岩土加固技术的发展与应用.docx

成绩评阅人日 期中国矿业大学力学与建筑工程学院20122013学年度第一学期岩土加固技术课程报告学号10094680班级土木09-8班姓名何鹏鹏力学与建筑工程学院教学管理办公室岩土加固技术的发展与应用（中国矿业大学力学与建筑工程学院地下09-2班 何鹏鹏）摘 要：岩土加固技术是提高岩土工程稳定性的一项专门技术广泛应用于矿山采掘、铁道公路、水电堤坝、地下工程及地表建筑基础等岩土工程。近代，随着大型隧道、高层建筑的兴起，加固技术得到了迅速发展。岩土加固技术除表面加固外，一般由钻进与加固两项技术交叉结合而组成。前者是用于在岩土体中钻出一定空间，后者是为了向此空间安装专用工具或注入加固材料。两项技术是互相渗透，相辅相成的。关键词：岩土加固；锚固技术；注浆技术1 岩土锚固技术1.1 预应力锚索在岩土工程中，预应力锚固技术是公路边坡维护、桥梁工程、水利工程、隧道与地下工程、建筑深基坑支护所采用的重要技术，对解决岩土工程中的特殊稳定难题，具有自身的特色优势，同时也是调整与改善岩土体、工程结构内力及分布、阻止结构开裂、工程坍塌和滑坡的有效手段。在新世纪岩土加固中，预应力锚固技术将取得新的进展，并带动该领域的技术进步与创新。预应力锚索在桥梁结构中的应用发展迅速。从20世纪50年代的预应力混凝土简支梁架桥，到目前预应力变截面连续箱梁桥、预应力混凝土连续钢构、混凝土斜拉桥，预应力技术得到了广泛应用。利用施加预应力来使结构内部应力分布合理，达到减小截面尺寸、提高力学性能、防止混凝土开裂、以及减少用钢量的目的。体外预应力技术是一种加固钢筋混凝土和钢结构的新方法，将预应力筋布置在结构构件截面以外，或采用将其在构件内和构件外各布一部分的混合方式。这种方法最早由法国人提出。斜拉桥的斜拉索就属于体外预应力技术，悬索桥主缆也同样。预应力技术使桥梁的跨越能力得到非常大的提高。体外预应力也用来加固旧桥，交通量增加，荷载等级增大，结构内部损伤的积累需要对旧有梁体进行加固。在构件的适当部位设置锚座，箱梁设置在内箱四角，或腹肋；T梁多在马蹄形两侧布索。体外预应力钢索用来对大型煤炭、水泥筒仓施加环向预应力；大型场馆的悬索屋盖结构等。体外预应力突出的优点是：易于更换预应力筋；摩擦阻力损失小；构件截面尺寸小，自重轻；检测与维护方便。1.2 土钉墙技术在被加固的边坡土体中，设置砂浆锚杆或打入螺纹钢筋、角钢等作为土钉，对天然土体进行就地加固，并与坡面喷射混凝土钢筋网护板连接，组成一个与重力式的土挡土墙，即土钉墙。土钉墙能够承受墙后土压力和其他动静荷载，用来维护建筑物基坑边坡及铁路、公路路基陡坡的稳定。用砂浆锚杆作为土钉时，通常经过钻孔、插入钢筋和注入水泥砂浆来完成。在坡面铺置钢筋网，然后喷射混凝土形成一定层厚的墙面板。土钉墙加固技术的主要特点有：(1)形成土钉墙复合体，显著提高了边坡整体稳定性和承受坡顶超载能力；(2)钉长较短，施工设备简单；(3)随基坑开挖逐次分段实施平行作业，单独作业时间少；(4)成本低；(5)土钉墙本身变形很小，对邻近建筑影响不大；(6)适于地下水位以上有一定粘性的杂填土、粘性大和非松散砂土边坡，但不适于软土边坡。2 岩土注浆技术2.1 岩土注浆材料技术的应用与发展(1) 水泥注浆材料超细水泥。普通水泥最大颗粒尺寸很难灌入渗透系数低的砂土的裂隙。我国目前已经能够生产的超细水泥，进入到世界先进行列，并在浙江黄潭水库大坝、广州地铁工程抗渗堵水注浆中取得良好效果。高水速凝材料。高水速凝材料是英国最早研究成功的新型水硬性凝胶材料， 主要成分是硫铝酸盐，具有结石体含水率高，与化学浆液相比成本低。高水速凝材料一般由甲料和乙料组成。甲料配方为：硫铝酸盐水泥熟料、柠檬酸、水。乙料配方为：石膏、生石灰、膨润土、碳酸钠、水。我国在90年代建成高水速凝材料生产线，并在井筒壁后注浆 巷道式充填采矿法中得到应用。(2) 化学注浆材料酸性水玻璃浆材。酸性水玻璃浆是一种无毒性、不污染环境，料源充足，造价低，施工方便的浆液材料，在我国北方碱性土质地区，尤其是在粉细砂加固工程中得到应用，但在南方酸性土质的注浆不明显。为了扩大酸性水玻璃的应用范围，探寻取代水泥碱性水玻璃的浆液材料，河南省水科所等单位在北京地铁酸性水玻璃固砂取得成功经验的基础上，针对酸性土质条件，研究了乳液型强酸性水玻璃和高抗渗性能的强酸性水玻璃浆液的配制方法及参数分析，认为酸性水玻璃、弱酸性水玻璃在加入特殊物质后，缩短了凝胶时间；乳液型强酸性水玻璃中加入一种廉价的弱碱性物质，注入酸性地层后，不定时凝固，获得较高抗压强度和可靠的稳定性。2.2 岩土注浆工艺的应用与发展(1) 高压喷射注浆技术高压喷射注浆技术是利用压缩空气流保护的高压水射束，对土体进行冲切切割，升扬置换作用，同时灌注水泥浆液，使之形成理想性状的凝结体。该施工流程为：钻孔、放入喷射管、按要求进行旋、定、摆喷射和提升。高压喷射注浆技术工艺具有以下特点：该工艺克服了静压注浆技术形成凝结体的形状，范围不可控的缺点，根据工程需要通过定、摆、旋喷施工工艺可在地下形成板墙(常用于防渗工程)，桩体(常用于加固工程) 及各种组合形式的凝结体，其抗压强度可达到5-15兆帕,渗透系数小于10-6 cm/s。2.3 静压注浆技术静压注浆又称劈裂灌浆，上海地区又称压密灌浆。在软土地基中进行静压注浆施工，是利用劈裂作用机理，即用压力注入比重较大的水泥浆或水泥砂浆，在压力传递作用下，灌入的浆液沿地基应力场中的最小主应力面或弱应力分布区劈裂、延伸。所形成的浆脉状或不规则形状的凝结体，对周围土体具有挤压和密实作用，使土体的孔隙减小，压缩模量增加。浆液凝结体在土体中起到骨架作用， 从而达到提高地基承载力，减少沉降变形的目的。静压注浆的特点是施工简捷、工期短、成本低。静压注浆既可用于地基加固工程， 又可用于基坑止水帷幕工程。2.4 特殊注浆技术桩侧、桩底后压浆技术。桩基扩底注浆是利用桩底小主应力的分布规律和劈裂注浆原理，以注浆液的压力有控制性地将桩底地基岩土劈开，然后注入浆液，与岩土体产生固结，从而改善桩底的内部应力状态，提高桩底地基岩土的稳定性和承载力。与普通灌桩相比，单桩承载力提高，改善桩的抗震性和抗拔性，可将长桩改短桩，减少钻进量，可减少承台数量。目前，北京许多高层建筑桩基施工中，都采用该工艺，如近期综地公司承接的金晖家园桩基工程，望京科技大厦桩基工程都设计采用该工艺技术，取得了理想效果。煤层灭火注浆。煤炭具有自燃的可能性。为了防止自燃和对地下燃煤层进行灭火，国内外采用注浆封闭技术来解决这一问题，即用人为方法，喷注一种或几种浆液，堵塞裂隙或覆盖矿床表面，断绝矿体与氧气的接触，或采用注浆建造隔离帷幕，达到阻燃灭火的目的。树根桩加固技术。树根桩对于已建建筑物的地基加固纠偏具有独特的作用，效果显著。树根桩是一种中小直径的钻孔灌注桩，通常在钢管的导向下，用旋转法钻进，钻孔直径100-250 mm。直径较小时，可放入一根钢筋，对于较大直径的桩，用几根钢筋组成钢筋笼，成孔后，下注浆管，将配制好的砂、砾石灌入孔内，采用注浆泵以较低压力将水泥泵入孔内，边振边拔管，边补填骨料，最后成桩。由于树根桩可以任意角度倾斜，桩群形成如树根，因而得名。其突出优点是能够最大限度地保持结构物与地基之间原有的平衡状态，保证在加固地基的同时，又不破坏地基土对结构物的支撑作用。树根桩的三维结构增加了地基的刚度，可使基础的沉降大大降低，树根桩在施工时无振动，不需要笨重的设备，不影响建筑物的正常使用。因而，在地基加固领域内是有广阔的发展前途。综地公司在2000年承接施工的北京克拉玛依宾馆地基加固工程采用树根桩加固技术取得了良好的加固效果。3 结束语岩土锚固技术自上世纪以来，取得了长足进步在科技创新的今天，其技术还不能满足工程实践的要求因此，应在国内外已有成果的基础上，大力推进理论研究和工程应用的发展和创新。参考文献1 刘军林.注浆