学文网摘 要:注浆技术在结构防渗、堵漏及地层加固等工程建设中的应用非常广泛,尤其是对建筑物的地基加固,保证建筑物的安全性意义十分重大。阐述了厂房受地下防空洞塌方的影响,采用注浆加固技术提高地基承载力的技术措施,总结注浆技术的原材料质量控制、浆料配合比、注浆机械设备的选择和注浆工艺参数的控制。
关键词:注浆技术;工程加固;地基承载力
建筑物的全部重量和荷载是通过基础传递给地基的,而作为支承建筑物荷载的地基,必须有足够的承载力和稳定性。因此,只有充分认识地基工程的特殊性,及时采用适当的地基处理方法,才可以保证结构的安全与正常使用。在有些特殊场合下,地基的承载力受到了外来威胁,必须采取切实可行的方法进行加固处理。通过大量的研究和实践证明,注浆加固技术是比较成熟的、有效的、可行的。
注浆是工程建设中结构防渗、堵漏及地层加固的一项新技术。注浆技术是用特制的水泥浆液或化学材料(如内凝、甲凝、络木素、聚氨酯、环氧树脂等)制成浆液,借助注浆泵,以一定压力灌入构筑物或地层的裂隙中,经凝结固化后,使原来的疏松软弱部分得到加固,改善工程性能。注浆材料具有较好的可灌性,可灌入0.15mm以下的裂隙或粒径0.1mm以下的粉砂及土壤颗粒间的缝隙中,起到良好的渗透固结作用;由于注浆材料是靠一定压力灌人构筑物的裂隙、洞穴及毛细孔中的,因此,又具有很好的挤压压密固结作用。灌注长度和深度可根据注浆材料的凝结时间加以控制。使用注浆技术在地下工程的防渗止水,同岩加固,塌方处理,地基、坝体及桥涵的补强加固等方面具有独特的效果。我们曾采用注浆技术对下沉的工业厂房柱基进行了处理,取得了成功。现介绍如下:
一、工程概况
该厂房的B-11号柱基下方原先挖有防空洞.其端部未作封闭处理,由于地下水、雨水长期渗漏,发生滑塌,塌方体呈泥浆体,后来在距防空洞塌方端2m和3.5m处砌了两道砖体截堵墙,止住了泥浆进一步流失。但由于塌方使该柱基及柱体发生严重下沉,下沉量达6.6cm。下沉影响区域呈圆形,直径约6m,在地面可看出明显的下沉裂缝,致使厂房屋架下移,屋面及天窗拉裂,严重影响地基及厂房结构的稳定性。
B-11号柱基埋深1.7m,其座尺寸为2.4*3m。防空洞净高2m,防空洞距地表约8m,塌方端位于柱基下方。防空洞第一道截堵墙与第二道截堵墙间隔1.5m。塌方空间体积约7.14m3,塌方高度4m,塌方顶部仅距柱基底部2m。该地基地质为第四纪洪积粘土,呈潮湿硬塑状。经打探孔表明,距地表下4.7～5.2m范围有渗水现象。
在实施注浆加固之前,曾讨论采用桩基加固方法。由于桩基施工需动用大型设备,工艺较复杂,施工工期长,桩基必须深入塌方部位以下数米,才能起到加固效果,这样增加了工程费用,而且不可避免地要对地基和基础产生扰动,加固效果也无把握。采用注浆加固,工艺简单,施工方便,工程费用低,工期短,对地基和基础无任何扰动,是一种比较适宜的加固方法。
二、注浆材料及施工工艺
这次注浆是采用双液高压注浆法。注浆材料为425号普通硅酸盐水泥和40～50波美度的水玻璃,模数M=1.9～2.8。水泥浆水灰比为1:0.8,水玻璃实际用浓度25-35波美度,水泥浆与水玻璃体积比为1:0.8～1:0.6。注浆设备采用2TGZ- 60/210型调速高压注浆泵一台,TDW-75型钻机一台,灰浆搅拌机一台:注浆压力为0.5～2.5MPa,最大瞬时压力为3MPa。
三、注浆孔布置
钻孔布置分为三部分
(一)防空洞壁后注浆段
注浆目的是防止灌注塌方空间时浆液沿壁后向防空洞方向蔓延,钻孔布置于截堵墙附近防空洞的拱部,钻孔间距3～4m。
(二)截堵墙之间及塌方空间洞内注浆段
截堵墙之间注浆是为抵抗塌方空间注浆内外产生的液体压力;塌方空间注浆是为了支撑地基压力,使扰动的地基土层坐落在较坚硬的水泥结石体上,形成一体。
(三)塌方空间及柱基下地层地面注浆段
主要目的是对塌方空间注浆液硬化收缩所产生的缝隙进行二次注浆,以及对受扰动的地基进行强化注浆。地面注浆孔扣置于柱基四角和两侧,钻孔长度9m,倾角10°左右,其中2个孔深入到塌方顶部,其它孔均倾斜深入柱基下上层内。注浆孔直径均为50mm,用管径5cm的水管作注浆管。
(四)注浆加固施工
首先将截堵墙处的防空洞拱墙周围做好封闭处理。通过钻孔对防空洞壁后和两道截堵墙之间空间进行注浆,以形成坚固的抗力墙,同时保证上部塌方部位处于密闭状态。为了使截堵墙内的残留水充分排出,注浆压力控制在1-1.5MPa,当水从截堵墙上端砖缝中排净并流出水泥浆液时,用碎布或水泥纸袋进行封堵,然后加压注浆,当压力升至3MPa时停止注浆。
当防空洞壁后和截堵墙问灌浆结束后48h,开始对柱基下塌方空间及柱基上层注浆。首先在防空洞内截堵墙处打钻孔,从下往上向塌方空间内注浆。当塌方空间内的残积水从洞口:方拱部和下方边墙排出,并见到有水泥浆液流出时,将漏浆处用牛皮纸袋等封堵,继续加压注浆,注浆压力保持在2MPa,同时仔细观察地面情况,当发现地面混凝土地板有鼓裂、出浆等现象时,加压至2.5MPa即停止注浆:
7天后,待柱基下塌方空间注入的水泥、水玻璃浆液硬化收缩后,分别从地面对柱基四角和柱基两侧注浆孔进行二次注浆,使由于水泥浆液收缩而产生的微小缝隙及受扰动的土层内的空隙进一步灌实和强化。施工中发现:二次注浆的水泥浆液用量较大,绝不能忽视。地面注浆压力一般保持在1～2MPa,如发生注浆压力猛增不稳定时,则停止注浆。
(五)注浆加固效果
注浆情况表明,水泥浆液在壁后注浆,可灌性、流动性较好,注浆压力为1MPa时,注浆扩散长度能达到5～8m。注浆后,在截堵墙上下部位和距截堵墙15m处防空洞拱角和墙脚处凿开40x 40cm的洞进行探查,发现截堵墙内被水泥浆液填满,无任何缝隙,防空洞壁后水泥浆液与土混为一体,胶结良好,达到了密闭效果。
塌方空间内注浆效果也明显。随着浆液的注入,注浆压力逐渐上升,浆液对周围土体产生挤压压密固结作用,使具弹塑性的原状土及受扰动的土屋各向得到压密,提高了土层的密实性,保证了柱基稳定不再下沉。
柱基地面注浆结束后第三天,进行了吊车负荷试验,除第一次运行时柱基下降0.3mm(属于正常的测量误差),经30次吊车运行,柱基未产生下沉现象,表明了注浆加固效果良好。
水泥浆液形成的结石体具有一定强度,用7x 7x 7cm的试模,对其做了3天和7天的强度检验,3天平均抗压强度为1.5MPa,7天平均抗压强度为2.3MPa,是地基承载强度(0.3MPa)的5-7.6倍,足以满足地基加固需要。
三、结束语
通过注浆加固技术的应用,大大提高了地基承载力,保证了厂房的安全,也保证了防空洞不再继续塌方,不再给附近其它建筑带来安全威胁。通过本次注浆加固技术应用的总结和分析,我们认为:在水泥浆稠度、水玻璃浓度和配比设计与控制等方面,还有待进一步研究和探讨,在浆体品质检测与控制方面很应提高和加强,以使注浆加固技术更加完善,更具有实用性。既保证加固工程的强度和安全性,又要符合经济性要求。
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