注浆技术在建筑软基加固处理中的应用.doc

注浆技术在建筑软基加固处理中的应用詹锦泉一、注浆法概述：1、 定义： 注浆法是一种人为地把具有充填、胶结性质的材料注入到岩土体的裂隙或空隙中，以增加其强度或密实性的施工方法。 注浆法的核心和实质为，通过浆体的充填、挤压、胶结、凝固、固结等作用，增加有关土体的密实度、强度及稳定性。因此，在日本把注浆称为“土质稳定”（Soil Stabilization）而欧美称之“地基处理”（Soil Treatment）或“地基加固”（Soil Improvement）。2、 目地和应用范围： 注浆目地：岩土体及构筑物的加固、堵水与防渗应用范围：a 堤、坝灌浆工程 b 地铁、遂道、矿山灌浆工程 c 房屋、高速公路、桥梁灌浆工程 d 桩底注浆及提高混凝土灌注桩标号等3、 注浆材料：注浆材料现今已有多品种、多系列，粗划分为：水泥浆、化学浆，或分为颗粒性浆材、溶液性浆材。4、注浆加固原理 从注浆原理上分类如表2。从注浆作用机理上可大体划分为、充填注浆、渗透注浆、劈裂注浆、层间注浆（接触注浆）、搅拌注浆（高压旋喷注浆、深层搅拌注浆、粉喷注浆）、压密注浆（挤压注浆、布袋注浆）等。二、软基加固处理：1、 软基（土体）加固原理：通过钻孔在土体中形成极浓的浆液， 在注浆点周围使土体压密而形成浆泡，当浆泡直径较小时，注浆浆泡基本上沿钻孔的径向（即水平向）扩展，随着浆泡尺寸的逐渐增大，便产生较大的上抬力使地面抬动。当合理的使用注浆压力并造成适宜的上抬力，能使下沉的建筑物回升到相当精确的范围。简单的说，土体注浆是用浓浆置换和压密土的过程，其过程以压密（挤压）作用为主，而以劈裂和渗透作用为辅的加固过程。压密注浆技术是美国首先研究，并于本世纪50年代早期开始应用的。其应用领域日益广泛。继而该技术出口到日本及欧洲，应用范围也逐步扩展。随之提出一些新设计理论与原理研究。该技术被认为是革命性的。目前压密注浆技术已进入其应用的第五个十年。 在国内，压密注浆技术也逐步被认识。十多年来，已广泛地应用于工程实践，取得惊人的进步。2、 压密注浆（compaction grouting）技术特点：采用极稠和低活动性浆液在高压泵（高达4Mpa）下注入到预定的位置，以增加软弱、松散或扰动的土体密度。当选定适当的材料和注浆参数时，浆液可以形式以灌注点中心的规则和有控制的加固体，但在靠近地面处，注浆可能引起地面及相应结构物的抬动，类似于底板顶升（底鼓）现象。使用流动性太大的浆液可能引起土体的水力劈裂作用，从而使操作过程失去控制。所以加入粗骨料在流变学方面是有利的。注入速度保持在小于38L/min，以保证形成规则形状的灌浆泡。综上所述：压密注浆有它的独特要求：a、浆液极浓。水泥浆水灰比0.6。可掺入粉煤灰、砂等粗骨料，掺量20 200%.b、压力较高，可控制在0-4Mpa。压力控制是压密注浆效果控制的主要因素。c、小泵量。830L/min。d、宜采用间歇、定量、循环、花管、下行、插管、袖阀法等施工方法。3、压密注浆设计： a、加固半径及深度：从压密注浆原理得知：从注浆点向外扩散的浆泡在土体中引起复杂的径向和切向应力体系变化。靠浆泡处土体，产生塑性变形。而离浆泡较远的土体，则基本上以发生弹性变形。受之影响区域的土体密度有明显增加。浆泡的最终尺寸决定了加固的有效半径，它受到很多因素的影响，如土的密度，湿度，力学性质，地层的约束条件，注浆压力，注浆速率，浆材性能及浓度，注浆顺序，方式等等。通过大量研究和实践可知，按压密注浆技术要求进行施工，其加固半径一般超过0.5m，并且在直径2m以内的土体都受到明显的压密。所以，设计时，一般加固半径可在0.5-1m间取值。对于粘性土和淤泥质土，加固半径大致为R0.5m。加固深度应根据工程要求用土质情况而定，一般在3-7m之内。b、注浆量计算：Q=kvnc式中：Q注浆总用量 m3 v被加固土的体积 m3n土的孔隙率k有效加固系数对于软粘土取0.3-0.4粉细砂取0.4-0.5中粗砂取0.5-0.7砾砂取0.7-0.9c修正系数含损失系数，取1.1-1.3经验数据，一般加固1 m3土体，浆液量约为0.1-0.25m3。c、注浆方式：孔间距1- 1.2m，排间距0.8-1m。压密注浆施工一般采用下行法，分段注浆，段高0.5-1m。最好选择分序施工。在多排施工中，应先施工外圈，后施工内圈，外圈封锁边界，内圈加压加密，提高加固效果。注浆泵应采用流量可调的高压泵，也可以采用循环式注浆。泵量严格控制小于40升/分。小泵量有利于规则的有控制的加固体。d、注浆效果及检测：从有关资料得知：通过压密注浆进行软土加固处理，土体密度可增加10-20%，土体承载力可提高3倍左右，土力学性能全面改善。抗渗系数可提高两个级别。检测方法：a、动力触探：用N10型轻型动力触探，从击数换算为承载力。b、沉降观测或倾斜观测。c、取样作注浆前后、不同龄期的土工试验，全面了解注浆前后土体的土力学性能变化。d、采用复合地基承载力试验，即荷载板试验复合地基的方法。e、开挖检查。三、工程实例：福建省煤炭工业科研所1997年开始开展软土地基注浆研究工作，并在多项工程中实施。例如：1、省电网中心调度楼水泵房机座地基压密注浆。设计注入量Q=vnkc=6190.30.31.1=61m3实际注入量57.7m3，实际注入量与设计较吻合。注浆前土层作了触探试验，注浆后因土层固结坚硬，致使触探试验无法进行。2、乐中乐酒楼加层建筑：在锚杆静压桩承台基础下压密注浆。该工程严格按工艺标准和规范施工，注浆前后的沉降量为0。3、清禄鞋厂车间基础梁下压密注浆该工程利用压密注浆治理地基沉降。车间地面经注浆后，沉降得到抑制并且有所回升，显示压密注浆对地表有顶升作用。4、马尾尼普洛工厂车间墙基基础下压密注浆。注浆前后土层的N10动力触探数据N10 31.1击提高到N10 124.2击，地基承载力提高到135Kpa以上，符合设计院要求，也与国内外资料的效果一致。5、金鸡山公园办公楼抛渣地层在条基和底板下压密注浆。按压密注浆要求，采用极稠的低活动性浆材。通过掺入粗骨料减少浆休流动性，从而减少工程造价。该工程共注入水泥41.5t，粉煤灰110t，最终通过沉降、倾斜观测达到设计要求。四、结语：注浆技术在软土地基加固工程中大有作为，应该大力加强该技术的研究工作。针对福建省软土地层的实际情况，摸索一套优化的注浆工艺与技术参数，以实现更为合理的技术经济指标，并可逐步扩大应用领域，使注浆技术在地基处理工程中发挥更大作用。参考文献1、国际岩土锚固与灌浆新进展、美国灌浆实践的进展中国建筑工业出版社19962、地基处理技术 阎明礼 中国环境科学出版社19963、地基处理手册 中国建筑工业出版社19934、试验土体注浆的几个问题91全国灌浆技术学术讨论会论文集 中科院广州化学研究所5、压密注浆纠偏饱和软土层上房屋的新探索第三届地基处理学术讨论会论文集 浙江大学出版社6、压密注浆处理湿陷性黄土地基第四届地基处理学术讨论会论文集成 浙江大学出版社7、注浆技术在市政工程建设中的应用第五届地基处理学术讨论会论文集 中国建筑工业出版社8、压密注浆软土地基初探 福建建筑1997.No19、压密注浆施工竣工报告（五份）福建省煤炭工业科研所注浆桩基研究室压密注浆工程汇总表序号工 程 名 称简 况1福州榕昌电厂抛碴地基压密注浆94年612月2省电力网水泵房压密注浆97年 5月3福州清禄鞋厂3#车间压密注浆97年 5月4马尾尼普洛公司车间压密注浆97年 8月5福州乐中乐酒楼承台压密注浆97年 9月6金鸡山公园办公楼地基压密注浆97年 10月7长乐国际机场雨水泵房墙基压密注浆98年 12月8福州学军路民建民居楼压密注浆99年 4月9福州市水表厂车间压密注浆99年 10月10泰馨公寓2#楼压密注浆2000年 2月11古田县委宿舍6#楼压密注浆2001年 3月12水口水电厂500KV升压站压密注浆2001年 4月13福州白马立交D线路基压密注浆2001年 7月14福建农大宿舍楼压密注浆2002年10月15长乐机场中转油库综合楼注浆2002年12月16鸿运新城围墙压密注浆2003年2月17福州二化厂区桥墩压密注浆2003年6月18福州金浦上B标段开闭所压密注浆2003年8月19福州金浦上H标段