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压密注浆技术在水利工程中的应用初探

时间:2012-02-03 09:47 来源:www.lunwen163.com 作者:163论文网 点击:
摘要:本文主要介绍了压密注浆的原理和适用的范围,通过对水利工程的实践,对压密注浆的施工要求和方法进行了解析,供广大的工程技术人员进行参考。 关键词:水利工程,压密注浆法,施工要求和方法


一、引言
压密注浆法是一种地基处理的新技术,用来对地基基础进行加固,近些年来在沿海等地区被广泛的应用于饱和软土地基的处理。本文通过对某河道通排工程的实践实例对该技术的应用情况进行了探讨,以期为该地区类似的场地或软弱地基土的处理提供可以参考和借鉴的经验。
二、压密注浆技术概述
1.压密注浆技术是在压力的作用下,浆液在地层中挤压、劈裂形成的脉状网络相层状、片状的固结体,松软的地层被挤压密实,从而提高地层的强度,达到隔水的作用。
2.在软弱的地区,例砂土,杂填土,淤泥等地层中一般采取的是压密注浆技术来增加地基的强度,实际上就是用挤压,劈裂的注浆技术开发的新的应用途径,在广州,武汉等城市应用较为广泛。
3.压密注浆采用的材料主要为水泥,粉煤灰,水玻璃。也可以根据需求单独的采用水泥浆,还可以使用水泥和水玻璃的双液浆或者水玻璃,水泥的混合浆。
4.压密注浆的工艺方法为:采用钻机造孔,把下面带花孔的注浆管道送至设计的位置,搅拌机来造浆,用注浆泵采用0.5-3MPa的注浆压力把浆液挤压至地层,慢慢提升,并完成全孔的注浆。
三、压密注浆技术的特性及机理
(一)压密注浆法的特性
1.因为用的是坍落度较小并且不流动的惰性浆液,注入的浆材不会跟劈裂的注浆效果一样随意的乱串,基本可以在预定的部位形成均匀的固结体;2.浆材注入时压缩周围的土体,使得土层的密度加大,承载的压力也得到提高;3.浆材的坍落度小,配比的时候可以按照建筑物的承载需求来设定形成的固结体的强度,作为桩基来使用;4.占用场地较小,满足场地狭隘的建筑物室内的操作;5.无噪音,无振动,可以在建筑物密集的大中型城市使用;6.浆材以水泥为主,对施工的现场和环境不会造成较大的污染;7.注浆施工中,注浆量的增加,会产生较大的上抬力。人为控制注浆力操作适宜的上抬力,可以使下沉或者倾斜的建筑物得以抬高和扶正。
(二)加固机理
压密注浆技术是指用很稠的水玻璃、煤灰和水泥等混合浆液,将其灌入到预先在地基土内钻成的孔中,通过渗入和渗透的方式最终渗入到土体的空隙中,达到与土体的结合,在硬结过程中可以使得加固土体的密度加大,含水率降低,形成具有一定强度的水泥土。一方面水泥土挤压土体,提高了变形模量,使地基抗变形能力增加;另一方面水泥本身的强度要远远高于自然土。粉煤灰的作用是降低浆液的析水率,节约水泥;水玻璃的作用是促进浆液的凝固。压密注浆常用作控制地层沉降和基础托换,大量的理论研究和工程实践的经验表明,压密注浆主要是通过注浆浆液对土体中颗粒的劈裂、填充和压密作用来达到提高土体强度、加固软土软弱地基的目的的。压密注浆一般采用水泥,粉煤灰,水玻璃的混合浆液,灌入钻好的地基中的孔内,混合的浆液以渗入和渗透的方式进入到土体的孔中,并且和土体结合,结硬后的土体含水较低,密度增大,就成了具有一定的强度的水泥土。水泥土自身的强度大大高于自然土,水泥土挤压土体,使得地基的抗变形能力得到提高。粉煤灰的作用是节约水泥,水玻璃的作用是使浆液的凝固加快。降低浆液的析水率。压密注浆经常被用做基础的托换和控制地层的沉降。经过大量的工程实践表明,压密注浆加固软弱的地基,一般通过注浆浆液对土的胶结,充填来达到土体的强度。表现在注浆浆液土体颗粒的压密,劈裂,充填的作用。在对此机理的认识下,工程中出现了三类最常见的注浆技术: 即劈裂注浆、压密注浆和充填注浆,这里所提到的压密注浆概念,是这三种技术的作用的综合。我们习惯上所说的压密注浆,其实是从注浆的填充发展到压密注浆,最后到劈裂注浆的不同阶段的总称。这三个阶段是依次递进、互为联系的,单一的流动形式是难以产生的。浆液在在足够的压力作用下,沿着固有的空洞和裂隙或者软弱层进行扩散,与此同时,浆液发生充填、压密和渗透,使得周围土体得以密实。
四、压密注浆施工的方法及特点
通常情况下压密注浆有单管注浆法和花管(金属套管)注浆法两种方法。单管注浆法是是利用钻机把安装在注浆管(单管)底部侧面的特殊喷嘴,置入土层预定深度后,用高压泥浆泵等装置,以20MPa左右的压力,把浆液从喷嘴中喷射出去冲击破坏土体,使浆液与从土体上崩落下来的土搅拌混合,经过一定时间凝固,便在土中形成一定形状的固结体,这种方法在日本被称为CCP工法。两种方法中,花管注浆法的钻土造孔设备要求高,施工速度慢,封浆需一定的时间,处理地基强度较高,均一性好,成本较高。而单管注浆法施工较为简单, 造价低速度快,机械和人工的使用费还不到花管法的一半。而且土体强度在注浆后提高速度较快,通常7天强度可达设计值的80%以上,为提高供销还可以掺入外加剂。
五、应用实例——张家沟站的重建工程
张家沟站位于淮河荆山湖行洪区,有着自排,引灌和抽排的功能。工程建设的场地地震基本强度为7°,建筑物坐落在砂壤土层上,砂壤土层位松散的状态,还存在部分液化土点,根据实际的情况,其不能作为天然的地基。砂壤土层下约有1.8 m-2.5 m厚的淤泥粉质壤土的软弱夹层,该夹层允许的承载力是70 kpa。根据实践经验,场地上部的土层为震陷敏感的地层,抗震性能比较差。为了 使得地基加固以后均一匀称,并减少不均匀的下降,和增加抗震的能力,我们对穿堤部位采取了压密注浆来加固地基。泵房基础下的淤泥粉质壤土层基本露出,注浆的效果不好,采用了钢筋混凝土预制桩的处理地基。
本工程采用单管法进行施工, 注浆钢管底端呈锥形活头, 直径38mm, 采用平板振动打杆装置将其打入至设计地层。注浆孔梅花型布置,孔距1.2 m×1.2m,在建筑物边线以外部分至少布置一排注浆孔,上部覆盖层厚度不小于2.5m,有效注浆深度3.6m-4.3m。入注的浆液材料主要采用32.5级普通硅酸盐水泥,注浆参数为: 水玻璃1%,水灰比0.5-0.6, 注浆压力0.2-0.5MPa, 局部掺30%的粉煤灰,浆液注入率15%。在浆液配制时,使用Po32.5级水泥,根据现场配备比重仪随时测其水灰比,按0.45-0.6水灰比配制。选用两台泥浆搅拌机进行集中拌浆和统一供浆。注浆时,用HB80/10型注浆泵将拌制好的浆液通过注浆管和高压胶管自下而上,分层注浆,注入加固土层,相邻孔错开注浆,每次提升高度约0.5m。注浆压力最大不超过1.0MPa,一般控制在0.2-0.5MPa。在注浆结束后,在拔出注浆管钱要在孔口稍作压力摒浆,如果孔口有溢浆现象发生,要及时封堵孔口。注浆的顺序依次为:同一个施工段内,要先做外围封闭,再内部。跳孔分序间隔注浆,这样可以达到分序加密的效果。
在注浆时应注意以下几点:①注浆时上部特别松散的覆盖层应达到2.5m以上, 一般覆盖层厚度不应小于2.0m。②严格控制注浆压和水灰比,经现场试验, 注浆压力0.1-0.5 MPa,对应的浆液比重为1.90-1.70, 水灰比0.45-0.60是较为合适的。③注浆会使地面产生隆起现象,因此在浆液尚未初凝时,不能立即进行附近基坑的底板浇筑和开挖。
小结
压密注浆技术的设备简单,操作方便,价格低,速度快,材料来源广,结石的强度高,结石率高,在水利工程淤泥土质基础处理中的运用和推广,有着强大的可行性和实用性。
参考文献
[1] 程晓,张凤祥.土建注浆施工与效果检测[M].上海:同济大学出版社,1998
[2] GB/T50265-97,泵站设计规范[S].
[3] JGJ79-91.建筑地基处理技术规范[S].