軟基處理與袖閥管注漿施工

寧波工程學(xué)院 浙江省寧波市 315016

摘要：建筑物的地基穩(wěn)定性和沉降是工程建設(shè)中最為重要的問題，故軟土地基加固處理在施工過程中顯得特別重要。如何解決軟土地基承載力低下，預(yù)防地基沉降所帶來的施工問題，袖閥管注漿法無疑是為軟土地基加固帶來了較為方便、直接、有效和經(jīng)濟(jì)的途徑。在本文中將對如何在工程中成功應(yīng)用這一技術(shù)，施工后如何進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)進(jìn)行詳細(xì)的描述。

關(guān)鍵詞：軟土地基加固；袖閥管；注漿；加固

1.研究背景和意義

建筑之前如果地基不夠堅(jiān)固，不足以承載設(shè)計(jì)所需的荷載，為防止建筑后地基下沉拉裂造成建筑物坍塌，結(jié)構(gòu)層不穩(wěn)定等事故，需要對軟地基進(jìn)行處理，提高軟地基的固結(jié)度和穩(wěn)定性，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求，這個(gè)過程就叫做軟基處理。

從上實(shí)際50年代初期開始，就已經(jīng)有了軟基加固處理工程，那時(shí)候主要的加固方法為換土法。隨著時(shí)代的發(fā)展和科技的進(jìn)步，排水法（包括砂井預(yù)壓法）和碎石樁法（或振沖置換法）作為主要技術(shù)出現(xiàn)在上世紀(jì)六七十年代。目前，軟基加固處理的方法多種多樣，具體可以分為排水固結(jié)法、注漿加固法、加筋法、置換法、擠密法以及強(qiáng)夯法等。軟基加固處理在實(shí)際工程中應(yīng)針對不同的地質(zhì)條件選用合適的處理方法。

袖閥管注漿法是注漿加固法中最常用的施工工法，是一種很有效的地基加固處理方法。此方法最初由法國Soletanche灌漿公司首創(chuàng)并且開發(fā)利用，在上世紀(jì)90年代被引入我國，逐漸被推廣應(yīng)用到珠三角地帶基坑帷幕、地基和壩區(qū)等加固工程中，擁有極為廣闊的應(yīng)用前景。該工法不僅使用于各種砂土，而且也可用作處理淤泥性黏土、粉質(zhì)黏土、黏土和一般填土層，能夠效果的控制地面沉降，達(dá)到加固地基的目的。

2.工程實(shí)例

2.1工程概況

本工程位于深圳機(jī)場擴(kuò)建T3航站樓東、西指廊區(qū)域。

場地淤泥已經(jīng)做過排水固結(jié)處理。地基處理進(jìn)場時(shí)，主體結(jié)構(gòu)已完成結(jié)構(gòu)底板的施工。地基注漿加固區(qū)為多個(gè)小范圍，較為分散。

2.2 場地軟基處理方案

東、西指廊場地普遍分布5.0～5.6m厚的淤泥層，雖然已經(jīng)做過堆載預(yù)壓處理，但不能滿足設(shè)備基礎(chǔ)，直埋管線及特殊用房的使用要求。

結(jié)合本工程世紀(jì)施工條件，對設(shè)備基礎(chǔ)，直埋管線及特殊用房范圍下的淤泥層，采取袖閥管分層劈裂注漿加固方案，設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：

（1）施工順序：在底板結(jié)構(gòu)頂面鉆孔——充填套殼料——下注漿管——分次注漿——注漿完畢——去掉上露袖閥管，鉆孔補(bǔ)水泥漿；

（2）注漿孔采用三角形或正方形布置，布置間距1.5m×1.5m；

（3）注漿孔開孔直徑110mm，垂直度偏差不大于1%；

（4）設(shè)計(jì)注漿頂標(biāo)高為-1.5m，注漿范圍為淤泥層、粘土層和回填土層，注漿長度約6.5～7.0m。

3 施工過程

3.1 施工設(shè)備及材料

施工設(shè)備：

YQ100E電動潛孔鉆（配帶沖擊鉆和三角鉆）6臺；電動氣壓機(jī)6臺；BW-150型泥漿泵2臺；泥漿攪拌機(jī)2臺；注漿設(shè)備2套；

施工材料：

P.0.42.5R普通硅酸鹽水泥；FDN-5復(fù)合型減水早強(qiáng)劑；袖閥管（帶有出漿孔的及未帶出漿孔的：33cm/節(jié)）。

3.2 鉆孔

根據(jù)測量定位的注漿孔的位置，將YQ100E電動潛孔鉆就位，使用沖擊鉆鉆開面層的混凝土，鉆孔深度2m，鉆孔直徑10cm。鉆孔過程中要做好每一個(gè)孔的記錄，為注漿作業(yè)提供參考數(shù)據(jù)。

3.3 安設(shè)袖閥管

在鉆機(jī)鉆孔完成之后，清理洞口的泥砂，先將帶有出漿孔的袖閥管連接起來，管底連接好尖底，連接時(shí)擰緊連接端口，然后往鉆孔里安設(shè)袖閥管。

3.4 封口

由于鉆孔直徑10cm，袖閥管直徑5cm，因此在袖閥管安設(shè)完畢后，需要將孔口封閉。首先將廢棄的水泥袋塞進(jìn)鉆孔中，然后在孔口澆筑上水泥漿，將孔口封閉。在水泥漿未凝固之前，不可進(jìn)行下一施工操作。

3.5 注漿

注漿參數(shù)的確定：

①漿半徑的確定。根據(jù)袖閥管理論模型，漿液在沙礫層中紊流運(yùn)動，擴(kuò)散半徑r1的確定關(guān)系式如式（1-1）：

（1-1）

式中：t —— 注漿時(shí)間，s；

k —— 砂土的滲透系數(shù)，cm/s；

v —— 漿液的運(yùn)動粘滯洗漱，cm/s；

h1 —— 注漿壓力，MPa；

r0 —— 注漿管半徑，cm；

de —— 被灌入土體的有效粒徑，cm；

n —— 砂土的孔隙率。

根據(jù)資料和現(xiàn)場試驗(yàn)，粗算出r1 =1.5m，其有效影響半徑為0.75m。

②注漿配合比的確定：根據(jù)設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)規(guī)定，本工程注漿漿液水灰比為0.45～1.0，經(jīng)過現(xiàn)場注漿前試驗(yàn)，第一次注漿時(shí)選用0.50的水灰比進(jìn)行漿液配置，第二次注漿時(shí)選用0.65的水灰比，第三次選用0.80的水灰比。這是考慮到注漿區(qū)域的不用和注漿土體的成分而在不同的時(shí)間段采用不同的水灰比。

③注漿壓力的確定：根據(jù)設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)規(guī)定：本工程注漿過程中袖閥管所能承受的最大壓力不能超過3.0MPa。該法在本工程中采用分次注漿的注漿工法：第一次注漿時(shí)注漿壓力應(yīng)控制在2.4～3.0MPa；第二次注漿時(shí)注漿壓力應(yīng)控制在1.8～2.4MPa；第三次注漿時(shí)注漿壓力應(yīng)控制在1.2～1.8MPa。

④注漿量的確定：根據(jù)設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)規(guī)定：注漿區(qū)域中每米袖閥管需注入水泥量180Kg。在實(shí)際注漿過程中，由于對注漿區(qū)域地貌的土層土體的不確定性，注漿量大于設(shè)計(jì)注漿量。每步距的注漿量Q確定關(guān)系式如式（1-2）所示：

（1-2）

式中：Q —— 每步距注漿量，L；

R —— 漿液擴(kuò)散半徑，為0.75m；

L —— 注漿步距，為2m；

n —— 巖層孔隙率，根據(jù)資料所知，取20%；

α—— 漿液在地層中的有效填充系數(shù)，一般為0.3～0.9，取平均數(shù)0.6；

β—— 注漿損耗系數(shù)，一般為0.1～0.4，取平均數(shù)0.25。

由公式計(jì)算出實(shí)際注漿量平均為265Kg/m，超出設(shè)計(jì)注漿量。

因此，在注漿過程中應(yīng)控制注漿標(biāo)準(zhǔn)而停止注漿，而不是根據(jù)設(shè)計(jì)注漿量來進(jìn)行，所以在注漿過程中，水泥用量需充足。

4 施工結(jié)果與檢測

4.1 施工結(jié)果

本次軟基處理一共完成鉆孔和注漿3078個(gè)。其中鉆孔和下袖閥管長度共計(jì)40475m；注漿長度共計(jì)20776m；總共灌入水泥5505t。從灌入水泥量和單位灌入量的數(shù)據(jù)分析，軟基處理過的區(qū)域地層土體空隙均有大幅度的減少，從而說明了此需軟基處理的區(qū)域的可灌入性。

4.2 施工檢測

注漿質(zhì)量檢測采用標(biāo)貫試驗(yàn)進(jìn)行檢測，要求淤泥層注漿處理后的標(biāo)貫平均值不小于5擊，最小值不小3擊，檢驗(yàn)時(shí)間宜在注漿完成28天后進(jìn)行，檢測數(shù)量不小于5孔。

標(biāo)貫試驗(yàn)結(jié)果為：軟基處理過的區(qū)域標(biāo)貫擊數(shù)平局值有7擊，最小值5擊，最大值9擊。從表1和試驗(yàn)結(jié)果表面，軟基處理過的區(qū)域地基承載力遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)的地基承載力，符合設(shè)計(jì)要求。

表1：標(biāo)貫試驗(yàn)擊數(shù)與粘性土地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值關(guān)系表

N357911131517192123

fk105145190235280325370430515600680

5 結(jié)論

（1）袖閥管注漿法加固軟土地基，在技術(shù)上可行的，在施工質(zhì)量和處理效果上是好的，對軟土地基的承載力和穩(wěn)定性而言將得到較大的提高；

（2）選擇袖閥管注漿法，相比于其他的比如排水固結(jié)法、注漿加固法、加筋法、置換法、擠密法以及強(qiáng)夯法等地基處理方法，不但技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理、工期縮短，而且極大地減少了環(huán)境污染問題；

（3）袖閥管注漿法具有分次、分段、定深、定量、間歇性、多次灌漿等特點(diǎn)，無論在注漿效果或者是在經(jīng)濟(jì)效益上都可以稱得上較理想的注漿方法。

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