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地基加固之基礎補強注漿加固法

作者:喜得力加固時間:2019-05-13 20:57浏覽: 次

1.1适用範圍

注漿加固法适用于砂土、粉土、粘性土和人工填土等地基加固,主要用于防滲堵漏、提高地基土強度(strength)和變形模量以及控制建築物傾斜等。


1.2注漿加固設計
1)漿液材料選用。注漿加固中所用的漿液是由主劑、溶劑(性狀:透明,無色的液體)及外加劑混合而成。漿液分為粒狀懸浮液和化學真溶液。粒狀懸浮液包括純水泥漿、粘土水泥漿及水泥砂漿等。要求可灌性好、分散度高、不沉澱析水、收縮性小、結石強度高、抗滲性好、耐久性好等。化學漿液品種很多,常用的有水玻璃、水玻璃水泥漿、氫氧化鈉(Sodium)等。水玻璃的作用是速凝,可用其濃度和溫度(temperature)準确地控制在幾秒鐘到幾十分鐘凝固,凝固後結石率高(98%~100%)、強度高。氫氧化鈉溶液簡稱堿液,主要用于濕陷性黃土地基加固,可完全消除土體的濕陷性,提高土體的壓縮模量和水穩定性。
單純以水泥為主劑配制的漿液稱為單液,以水泥和水玻璃混合配制的漿液稱為雙液。在有地下水流動的情況下,不應采用單液水泥漿,應采用水泥+水玻璃雙液漿,以便快凝避免漿液流失。
2)加固土體範圍設定。與高壓噴射注漿法相似,注漿加固法的注漿量和注漿有效範圍受土質、漿液種類及注漿壓力等多重因素影響,應通過現場注漿試驗确定。因壓力小,有效直徑(一般d=200~1000mm)不如高噴法。在粘性土地基中,漿液注入率宜為15%~20%。孔距、排距、孔數和排數的設定,原則上應使被加固土體在平面和深度範圍内連成一個整體。注漿孔間距一般可取1.0~2.0m。為防止“冒漿”,注漿點上的自然覆土厚度應≥2m;對于混凝土(Concrete)地坪及基礎上的注漿點,可不受此限制。
3)注漿壓力設定。注漿加固按漿液在土中的流動方式,分為滲透注漿、劈裂注漿和壓密注漿。 滲透注漿壓力很小,漿液基本靠自重滲透入土體,土體結構基本不受擾動和破壞,适用于滲透系數k≥10-4cm/s的砂性土。 當土的滲透系數k﹤10-4cm/s時,應采用劈裂注漿。劈裂注漿壓力,在砂土中,宜選用0.2~0.5MPa;在粘性土中,宜選用0.2~0.3MPa。土體在壓力作用下會産生剪切劈裂,漿液則沿着劈裂面滲進,進而産生更深層次劈裂。由于劈裂是各向的,最後便形成了加固土體的網絡或骨架結構。 壓密注漿是指通過鑽孔在土中灌入極濃的漿液,如坍落度為25~75mm的水泥砂漿漿液,采用1~7MPa比較高的壓力,使周圍土體壓密,在注漿管端部附近形成“漿泥”,離漿泥界面0.3~0.2m内的土體都受到明顯加密。當采用水泥漿(slurry)+水玻璃雙液快凝漿液時,注漿壓力小于1MPa。
必須指出的是,大多數注漿過程中滲透(Osmosis)、劈裂和壓密三種流動形式都會同時出現,隻是以何種方式為主的差别,完全為單一的流動方式是難以産生的。
1.3注漿加固施工
一般規定:
注漿加固施工場地應預先平整清理,并沿鑽孔位置(position )開挖溝槽和集水坑。
注漿壓力和流量(單位:立方米每秒)是注漿施工工藝的兩個重要參數,應做好記錄,宜采用自動流量和壓力記錄儀,并應及時對資料(Means)進行整理分析。
當既有建築地基進行注漿加固時,應對既有建築及其附近建築、地下管線和地面的沉降、傾斜、位移和裂縫進行監測。并應采用孔間隔注漿和縮短漿液凝固(solidification)時間等措施(指針對問題的解決辦法),減少既有建築基礎因注漿而産生的附加沉降。
主要設備。注漿用的主要設備室鑽孔機械、注漿泵及漿液攪拌機等,這些設備的型号很多,應根據工程需要合理選用。對于雙液注漿,如“水泥漿+水玻璃”,還需要漿液混合器。
漿液配制。青島結構加固對原有受力結構進行加固補強,從而滿足新的使用要求及安全性,并節約成本,減少投資。青島碳纖維加固現有建築中有相當一部分由于當時設計荷載标準低造成曆史遺留問題,一些建築由于使用功能的改變,難以滿足當前規範使用的需求,亟需進行維修、加固。漿液主劑為水泥,宜采用42.5或52.5普通矽酸鹽水泥。水泥漿的水灰比可取0.6~2.0,常用水灰比為1.0。為使漿液便于泵送、提高可灌性等,可摻用粉煤灰,以保持懸浮狀态。粉煤灰摻量為水泥重量的20%~50%。根據工程需要,可在漿液拌制時加入速凝劑、減水劑和防析水劑等。水玻璃為常用速凝劑,其模數應為3.0~3.3,摻量一般為水泥用量的0.5%~3.0%;膨潤土起防止漿液離析沉澱的作用,其摻量一般為水泥用量的3%~5%。
施工工藝:
注漿方法。注漿施工方法較多,按注漿管構造分為花管和單向閥管,按注漿管入土方法分為鑽孔後插管和振動壓管,按注漿方式分為一次注漿和二次注漿。
花管注漿的注漿管為内徑50mm的金屬管,端部設錐尖,錐徑一般比管徑大1~2mm。管頭部1~2m範圍内側壁均勻開有很多孔眼,孔眼按梅花形分布,孔眼直徑一般為3~4mm。為防止下管時孔眼被阻塞,可在開口的孔眼外包一圈橡皮環,單向閥管為不鑽孔的内徑為50mm的直管,端部附有活絡堵頭。花管注漿工藝簡單、成本低廉,是一般工程(Engineering)注漿加固的主體。但花管注漿遇卵石或塊石層時,振動沉管困難,且不能進行二次注漿,注漿時容易冒漿,注漿深度有限。單閥管注漿在一定程度上彌補了花管注漿的缺點。
對于一般軟弱土層,可采用振動法直接将金屬注漿管或花管壓入土層;但遇堅硬土層或需穿透基礎時,則必須先鑽孔,達深度後,從鑽杆内注入封閉泥漿(slurry),然後插入注漿管。
二次注漿亦稱複注漿,即待第一次注漿初凝後,在該孔中重新插管注漿,可顯著提高注漿加固效果。對設計上需重點加固的區段,或當一次注漿量過大的部位,或注漿質量不合格的區域,應進行二次注漿。
工藝要點:
1)注漿孔的孔徑宜為70~110mm,垂直高度偏差應﹤1%,深應達緻加固體底部。青島碳纖維加固現有建築中有相當一部分由于當時設計荷載标準低造成曆史遺留問題,一些建築由于使用功能的改變,難以滿足當前規範使用的需求,亟需進行維修、加固。
2)待封閉泥漿凝固後,移動花管或單管(應捅去注漿管端的活絡堵頭)自下向上或自上向下進行注漿。青島結構加固對原有受力結構進行加固補強,從而滿足新的使用要求及安全性,并節約成本,減少投資。
3)注漿流量(單位:立方米每秒)可取7~10l/min,對充填型注漿,流量不宜﹥20l/min。
4)當用花管注漿和帶有活堵頭的金屬管注漿時,每次上撥或下鑽高度宜為500mm。
5)漿體應經過攪拌機充分攪拌均勻,并在注漿過程中中不停緩慢攪拌,泵送前應經過篩網過濾。
6)低溫注漿應防止漿液凍結,高溫注漿應防止漿液凝固。
7)注漿順序應跳孔間隔均勻(jūn yún)對稱(symmetry)進行,宜先外圍後内部,嚴禁分塊集中連續注漿。青島碳纖維加固現有建築中有相當一部分由于當時設計荷載标準低造成曆史遺留問題,一些建築由于使用功能的改變,難以滿足當前規範使用的需求,亟需進行維修、加固。當地下水流速較大時,應從水頭高的一端開始注漿。
8)對滲透系數相同的土層,應注漿封頂,然後由下向上進行注漿,防止漿液上冒。如土層的滲透系數随深度而增大,則應自下向上注漿。當出現冒漿時,應暫停注漿,待漿液凝固(solidification)後再注,或加入速凝劑,使漿液快速凝固。

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