǒng)性地質(zhì)勘察,包括鉆探取樣、原位測(cè)試和室內(nèi)試驗(yàn)。鉆探間距控制在10-20米,遇地層突變處加密取樣;原位測(cè)試采用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)(SPT)和靜力觸探(CPT),獲取土層密實(shí)度和承載力指標(biāo);室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)定土體顆粒級(jí)配、滲透系數(shù)、天然含水率及塑性指數(shù)。對(duì)特殊土層(如軟黏土、砂土互層)需補(bǔ)充十字板剪切試驗(yàn)和滲透試驗(yàn),確保數(shù)據(jù)全面反映土體特性。
3.1.2土體滲透性分級(jí)
根據(jù)滲透系數(shù)將土體分為五級(jí):強(qiáng)滲透(k>10?2cm/s,如礫石層)、中等滲透(10?2~10??cm/s,如中細(xì)砂)、弱滲透(10??~10??cm/s,如粉土)、微滲透(10??~10??cm/s,如黏土)和不滲透(k<10??cm/s,如淤泥)。滲透性決定注漿方法選擇,如強(qiáng)滲透土層采用滲透注漿,微滲透土層需劈裂注漿或化學(xué)注漿。某橋梁工程勘察顯示,河床砂層滲透系數(shù)達(dá)5×10?2cm/s,最終采用水泥漿滲透注漿方案。
3.1.3土體結(jié)構(gòu)缺陷識(shí)別
通過(guò)鉆孔電視掃描和波速測(cè)試識(shí)別土體中的軟弱夾層、空洞和裂隙發(fā)育區(qū)。軟弱夾層(如淤泥質(zhì)透鏡體)需重點(diǎn)加固,空洞區(qū)域需先填充粗骨料再注漿。某地鐵基坑勘察發(fā)現(xiàn)局部存在直徑2米的砂土空洞,設(shè)計(jì)時(shí)采用先拋填碎石后高壓注漿的復(fù)合處理工藝。
3.2注漿壓力與擴(kuò)散半徑計(jì)算
3.2.1壓力確定原則
注漿壓力需克服地層初始應(yīng)力與漿液流動(dòng)阻力,一般取土層有效覆蓋壓力的1.2-1.5倍。黏性土壓力控制在0.3-0.8MPa,砂土可提升至1.0-2.0MPa。對(duì)既有建筑加固時(shí),壓力應(yīng)低于地基土臨界壓力,避免抬升結(jié)構(gòu)。某歷史建筑地基加固工程,通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)注漿試驗(yàn)確定壓力上限為0.5MPa,成功控制了結(jié)構(gòu)沉降。
3.2.2擴(kuò)散半徑理論計(jì)算
采用Maag公式計(jì)算球形擴(kuò)散半徑:
R=√[3Qtn/(4πn)]
其中Q為注漿量(m3/min),t為注漿時(shí)間(min),n為土體孔隙率。實(shí)際工程中需乘以0.6-0.8的經(jīng)驗(yàn)折減系數(shù),考慮漿液流失。某路基加固項(xiàng)目計(jì)算理論擴(kuò)散半徑為1.5米,現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)有效半徑為1.2米,驗(yàn)證了公式的適用性。
3.2.3壓力與擴(kuò)散的動(dòng)態(tài)調(diào)控
注漿過(guò)程中根據(jù)壓力-流量曲線動(dòng)態(tài)調(diào)整參數(shù):壓力突升可能預(yù)示土體密實(shí),應(yīng)降低流量;壓力驟降則可能存在通道漏漿,需暫停注漿并調(diào)整漿液粘度。某隧道注漿施工中,監(jiān)測(cè)到壓力從1.2MPa降至0.5MPa,經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)漿液沿裂隙流失,立即添加膨潤(rùn)土增稠后壓力恢復(fù)正常。
3.3注漿孔位布置與間距設(shè)計(jì)
3.3.1布置形式選擇
注漿孔布置形式取決于加固目標(biāo):條帶狀加固(如路基)采用梅花形布孔,面積加固(如筏板基礎(chǔ))采用網(wǎng)格狀布孔,重點(diǎn)區(qū)域(如樁端)采用放射狀布孔。某公路拓寬工程在既有路基兩側(cè)增設(shè)注漿孔,采用三角形布孔,間距1.5米,形成連續(xù)加固帶。
3.3.2孔距確定方法
孔距根據(jù)擴(kuò)散半徑確定,一般取擴(kuò)散半徑的0.8-1.2倍。滲透注漿孔距1.0-2.0米,劈裂注漿孔距1.5-3.0米。對(duì)不均勻地層,加密軟弱區(qū)域的孔距。某建筑地基加固中,軟土區(qū)域孔距1.2米,砂土區(qū)域孔距1.8米,確保加固均勻性。
3.3.3孔深與角度控制
注漿孔深度需穿透軟弱層并進(jìn)入持力層1-2米。傾斜鉆孔用于加固邊坡或樁側(cè),角度控制在10°-30°。某碼頭護(hù)岸工程采用15°傾斜注漿孔,深度達(dá)基巖面,有效防止了岸坡滑移。
3.4漿液配比與性能指標(biāo)
3.4.1水泥漿配比設(shè)計(jì)
水泥漿水灰比根據(jù)土體滲透性調(diào)整:滲透性好的砂土采用0.6:1-0.8:1,黏土采用0.4:1-0.5:1。摻加粉煤灰(占水泥量20%-30%)可改善流動(dòng)性和后期強(qiáng)度,添加減水劑(如FDN)可降低水灰比至0.4:1。某隧道注漿采用0.5:1水泥-粉煤灰漿,28天強(qiáng)度達(dá)12MPa。
3.4.2化學(xué)漿液配方優(yōu)化
水玻璃漿液模數(shù)(SiO?/Na?O)控制在2.4-3.0,濃度30-40°Bé;聚氨酯漿液異氰酸酯與聚醚比例100:30-100:50,凝膠時(shí)間通過(guò)催化劑(如三乙胺)調(diào)節(jié)。某地下室堵漏工程采用水玻璃-氯化鈣雙液漿,凝膠時(shí)間控制在30秒,快速封堵涌水點(diǎn)。
3.4.3漿液性能現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)
每批次漿液檢測(cè)初凝時(shí)間、粘度和結(jié)石率。水泥漿初凝時(shí)間≥2小時(shí),粘度≤100cP;化學(xué)漿液凝膠時(shí)間誤差控制在±10%。某工程現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)水泥漿初凝時(shí)間僅1.5小時(shí),立即添加緩凝劑延長(zhǎng)至3小時(shí),確保可注性。
3.5注漿量計(jì)算與控制
3.5.1注漿量理論計(jì)算
注漿量Q=V×n×β×α,其中V為加固體積(m3),n為孔隙率,β為漿液填充系數(shù)(0.6-0.8),α為損耗系數(shù)(1.1-1.3)。某地基加固體積500m3,孔隙率0.4,計(jì)算注漿量140m3,實(shí)際施工注漿量156m3,符合預(yù)期。
3.5.2分階段注漿控制
采用“低壓填充-高壓擠密”分階段注漿:第一階段壓力0.2-0.4MPa,填充孔隙;第二階段壓力0.8-1.5MPa,擠密土體。每階段注漿量占總量的40%-60%。某軟基處理工程分三階段注漿,累計(jì)注入量180m3,壓力從0.3MPa逐步提升至1.2MPa。
3.5.3注漿量異常處理
注漿量顯著超限時(shí),檢查是否存在地下空洞或通道,采用間歇注漿或添加速凝劑;注漿量不足時(shí),復(fù)核孔距和擴(kuò)散半徑,必要時(shí)加密鉆孔。某基坑注漿時(shí)單孔注漿量超計(jì)算值50%,發(fā)現(xiàn)地下管道滲漏,暫停注漿并修復(fù)管道后恢復(fù)正常。
四、注漿施工工藝流程
4.1施工準(zhǔn)備階段
4.1.1技術(shù)交底與方案確認(rèn)
施工前組織設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理三方進(jìn)行技術(shù)交底,明確注漿孔位布置、漿液配比、壓力控制等關(guān)鍵參數(shù)。施工人員需熟悉地質(zhì)勘察報(bào)告,掌握土層分布和地下管線位置。某住宅樓地基加固工程中,通過(guò)三維地質(zhì)模型模擬,提前識(shí)別出地下電纜走向,調(diào)整了注漿孔深度,避免了施工風(fēng)險(xiǎn)。
4.1.2設(shè)備與材料進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)
注漿設(shè)備包括鉆機(jī)、注漿泵、攪拌機(jī)等,需檢查壓力表精度誤差≤±2%,攪拌機(jī)葉片轉(zhuǎn)速≥300rpm。水泥、水玻璃等材料進(jìn)場(chǎng)時(shí)核驗(yàn)出廠合格證,水泥安定性試驗(yàn)合格率100%,水玻璃模數(shù)誤差≤0.2。某項(xiàng)目抽檢發(fā)現(xiàn)一批水泥初凝時(shí)間超標(biāo),立即更換材料并追溯供應(yīng)商。
4.1.3場(chǎng)地平整與安全措施
施工區(qū)域清理障礙物,設(shè)置排水溝防止?jié){液漫流。注漿作業(yè)區(qū)外5米設(shè)置警戒線,懸掛警示標(biāo)志。夜間施工配備防爆燈具,噪音敏感區(qū)使用低噪音設(shè)備。某商業(yè)區(qū)地下車庫(kù)加固工程,采用隔音棚覆蓋施工區(qū)域,周邊居民投訴量下降80%。
4.2注漿孔施工
4.2.1鉆孔工藝控制
根據(jù)設(shè)計(jì)孔徑選擇鉆頭,砂土層采用合金鉆頭,黏土層使用螺旋鉆頭。鉆孔垂直度偏差≤1%,傾斜鉆孔角度誤差≤±2°。鉆進(jìn)速度控制在0.5-1.5m/min,遇硬巖層改用金剛石鉆頭。某橋梁樁基加固項(xiàng)目,在鉆至15米深度遇孤石,采用潛孔錘沖擊破碎工藝,順利穿透巖層。
4.2.2孔壁保護(hù)措施
鉆孔完成后立即下注漿管,防止孔壁坍塌。松散地層采用套管護(hù)壁,套管直徑比注漿管大20mm。注漿管底部0.5m范圍鉆設(shè)溢漿孔,間距30cm。某碼頭地基處理中,在流沙層下入雙層注漿管,內(nèi)管注漿、外管護(hù)壁,有效解決了孔壁塌陷問(wèn)題。
4.2.3孔深與角度復(fù)核
使用測(cè)斜儀復(fù)核鉆孔深度,誤差≤50mm。傾斜鉆孔采用全站儀定位,每鉆進(jìn)3米校核一次角度。某地鐵隧道側(cè)墻加固工程,通過(guò)激光定位系統(tǒng)確保30°傾斜注漿孔的精度,最終偏斜率控制在0.5%以內(nèi)。
4.3注漿作業(yè)實(shí)施
4.3.1漿液制備與輸送
水泥漿采用強(qiáng)制式攪拌機(jī),攪拌時(shí)間≥3分鐘,水灰比誤差≤±2%?;瘜W(xué)漿液現(xiàn)配現(xiàn)用,配制后2小時(shí)內(nèi)使用完畢。漿液通過(guò)耐高壓管道輸送,管道壓力損失≤0.1MPa/10m。某地下室堵漏工程,采用車載式攪拌站隨制隨注,保證了漿液新鮮度。
4.3.2分段注漿工藝
采用自下而上分段注漿,每段長(zhǎng)度2-3米。注漿管上安裝止?jié){塞,分段壓力:0-5米段0.3-0.5MPa,5-10米段0.5-0.8MPa,10米以下0.8-1.2MPa。某軟基處理項(xiàng)目采用三段注漿法,每段注漿量遞減30%,有效控制了地面隆起。
4.3.3壓力與流量調(diào)控
注漿過(guò)程中保持壓力穩(wěn)定,壓力波動(dòng)范圍≤±10%。流量控制在10-30L/min,砂土層取大值,黏土層取小值。當(dāng)壓力突升時(shí)暫停注漿,間隔15分鐘后以80%壓力繼續(xù)注漿。某建筑地基加固中,通過(guò)變頻注漿泵自動(dòng)調(diào)節(jié)流量,成功處理了局部土體密實(shí)區(qū)。
4.4施工過(guò)程監(jiān)控
4.4.1實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集
安裝壓力傳感器和流量計(jì),每2分鐘記錄一次數(shù)據(jù)。漿液比重檢測(cè)每10次取樣1次,誤差≤±0.02。某高速公路路基加固項(xiàng)目,采用無(wú)線傳輸系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控20個(gè)注漿點(diǎn)的壓力曲線,及時(shí)發(fā)現(xiàn)3處異常并調(diào)整參數(shù)。
4.4.2地面變形監(jiān)測(cè)
在注漿區(qū)周邊設(shè)置沉降觀測(cè)點(diǎn),間距5-10米,每日測(cè)量2次。累計(jì)沉降量超過(guò)5mm時(shí)暫停注漿,分析原因后繼續(xù)施工。某歷史建筑地基加固中,通過(guò)布設(shè)靜力水準(zhǔn)儀,將結(jié)構(gòu)沉降控制在3mm以內(nèi)。
4.4.3異常情況處理
遇漿液流失時(shí),添加膨潤(rùn)土增稠漿液粘度;壓力持續(xù)上升時(shí),降低注漿流量至50%;地面隆起超過(guò)10mm時(shí),暫停注漿并采取卸壓措施。某地鐵區(qū)間隧道注漿時(shí),監(jiān)測(cè)到漿液沿管片接縫滲漏,立即改用速凝型漿液并調(diào)整注漿順序。
4.5注漿結(jié)束與封孔
4.5.1終注標(biāo)準(zhǔn)判定
滿足以下條件之一可結(jié)束注漿:注漿量達(dá)到設(shè)計(jì)值90%以上;連續(xù)30分鐘壓力上升≤0.05MPa;地面變形趨于穩(wěn)定。某水庫(kù)大壩防滲工程,以壓力穩(wěn)定為主控標(biāo)準(zhǔn),單孔注漿量達(dá)到設(shè)計(jì)值95%時(shí)終止。
4.5.2注漿管拔除與封孔
注漿完成后緩慢拔出注漿管,防止孔壁坍塌。采用水泥砂漿封孔,封孔深度≥1.5米。封孔前清理孔內(nèi)殘漿,確保密實(shí)。某橋梁承臺(tái)加固項(xiàng)目,采用微膨脹水泥砂漿封孔,封孔后24小時(shí)無(wú)滲漏現(xiàn)象。
4.5.3設(shè)備清洗與維護(hù)
注漿結(jié)束后立即清洗管道和設(shè)備,殘留漿液存放時(shí)間≤2小時(shí)。攪拌機(jī)葉片、注漿泵密封件每周檢查一次,磨損超標(biāo)及時(shí)更換。某市政工程注漿班組建立設(shè)備維護(hù)臺(tái)賬,連續(xù)施工30天無(wú)設(shè)備故障發(fā)生。
4.6質(zhì)量檢驗(yàn)與驗(yàn)收
4.6.1開(kāi)挖取樣檢測(cè)
注漿體達(dá)到設(shè)計(jì)齡期后,開(kāi)挖探坑取樣,檢測(cè)無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度和滲透系數(shù)。砂土地基強(qiáng)度≥0.5MPa,黏土地基強(qiáng)度≥0.3MPa。某住宅小區(qū)地基加固驗(yàn)收中,開(kāi)挖探坑取樣檢測(cè)28天強(qiáng)度達(dá)0.8MPa,合格率100%。
4.6.2靜載荷試驗(yàn)
選擇代表性注漿區(qū)域進(jìn)行靜載荷試驗(yàn),加載分級(jí)為預(yù)估承載力的1/8,每級(jí)荷載穩(wěn)定30分鐘。沉降量≤0.02mm/30分鐘時(shí)可繼續(xù)加載。某廠房地基加固驗(yàn)收采用堆載平臺(tái)試驗(yàn),加載至設(shè)計(jì)荷載1.2倍時(shí)沉降量?jī)H3mm。
4.6.3鉆芯法檢測(cè)
對(duì)隱蔽注漿區(qū)域采用鉆芯法,芯樣直徑≥100mm,連續(xù)取芯長(zhǎng)度≥3米。芯樣完整性評(píng)價(jià):完整≥90%,基本完整≥80%,不合格段需補(bǔ)強(qiáng)注漿。某地鐵車站地基加固驗(yàn)收,鉆芯檢測(cè)顯示芯樣完整率92%,滿足設(shè)計(jì)要求。
五、注漿加固效果評(píng)價(jià)與質(zhì)量控制
5.1加固效果綜合評(píng)價(jià)
5.1.1承載力提升檢測(cè)
注漿完成后需通過(guò)靜載荷試驗(yàn)驗(yàn)證地基承載力提升效果。試驗(yàn)采用分級(jí)加載法,每級(jí)荷載維持穩(wěn)定30分鐘,記錄沉降量。某橋梁工程注漿后地基承載力從120kPa提升至220kPa,靜載荷試驗(yàn)顯示在220kPa荷載下沉降量?jī)H3mm,滿足設(shè)計(jì)要求。對(duì)于既有建筑,可采用堆載法模擬實(shí)際荷載,通過(guò)百分表監(jiān)測(cè)沉降速率,連續(xù)24小時(shí)內(nèi)沉降量小于0.1mm時(shí)判定為穩(wěn)定。
5.1.2變形控制效果評(píng)估
通過(guò)布置沉降觀測(cè)點(diǎn)和傾斜監(jiān)測(cè)儀,評(píng)估注漿對(duì)地基變形的控制能力。某住宅樓地基加固后,布設(shè)16個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn),6個(gè)月累計(jì)沉降量最大為8mm,不均勻沉降差小于3mm,優(yōu)于規(guī)范限值。對(duì)于邊坡加固工程,采用全站儀定期監(jiān)測(cè)位移,注漿后邊坡水平位移速率從5mm/月降至0.5mm/月,表明加固效果顯著。
5.1.3完整性檢測(cè)方法
采用地質(zhì)雷達(dá)掃描和鉆孔電視成像檢測(cè)注漿體連續(xù)性。某地鐵隧道側(cè)墻注漿加固后,雷達(dá)掃描顯示漿體與圍巖膠結(jié)良好,未發(fā)現(xiàn)明顯空洞。鉆孔取芯檢測(cè)顯示,芯樣完整率達(dá)90%以上,28天無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度達(dá)4.5MPa,滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度3MPa的要求。
5.2施工質(zhì)量控制要點(diǎn)
5.2.1材料質(zhì)量管控
水泥進(jìn)場(chǎng)需檢測(cè)安定性、初凝時(shí)間和3天抗壓強(qiáng)度,不合格批次嚴(yán)禁使用。某工程抽檢發(fā)現(xiàn)一批水泥初凝時(shí)間僅45分鐘,遠(yuǎn)超規(guī)范要求的45分鐘以上,立即退場(chǎng)更換。水玻璃材料需定期檢測(cè)模數(shù)和濃度,施工期間每10批次抽樣1次,確?;瘜W(xué)性能穩(wěn)定。
5.2.2過(guò)程參數(shù)監(jiān)控
注漿過(guò)程中實(shí)時(shí)監(jiān)控壓力、流量和漿液比重,發(fā)現(xiàn)異常立即調(diào)整。某軟基處理項(xiàng)目通過(guò)智能注漿系統(tǒng)自動(dòng)記錄數(shù)據(jù),當(dāng)單孔注漿量超過(guò)設(shè)計(jì)值30%時(shí),系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警并暫停注漿,經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)地下存在空洞,采取先填碎石后注漿的措施后恢復(fù)正常。
5.2.3工藝執(zhí)行監(jiān)督
監(jiān)理人員旁站監(jiān)督關(guān)鍵工序,包括鉆孔垂直度、注漿分段長(zhǎng)度和壓力控制。某建筑地基加固工程中,監(jiān)理發(fā)現(xiàn)施工人員擅自將分段注漿長(zhǎng)度從2米延長(zhǎng)至4米,導(dǎo)致局部壓力過(guò)高,立即要求整改并重新進(jìn)行壓力試驗(yàn),確保符合設(shè)計(jì)要求。
5.3常見(jiàn)問(wèn)題及處理措施
5.3.1漿液流失問(wèn)題
當(dāng)漿液沿地下管道或裂隙流失時(shí),采取以下措施:添加膨潤(rùn)土增稠漿液粘度,將水灰比從0.6降至0.4;采用間歇注漿,每次注漿30分鐘停歇15分鐘;在流失區(qū)域周圍先施工帷幕孔。某地下室堵漏工程,漿液沿施工縫流失,采用上述措施后,漿液流失率從80%降至20%,成功封堵滲漏點(diǎn)。
5.3.2地面隆起控制
注漿引起地面隆起超過(guò)10mm時(shí),立即暫停注漿并采取以下措施:降低注漿壓力30%;加密觀測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)變形;在隆起區(qū)域周邊設(shè)置卸壓孔。某歷史建筑地基加固中,通過(guò)在距建筑5米處設(shè)置直徑100mm的卸壓孔,將地面隆量控制在5mm以內(nèi),保護(hù)了古建筑結(jié)構(gòu)安全。
5.3.3注漿不均勻處理
對(duì)注漿效果薄弱區(qū)域,采用補(bǔ)強(qiáng)注漿處理。通過(guò)鉆芯檢測(cè)識(shí)別強(qiáng)度不足部位,重新布孔注漿。某公路路基加固工程,檢測(cè)發(fā)現(xiàn)局部區(qū)域芯樣強(qiáng)度僅1.2MPa,低于設(shè)計(jì)值2.0MPa,采用加密補(bǔ)孔注漿后,復(fù)測(cè)強(qiáng)度達(dá)2.3MPa,滿足要求。
5.4長(zhǎng)期效果監(jiān)測(cè)
5.4.1定期沉降觀測(cè)
注漿完成后設(shè)置永久沉降觀測(cè)點(diǎn),前3個(gè)月每月觀測(cè)1次,之后每季度觀測(cè)1次。某碼頭地基加固項(xiàng)目,連續(xù)兩年監(jiān)測(cè)顯示,最終沉降量穩(wěn)定在12mm,未出現(xiàn)明顯增長(zhǎng)趨勢(shì)。
5.4.2環(huán)境影響評(píng)估
監(jiān)測(cè)注漿對(duì)周邊建筑物和地下水位的影響。某地鐵區(qū)間隧道注漿加固后,周邊建筑物最大沉降量為4mm,地下水位波動(dòng)小于0.5m,表明施工未對(duì)環(huán)境造成不良影響。
5.4.3耐久性跟蹤檢測(cè)
每年取芯檢測(cè)注漿體強(qiáng)度變化,評(píng)估耐久性。某水利工程大壩防滲注漿運(yùn)行5年后,取芯檢測(cè)顯示漿體強(qiáng)度從初始的8MPa降至6MPa,仍滿足設(shè)計(jì)要求,證明加固效果持久可靠。
六、工程應(yīng)用案例與效益分析
6.1既有建筑地基加固案例
6.1.1工程概況
某六層住宅樓建于1980年,因周邊新建高層建筑降水導(dǎo)致地基不均勻沉降,墻體出現(xiàn)45度斜裂縫,最大沉降差達(dá)120mm。場(chǎng)地地質(zhì)條件為:表層3m雜填土,下層5m軟塑粉質(zhì)黏土,承載力特征值僅80kPa。傳統(tǒng)樁基方案因凈空限制無(wú)法實(shí)施,最終采用劈裂注漿加固技術(shù)。
6.1.2技術(shù)方案實(shí)施
設(shè)計(jì)采用梅花形布孔,孔距1.5m,孔深8m穿透軟弱層。漿液配方為0.5:1水泥-水玻璃雙液漿,注漿壓力控制在0.3-0.6MPa。分三階段施工:先外圍封堵形成帷幕,再內(nèi)部低壓填充,最后高壓擠密。單孔注漿量0.8-1.2m3,累計(jì)注漿量156m3。施工期間設(shè)置28個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn),實(shí)時(shí)監(jiān)控抬升量控制在5mm以內(nèi)。
6.1.3加固效果與效益
注漿完成后3個(gè)月,墻體裂縫閉合率85%,累計(jì)沉降差降至15mm。靜載荷試驗(yàn)顯示地基承載力提升至180kPa,較原值增長(zhǎng)125%。工程總造價(jià)68萬(wàn)元,較樁基方案節(jié)省42%,工期縮短60天。加固后房屋使用年限延長(zhǎng)15年以上,避免了拆遷重建的300萬(wàn)元損失。
6.2地鐵隧道地基處理案例
6.2.1工程背景
某地鐵區(qū)間隧道穿越富水砂卵石地層,施工中遭遇涌水涌砂,掌子面坍塌形成直徑3m空洞。常規(guī)注漿因地下水流速達(dá)5m/s導(dǎo)致漿液稀釋失效,需采用特殊工藝處理。
6.2.2高壓旋噴復(fù)合注漿技術(shù)
首先對(duì)空洞區(qū)域拋填級(jí)配碎石形成反濾層,然后采用三管法高
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