1.1適用范圍
注漿加固法適用于砂土、粉土、粘性土和人工填土等地基加固,主要用于防滲堵漏、提高地基土強度和變形模量以及控制建筑物傾斜等。
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、不沉淀析水、收縮性小、結石強度高、抗?jié)B性好、耐久性好等?;瘜W漿液品種很多,常用的有水玻璃、水玻璃水泥漿、氫氧化鈉等。水玻璃的作用是速凝,可用其濃度和溫度準確地控制在幾秒鐘到幾十分鐘凝固,凝固后結石率高(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(wěn)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。
1)加固土體范圍設定。與高壓噴射注漿法相似,注漿加固法的注漿量和注漿有效范圍受土質、漿液種類及注漿壓力等多重因素影響,應通過現(xiàn)場注漿試驗確定。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%??拙?、排距、孔數(shù)和排數(shù)的設定,原則上應使被加固土體在平面和深度范圍內(nèi)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;對于混凝土地坪及基礎上的注漿點,可不受此限制。
2)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。
3)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,適用于滲透系數(shù)k≥10-4cm/s的砂性土。
當土的滲透系數(shù)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產(chǎn)生剪切劈裂,漿液則沿著劈裂面滲進,進而產(chǎn)生更深層次劈裂。由于劈裂是各向的,最后便形成了加固土體的網(wǎng)絡或骨架結構。
壓密注漿是指通過鉆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內(nèi)的土體都受到明顯加密。當采用水泥漿+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(shù)注漿過程中滲透、劈裂和壓密三種流動形式都會同時出現(xiàn),只是以何種方式為主的差別,完全為單一的流動方式是難以產(chǎn)生的。
1.3注漿加固施工
1)一般規(guī)定
注漿加固施工場地應預先平整清理,并沿鉆孔位置開挖溝槽和集水坑。
注漿壓力和流量是注漿施工工藝的兩個重要參數(shù),應做好記錄,宜采用自動流量和壓力記錄儀,并應及時對資料進行整理分析。
當既有建筑地基進行注漿加固時,應對既有建筑及其附近建筑、地下管線和地面的沉降、傾斜、位移和裂縫進行監(jiān)測。并應采用孔間隔注漿和縮短漿液凝固時間等措施,減少既有建筑基礎因注漿而產(chǎn)生的附加沉降。
主要設備。注漿用的主要設備室鉆孔機械、注漿泵及漿液攪拌機等,這些設備的型號很多,應根據(jù)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。漿液主劑為水泥,宜采用42.5或52.5普通硅酸鹽水泥。水泥漿的水灰比可取0.6~2.0,常用水灰比為1.0。為使?jié){液便于泵送、提高可灌性等,可摻用粉煤灰,以保持懸浮狀態(tài)。粉煤灰摻量為水泥重量的20%~50%。根據(jù)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(shù)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?jié){液離析沉淀的作用,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鉆孔后插管和振動壓管,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內(nèi)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范圍內(nèi)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堵塞,可在開口的孔眼外包一圈橡皮環(huán),單向閥管為不鉆孔的內(nèi)徑為50mm的直管,端部附有活絡堵頭?;ü茏{工藝簡單、成本低廉,是一般工程注漿加固的主體。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,可采用振動法直接將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,則必須先鉆孔,達深度后,從鉆桿內(nèi)注入封閉泥漿,然后插入注漿管。
二次注漿亦稱復注漿,即待第一次注漿初凝后,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(qū)段,或當一次注漿量過大的部位,或注漿質量不合格的區(qū)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%,深應達致加固體底部。
2)待封閉泥漿凝固后,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。
3)注漿流量可取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,每次上撥或下鉆高度宜為500mm。
5)漿體應經(jīng)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(jīng)過篩網(wǎng)過濾。
6)低溫注漿應防止?jié){液凍結,高溫注漿應防止?jié){液凝固。
7)注漿順序應跳孔間隔均勻對稱進行,宜先外圍后內(nèi)部,嚴禁分塊集中連續(xù)注漿。當?shù)叵滤魉佥^大時,應從水頭高的一端開始注漿。
8)對滲透系數(shù)相同的土層,應注漿封頂,然后由下向上進行注漿,防止?jié){液上冒。如土層的滲透系數(shù)隨深度而增大,則應自下向上注漿。當出現(xiàn)冒漿時,應暫停注漿,待漿液凝固后再注,或加入速凝劑,使?jié){液快速凝固。