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该新工法在盾构穿越石洞口电厂输煤栈桥时控制沉降的地基处理工程中取得了良好效果
发布时间:2019-12-02 15:24:19        浏览次数:0        返回列表

双液注浆工艺是在软土地基注浆加固的基础上发展和新的突破。
双液注浆工艺克服了注浆加固过程中引起的土体扰动,软化效应。达到了在超载地面下控制地下施工掘进引起的沉降的良好实效,并能使土体沉降稳定时间大大缩短,该新工法在盾构穿越石洞口电厂输煤栈桥时控制沉降的地基处理工程中取得了良好效果。并不断推广应用于市政建设和各项建筑工程施工中。



该工艺于1988年6月结合工程实例进行探索研制,运用合理多样的施工工艺,经过不断改进历时2年总结了一套双液注浆控制超重荷载情况下,地下施工保护地面建筑的新工艺取得了明显效果,获得了重大经济和社会效益,并于1991年通过技术鉴定,获上海市科学技术进步一等奖。

1、工法特点

1)双液注浆工法可以广泛应用于基础加固工程中,既可适用于软土地基加固也可以应用于岩基断裂破碎带的加固。

2)研制的浆液具有良好的流动性、触变性和扩散性,浆液初凝快且具可调性能,能适时提高强度,可以缩短土体沉降稳定时间,能克服注浆中引起的扰动和软化效应。

3)该工法对地下工程施工控制地面不均匀沉降具有简易灵活,经挤实效的明显效果。

4)在地面超荷载情况下,地下施工一般难于在短时间内控制建筑物下沉趋势,而双液注浆具有速凝性能,可以调节时间,缩短沉降周期,在瞬时间内能起到强化和加固作用,比单液注浆更能达到控制地面建筑下沉。

5)施工安全简便、快速,工期短,质量好,效果快。

6)该工法施工设备仪器体积小,调动灵活,适用市区狭窄的施工场区和不同深度层次要求的加固,对周围环境影响小等优点。

2、适用范围

该工法不仅适用于软土地基加固,也可应用于岩基的断裂破碎带和堵漏工程,对市政重大建设项目尤其在市区建筑群地下施工,对保护重要建筑管线或地下基坑开挖附近的重要管线(如煤气、电缆大口径水管等)以及控制不均匀沉降,防止破裂效果尤为明显。

3、原理

双液注浆主要具有克服注浆加固中引起的扰动和软化作用以及缩短固结沉降,控制沉降的特点,因此当双液浆及时充填到土体中的空隙,尤其是施工机械所造成的建筑空隙中后,由于浆液具有速凝并可在瞬时内初凝的特点,因此能起到强化和加固作用,同时注浆过程中浆液流失少而有效充填量提高,及时补充了由诸多原因造成的土体损失。限制产生地基活动发源处附近的位移,达到未影响建筑结构物之前,减少地面沉降。同时当双液浆在充填土体中的空隙达到一定饱和后,会在压力作用下逐渐扩散不断充填空隙,能对周围土体产生挤压并劈人土体的薄弱部位,形成交叉网状凝固体,增强了土的密实度和压缩模量,扩大了应力场,提高了承载能力,从而大大减少了最终沉降量。

4、施工顺序和工艺流程

1)施工顺序

按工程实际需要对被加固体进行设计布孔,并按技术要求照图施工。

a.按设计要求钻孔至设计深度。

b.孔径一般为φ91mm左右或垂直孔或倾斜孔。

c.灌入封闭泥浆,从钻杆内灌入,封闭浆液粘度80″左右,井应封堵地面裂缝,防止冒浆等。

d.在双液注浆时应先凿除封头,接通管路,启动注浆泵注入孔内。

2)工艺流程

a.按设计配合比用SM200-1外循环或高速拌浆机拌和浆液。

b.配制化学浆液

c.将配制拌和好的化学浆和水泥浆各送入SS-400搅拌式贮浆桶内备用。

d.当需注浆时,启动注浆泵,通过2台注浆泵2条管路同时接上Y型接头从孔口混合注入孔底充填扩散到空隙空洞或被加固的土体部位。

e.开启或关闭注浆泵时必须先开化学注浆泵,后关化学泵,以免堵塞管路。

f.双液注浆一般应与施工开挖掘进同步进行,及时补充充填建筑和其他原因造成的空隙。

g.注浆过程中应尽可能控制流量和压力,防止浆液流失。



5、材料要求

1)A液要求

a.注浆用水应是可饮用的河水、井水、及其他清洁水,对含有油脂、糖类、酸性大的水、海水和工业生活废水不宜采用。

b.注浆用的水泥应采用普通硅酸盐水泥,水泥标号宜为425#,水泥应保持新鲜,一般不超过出厂日期3个月,受潮结块者不得使用。水泥的各项指标应符合国家标准,并附有出厂质保单,对矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥不宜于注浆。

c.在满足强度要求的前提下,可用粉煤灰替代一定量的水泥,掺入量应通过试验确定。

d.为改善浆液性能应在浆液拌制好时加入适量外加剂。如KA-l掺入水泥量的0.3~0.5%可提高浆液扩散性和可泵性能。加入约5%的膨润土可提高浆液的均匀性和稳定性,防止固体颗粒分离和沉淀。

2)B液要求

a.选购市场上销售的符合国家质量要求的波美度为35°~40°的水玻璃。

b.对选购的水玻璃进行稀释直至符合要求的浓度备用。

c.对上述两种A、B液进行合理配制,双液浆的粘度要求>35″。

比重1.3~1.5

初凝时间2~3min

凝固强度3~4MPa/2h

d.注浆钢管φ63.5mm或注浆塑料单向阀管和Y型接头。

6、机具配备

1)钻机

普通小型地质钻探机均可适用,如无锡30型、杭州SG2-150等钻杆一般选用田φ42~50mm.

2) SM-200外循环或高速拌浆机,具有自输送能力。制备浆液及时迅速,搅拌浆液均匀,维修方便,耐腐蚀。

3) SS-400搅拌式贮浆桶,具有过滤杂质和大颗粒作用,能保持浆液均匀和不易离析,结构简捷,维修方便,且贮浆量较大。

4) SYB50/50液压注浆泵具有无级调速,注浆流量0~50L/min,注浆压力可以设定--值,不会发生压力无限上升现象,压力--为5MPa,并可压注粒径<5mm的砂浆。长时间运转不渗漏,密封性好,安全可靠,适用露天作业的机械。

后注浆技术虽然应用广泛,也使灌注桩的承载力都有所提高,但提高的幅度却缺乏一致性,离散性较大。

统灌注桩虽有诸多优点,但由于采用泥浆护壁成孔工艺,造成了孔底沉渣、桩侧泥皮、桩周土体强度降低等缺陷,使桩端、桩侧阻力不能充分发挥。后注浆技术弥补了其施工工艺造成的缺陷和不足,能有效提高灌注桩的承载性能。



1 后注浆技术对泥浆护壁灌注桩的作用机理

泥浆护壁成孔灌注桩,孔底都留存残渣或沉淤,在孔壁形成泥浆膜。后注浆技术是在灌注桩钢筋笼上设置桩底或桩底桩侧复式压浆装置,在灌注混凝土成桩达到一定强度后,利用注浆泵将浆液输送到桩底或桩侧。浆液将通过渗入、压密或劈裂的方式产生充填胶结、加筋、固化等物理化学反应实现对土体的加固,最终实现桩体与土体之间的增强结合,大幅提高桩的承载能力,降低桩基础的沉降。

2 后注浆技术应用现状

后注浆技术使桩基质量提升和经济效益都非常明显,特别是降低减缓建筑物沉降的效果非常明显,应用前景非常广泛。

3 注浆技术正确应用研究

3.1 明确后注浆技术实施主体的资格要求

各领域都有从业资格要求,后注浆技术也不例外。一项好的技术,只有在行家里手里才能发扬光大。否则,应用效果会大打折扣还可能会带来隐患甚至导致这项技术的夭折(干法水泥搅拌桩-粉喷桩施工技术在天津的夭折即如此)。

3.2 提高泥浆护壁成孔、成桩质量

尽管后注浆技术是传统灌注桩天然缺陷的克星,但取得良好效果的前提是灌注桩成孔成桩质量满足要求。否则,后注浆技术应用难以取得预期效果。

(1)成孔垂直度。成孔垂直度不满足要求,下放钢筋笼易遇阻甚至安置不到位,附着在钢筋笼上的注浆装置可能被损坏或注浆阀接触不到孔底,注浆起不到作用。

(2)孔径。产生缩径,下放钢筋笼必然遇阻,附着在钢筋笼上的注浆装置可能被损坏,注浆技术运用失效。

(3)孔深。应严格控制成孔深度,严禁超深。否则,钢筋笼下不到孔底,注浆阀将会被浇筑在桩体混凝土中,注浆时不开启,即使开启,也不能对孔底沉渣进行有效加固。

(4)灌注混凝土成桩。灌注过程中尽量减少导管上下窜动,以减小混凝土产生离析,确保其密实度。否则注浆时浆液会沿桩体内孔隙上返至孔口,起不到注浆效果。

3.3 注浆管焊接质量

如焊接质量不好,注浆液将沿焊接缝、漏洞、砂眼儿溢出,浆液在孔底压力严重不足,注浆效果大打折扣。

3.4 注浆阀

目前注浆阀多为现场加工,制作较为粗糙,出浆孔孔径大小随意,外包裹的单向逆止材料各不相同。最简单的是在注浆阀外用宽度5cm左右的自行车内胎以“一层压一层”的形式紧密缠绕一层或二层,收尾端活头部分用卡箍锁死。然后在胎胶外侧再缠绕多层绝缘防水胶布。确保注浆阀在轻微碰撞剐蹭情况下不被破坏且能有效逆止。



3.5 开始注浆时间

《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)规定:注浆作业宜于成桩2d后开始;不宜迟于30d后。但根据多个工程的总结:最早注浆时间宜在成桩7d后开始。桩体混凝土在环境温度11~16℃(华北地区),7d后其强度达到设计强度的30%~50%,此时开始注浆,方能保证浆液有效以渗入、压密或劈裂的方式对桩底、桩侧土体产生充填胶结、加筋、固化等物理化学反应实现对土体的加固。

3.6 注浆泵

目前后大多数使用的泵压和流量是固定的,应该选用可调可控的更合理。这样根据地层情况及注浆量情况适当调整压力和流量,针对性更强,效果会更好。

3.7 注浆量

根据《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)要求确定。在注浆过程中两根注浆管的注浆量要适当分配,单根注浆管的注浆量不应大于设计注浆量的75%,应双侧对称注浆。

3.8 注浆过程监控

注浆过程应全程监控。原材料(水泥)质量采取“双控”,数量登记台账。注浆压力、注浆流量、注浆量严格执行设计、规范要求,特别是注浆量。

4 结语

泥浆护壁成孔灌注桩后注浆技术是一项针对性、实用性、可操作性非常强的技术。它使得传统的灌注桩质量大大提升,可以创造可观的经济效益。只有保证传统灌注桩的成孔、成桩质量,严格工序质量管控才能保证后注浆技术应用效果可能实现。天津地区泥浆护壁灌注桩应用后注浆技术非常多,尤其是桩底后注浆技术应用。但是,总体应用水平、操作实施的规范性不太理想。如果应用得当,处理后的效果会更有保障。承载力提升应该至少在30%以上。
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