軟土地基雙液注漿工法

雙液注漿工藝是在軟土地基注漿加固的基礎(chǔ)上發(fā)展和新的突破。

該工藝克服了注漿加固過程中引起的土體擾動(dòng)，軟化效應(yīng)。達(dá)到了在超載地面下控制地下施工掘進(jìn)引起的沉降的良好實(shí)效，并能使土體沉降穩(wěn)定時(shí)間大大縮短，該新工法在盾構(gòu)穿越石洞口電廠輸煤棧橋時(shí)控制沉降的地基處理工程中取得了良好效果。并不斷推廣應(yīng)用于市政建設(shè)和各項(xiàng)建筑工程施工中。

該工藝于1988年6月結(jié)合工程實(shí)例進(jìn)行探索研制，運(yùn)用合理多樣的施工工藝，經(jīng)過不斷改進(jìn)歷時(shí)2年總結(jié)了一套雙液注漿控制超重荷載情況下，地下施工保護(hù)地面建筑的新工藝取得了明顯效果，獲得了重大經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，并于1991年通過技術(shù)鑒定，獲上海市科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎(jiǎng)。

1 工法特點(diǎn)

1.1雙液注漿工法可以廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)加固工程中，既可適用于軟土地基加固也可以應(yīng)用于巖基斷裂破碎帶的加固。

1.2研制的漿液具有良好的流動(dòng)性、觸變性和擴(kuò)散性，漿液初凝快且具可調(diào)性能，能適時(shí)提高強(qiáng)度，可以縮短土體沉降穩(wěn)定時(shí)間，能克服注漿中引起的擾動(dòng)和軟化效應(yīng)。

1.3該工法對(duì)地下工程施工控制地面不均勻沉降具有簡(jiǎn)易靈活，經(jīng)擠實(shí)效的明顯效果。

1.4在地面超荷載情況下，地下施工一般難于在短時(shí)間內(nèi)控制建筑物下沉趨勢(shì)，而雙液注漿具有速凝性能，可以調(diào)節(jié)時(shí)間，縮短沉降周期，在瞬時(shí)間內(nèi)能起到強(qiáng)化和加固作用，比單液注漿更能達(dá)到控制地面建筑下沉。

1.5施工安全簡(jiǎn)便、快速，工期短，質(zhì)量好，效果快。

1.6該工法施工設(shè)備儀器體積小，調(diào)動(dòng)靈活，適用市區(qū)狹窄的施工場(chǎng)區(qū)和不同深度層次要求的加固，對(duì)周圍環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)。

2 適用范圍

該工法不僅適用于軟土地基加固，也可應(yīng)用于巖基的斷裂破碎帶和堵漏工程，對(duì)市政重大建設(shè)項(xiàng)目尤其在市區(qū)建筑群地下施工，對(duì)保護(hù)重要建筑管線或地下基坑開挖附近的重要管線(如煤氣、電纜大口徑水管等)以及控制不均勻沉降，防止破裂效果尤為明顯。

3 原理

雙液注漿主要具有克服注漿加固中引起的擾動(dòng)和軟化作用以及縮短固結(jié)沉降，控制沉降的特點(diǎn)，因此當(dāng)雙液漿及時(shí)充填到土體中的空隙，尤其是施工機(jī)械所造成的建筑空隙中后，由于漿液具有速凝并可在瞬時(shí)內(nèi)初凝的特點(diǎn)，因此能起到強(qiáng)化和加固作用，同時(shí)注漿過程中漿液流失少而有效充填量提高，及時(shí)補(bǔ)充了由諸多原因造成的土體損失。限制產(chǎn)生地基活動(dòng)發(fā)源處附近的位移，達(dá)到未影響建筑結(jié)構(gòu)物之前，減少地面沉降。同時(shí)當(dāng)雙液漿在充填土體中的空隙達(dá)到一定飽和后，會(huì)在壓力作用下逐漸擴(kuò)散不斷充填空隙，能對(duì)周圍土體產(chǎn)生擠壓并劈人土體的薄弱部位，形成交叉網(wǎng)狀凝固體，增強(qiáng)了土的密實(shí)度和壓縮模量，擴(kuò)大了應(yīng)力場(chǎng)，提高了承載能力，從而大大減少了最終沉降量。

4施工順序和工藝流程

4.1施工順序

按工程實(shí)際需要對(duì)被加固體進(jìn)行設(shè)計(jì)布孔，并按技術(shù)要求照?qǐng)D施工。

4.1.1按設(shè)計(jì)要求鉆孔至設(shè)計(jì)深度。

4.1.2孔徑一般為φ91mm左右或垂直孔或傾斜孔。

4.1.3灌入封閉泥漿，從鉆桿內(nèi)灌入，封閉漿液粘度80″左右，井應(yīng)封堵地面裂縫，防止冒漿等。

4.1.4在雙液注漿時(shí)應(yīng)先鑿除封頭，接通管路，啟動(dòng)注漿泵注入孔內(nèi)。

4.2工藝流程

4.2.1按設(shè)計(jì)配合比用SM200-1外循環(huán)或高速拌漿機(jī)拌和漿液。

4.2.2配制化學(xué)漿液

4.2.3將配制拌和好的化學(xué)漿和水泥漿各送入SS-400攪拌式貯漿桶內(nèi)備用。

4.2.4當(dāng)需注漿時(shí)，啟動(dòng)注漿泵，通過2臺(tái)注漿泵2條管路同時(shí)接上Y型接頭從孔口混合注入孔底充填擴(kuò)散到空隙空洞或被加固的土體部位。

4.2.5開啟或關(guān)閉注漿泵時(shí)必須先開化學(xué)注漿泵，后關(guān)化學(xué)泵，以免堵塞管路。

4.2.6雙液注漿一般應(yīng)與施工開挖掘進(jìn)同步進(jìn)行，及時(shí)補(bǔ)充充填建筑和其他原因造成的空隙。

4.2.7注漿過程中應(yīng)盡可能控制流量和壓力，防止?jié){液流失。

圖－2 雙液工法注漿施工步驟

5 材料要求

5.1 A液要求

5.1.1注漿用水應(yīng)是可飲用的河水、井水、及其他清潔水，對(duì)含有油脂、糖類、酸性大的水、海水和工業(yè)生活廢水不宜采用。

5.1.2注漿用的水泥應(yīng)采用普通硅酸鹽水泥，水泥標(biāo)號(hào)宜為425＃，水泥應(yīng)保持新鮮，一般不超過出廠日期3個(gè)月，受潮結(jié)塊者不得使用。水泥的各項(xiàng)指標(biāo)應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)，并附有出廠質(zhì)保單，對(duì)礦渣硅酸鹽水泥和火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥不宜于注漿。

5.1.3在滿足強(qiáng)度要求的前提下，可用粉煤灰替代一定量的水泥，摻入量應(yīng)通過試驗(yàn)確定。

5.1.4為改善漿液性能應(yīng)在漿液拌制好時(shí)加入適量外加劑。如KA-l摻入水泥量的0.3～0.5%可提高漿液擴(kuò)散性和可泵性能。加入約5％的膨潤土可提高漿液的均勻性和穩(wěn)定性，防止固體顆粒分離和沉淀。

5.2 B液要求

5.2.1選購市場(chǎng)上銷售的符合國家質(zhì)量要求的波美度為35°～40°的水玻璃。

5.2.2對(duì)選購的水玻璃進(jìn)行稀釋直至符合要求的濃度備用。

5.2.3對(duì)上述兩種A、B液進(jìn)行合理配制，雙液漿的粘度要求>35″。

比重1.3～1.5

初凝時(shí)間2～3min

凝固強(qiáng)度3～4MPa／2h

5.2.4注漿鋼管φ63.5mm或注漿塑料單向閥管和Y型接頭。

6.機(jī)具配備

6.1鉆機(jī)

普通小型地質(zhì)鉆探機(jī)均可適用，如無錫30型、杭州SG2-150等鉆桿一般選用田φ42～50mm。

6.2 SM-200外循環(huán)或高速拌漿機(jī)，具有自輸送能力。制備漿液及時(shí)迅速，攪拌漿液均勻，維修方便，耐腐蝕。

6.3 SS-400攪拌式貯漿桶，具有過濾雜質(zhì)和大顆粒作用，能保持漿液均勻和不易離析，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)捷，維修方便，且貯漿量較大。

6.4 SYB50／50液壓注漿泵具有無級(jí)調(diào)速，注漿流量0～50L／min，注漿壓力可以設(shè)定最高值，不會(huì)發(fā)生壓力無限上升現(xiàn)象，壓力最高為5MPa，并可壓注粒徑<5mm的砂漿。長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)不滲漏，密封性好，安全可靠，適用露天作業(yè)的機(jī)械。

6.5 SPQ-850流量壓力自動(dòng)記錄儀，具有電腦功能，既可顯示流量壓力和總注漿量，又能直接打印出注漿數(shù)據(jù)曲線、孔號(hào)、日期等功能。

6.6水泵和污泥泵均為市場(chǎng)出售的常用規(guī)格產(chǎn)品。

7 施工要點(diǎn)

7.1注漿鉆孔應(yīng)采用鉆機(jī)成孔，并標(biāo)明注漿孔的設(shè)計(jì)角度，用傾斜尺、水準(zhǔn)尺等工具進(jìn)行調(diào)整鉆機(jī)角度，安裝牢固，定位穩(wěn)妥、固定。

7.2各類設(shè)備應(yīng)就近安裝固定管線，不宜搞得過長(zhǎng)，以防壓力和流量消耗。

7.3鉆機(jī)成孔插入注漿管后應(yīng)封堵孔口及附近的地面裂縫以防冒漿。

7.4對(duì)控制建筑物沉降和抬升房基的加固應(yīng)采用垂直孔和傾斜孔相結(jié)合的方法。

7.5對(duì)不均勻沉降的加固注漿孔應(yīng)布置在沉降量大的一側(cè)。

7.6對(duì)機(jī)械推進(jìn)施工如盾構(gòu)掘進(jìn)或頂管頂進(jìn)，應(yīng)把注漿孔布置在軸線上，以充填建筑留下的空隙。

7.7對(duì)控制管線沉降地段應(yīng)在管線兩側(cè)按不同注漿深度進(jìn)行注漿加固。

7.8注漿孔的孔距布置一般取I～2m，并應(yīng)交叉錯(cuò)位布置。

7.9選定漿液及其配合比，初凝時(shí)間長(zhǎng)短及漿液強(qiáng)度要求應(yīng)槐加固目的而定。并應(yīng)考慮地質(zhì)，地基，土體空隙大小及地下水等情況在滿足所需目的范圍內(nèi)選定最佳配比要求。

7.10對(duì)配制的漿液一般應(yīng)在適宜的時(shí)間內(nèi)凝固成具有一定強(qiáng)度的固體。按工程需要，漿液應(yīng)具有可調(diào)性，漿液本身的防滲性和耐久性應(yīng)滿足技術(shù)設(shè)計(jì)要求。

7.11注漿過程中應(yīng)注意控制壓力和流量，根據(jù)土層特性和加固目的選用不同注漿參數(shù)，確定流量壓力和注漿量。一般流量為8~12L／min，壓力0.1～0.5MPa，注漿量為被加固體體積的10%～12%左右。

8 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

8.1檢查注漿孔偏差一般應(yīng)不大干o.5cm，孔深誤差應(yīng)小于20cm，飼料度<1%。

8.2抽查漿液粘度一般不小于35″，比重1.4。

8.3控制注漿流量一般為8～l2L／min，壓力0.1～0.5Mpa。

8.4抽查漿液配合比。

8.5核實(shí)注漿鉆孔數(shù)量。

8.6掌握漿材的實(shí)耗和漿液的注入量。

8.7檢查封閉泥漿、封頂漿是否按施工組織設(shè)計(jì)執(zhí)行，了解注漿孔冒漿情況和相應(yīng)的采取措施。

8.8收集孔隙水壓力、地面沉降和水平位移等數(shù)據(jù)。

8.9通過檢測(cè)手段如靜力觸探，對(duì)比加固前后土體強(qiáng)度指標(biāo)的變化。抽水試驗(yàn)測(cè)定加固體的滲透系數(shù)。現(xiàn)場(chǎng)十字板試驗(yàn)測(cè)定加固體的不排水抗剪強(qiáng)度。標(biāo)準(zhǔn)貫入度測(cè)定加固體的力學(xué)性能。鉆孔取樣測(cè)定土樣的各項(xiàng)性能指標(biāo)等。

9 勞動(dòng)組織及安全

主要工種為鉆機(jī)工、注漿泵工、漿蔽配制攪拌工、電工理人員等組成。

主要安全問題是鉆機(jī)及三角架在施工中和移位時(shí)應(yīng)放置平穩(wěn)、牢固，防止傾斜倒塌。其他機(jī)電設(shè)備應(yīng)固定就位，不可亂堆放、搬動(dòng)，電動(dòng)部分應(yīng)設(shè)置網(wǎng)罩，電箱電線應(yīng)懸掛。

10 效益分析

在軟土地基地下施工中，由于地面開挖、盾構(gòu)掘進(jìn)、頂管推進(jìn)、打樁等施工影響造成土體擾動(dòng)、擠壓流失引起地表沉陷隆起位移、失穩(wěn)等變化，往往影響地下工程正常施工和使用，并會(huì)對(duì)周圍的建筑、地下管線及其他市政工程設(shè)施造成不同程度的危害，如不采取加固措施則會(huì)造成難以估量的損失，因此采用該工藝加固可以保護(hù)地面建筑物，減少建筑物和管線的拆建動(dòng)遷，節(jié)約大量費(fèi)用。其社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益都是十分明顯的。

11 工程實(shí)例

本工藝已廣泛應(yīng)用于各類地下建筑施工中，如石洞口第二電廠進(jìn)排水隧道施工，盾構(gòu)先后4次穿越石洞口電廠的輸煤棧橋，為保護(hù)14m高，每根重200t的棧橋承重立柱，我們采用了壓密跟蹤雙液注漿工藝后，煤棧橋的承重柱相對(duì)沉降控制在3%以內(nèi)。絕對(duì)沉降量小于3cm，而且在2個(gè)月就趨于穩(wěn)定，確保了發(fā)電廠的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。