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北京昶坤建筑工程有限公司,建筑業迅速發展,建筑工程質量逐年提高,但工程質量事故還時有發生,造成了許多不應有的損失。這是由于各地區的工程地質條件不同,土層分布、土的物理力學性質不同,既使同一建筑場地,往往土質也不均勻,在進行工程勘、工程設計與施工中,如果對地基條件掌握不全,處理不當,就可能導致事故的發生,這些都會給和人民造成不應有的損失。因此,準確分析事故,合理地處理事故,是當前建筑業亟待解決的一個大問題。目前對已建建筑物的加固處理的方法有許多種,但常用的有以下種:
注漿加固是一項針對軟弱地基,地基穴洞缺陷,地基沉降,糾正建筑物和建筑物偏斜的基加固技術。地基存在某些缺陷而造成地基下均勻沉降,對上部結構的結構性構成了嚴重危險。為了防止地基繼續不均勻沉降,可通過專業機械設備成孔并將一定稠度水泥漿液注入到天然地基重進行加固。灌漿加固地基的實質是通過一定的壓力將可固化的化學漿液或水泥漿液注入地基土的裂縫或孔隙,以改善地基的物理力學性能。壓力灌溉又分為靜力灌溉和高壓灌溉兩大類。前者對地基土的擾動較小,適宜于加固已建房屋的地基;后者有效半徑比較大,適宜于需大幅度提高地基承載力和對防滲漏有較高要求的地基或基坑加固。壓力灌溉一般是對地基垂直鉆孔,在孔內灌注漿液。在注漿孔附近一定影響半徑范圍內,固化的漿液和土顆粒凝固成圓柱狀的固結體。該固結圓柱體的抗壓強度和抗壓縮變形能力高于未灌漿的土體,密布排列的固結圓柱體形成了群樁效果,高了地基的承載力。適用范圍:1.不均勻沉降的建筑物,構建物,地基注漿加固和糾偏處理;2.公路路基不均勻沉降3.地鐵隧道注漿加固1 復合注漿施工技術的特點 (1)復合注漿適用加固地層范圍廣,既可適用于加固滲透性大的地層(如砂卵石層),又可適用于滲透性較差地層(如粘土、粉土和粉細砂層),還可以用來加固溶巖地層的地下溶洞和溶蝕裂隙。復合注漿法既能形成較高強度的旋噴樁固結體,又能通過滲透、劈裂和擠密的方式提高巖土層的強度。 (2)復合注漿適用加固工程范圍廣,可用于對既有建筑物(如房屋、公路、橋梁)地基基礎進行加固,也可用于樁基(如大口徑鉆孔樁、挖孔樁)缺陷的加固處理。 (3)復合注漿漿液擴散范圍大,不僅對高壓噴射流噴射破壞土體的極限范圍之內土體進行置換加固,而且對噴射破壞土體的極限范圍之外的土體以充填、滲透、擠密和劈裂等方式進行注漿加固,在成樁的同時對地基土有灌漿加固作用。 (4)復合注漿能定向定位。能形成連續的圓柱狀的旋噴樁體,旋噴樁直徑為400mm—1200mm,其注漿固結體頂部無收縮,與原基礎混凝土或樁混凝土結合緊密。能直接承受上部荷載,并將荷載傳遞到深層土層中去,保證荷載傳遞均勻、有效;復合注漿形成旋噴樁的單樁承載力較高。 (5)復合注漿形成的旋噴固結體強度較高,且固結體強度可根據設計需要通過改變漿液材料和工藝參數來進行調節。 (6)復合注漿鉆孔施工口徑較小,對既有建筑物基礎和地面損害和擾動很小,可調節漿液凝固時間施工期建筑物附加沉降小。經濟可靠,且耐久性好。 2 復合注漿加固既有建筑物地基的施工順序 2、1 注漿鉆孔施工 對既有建筑物地基進行加固時,先采用地質鉆機鉆穿既有建筑物原基礎或承臺,然后根據設計注漿深度要求,選擇采用地質鉆機或高壓旋噴鉆機鉆孔到設計深度。一般以土層或強風化巖層作為注漿持力層時可采用高壓旋噴鉆機直接鉆孔,若以中風化以上巖層作為注漿持力層時需先采用地質鉆機鉆至終孔,若地層中有卵礫石層也需采用地質鉆機鉆孔。鉆孔孔徑一般開孔為llOmm,終孔直徑為91mm,鉆孔垂直度保證<1%。對巖層或混凝土層采用金剛石鉆頭鉆進,對卵礫石地層采用合金鉆頭鉆進行,采用泥塞漿護壁或套管護壁,鉆孔后需保證鉆孔不跨孔不堵塞。 2、2 建立孔口注漿裝置 注漿鉆孔施工完成以后,在注漿孔口建立注漿裝置。孔口注漿裝置需既滿足靜壓洼漿要求又滿足高壓旋噴注漿管可以從其中下鉆的要求。孔口注漿裝置可采用單管接頭式或混合器式,單管接頭式用于單液注漿,混合器式用于雙液注漿。孔口注漿裝置采用預埋設的方式固定在注漿孔口,采用水泥漿或水泥水玻璃漿液將孔口裝置與鉆孔之間的間隙固定密封。 2、3 采用高壓旋噴注漿方式進行注漿 孔口注漿裝置埋設1—2天后,先采用高壓旋噴注漿方式進行旋噴注漿,旋噴注漿需按設計規定的工藝參數(噴射壓力、速度、旋轉速度、漿液水灰比)進行注漿,將注漿管分段下人孔底,每段注漿鉆桿需連接緊密并采用麻絲密封。旋噴注漿按從下而上的方式。為了減小建筑物的附加沉降,旋
噴一般采用單管旋噴注漿方式,下鉆時盡量快速且盡量小壓力小流量噴水,旋噴時采用不噴水而直接噴漿一遍的方式,在底部和頂部需噴漿2遍。在對建筑物進行糾偏加固時,為加速漿液凝固,有時采用先噴一遍水泥漿液后噴射一遍水玻璃的方式,進行雙液旋噴。 2、4 采用靜壓注漿方式進行注漿 高壓旋噴注漿結束后,利用孔口注漿裝置封住孔口進行靜壓注漿,通過靜壓注漿可以擴大漿液的注入范圍,防止旋噴固結體收縮從而增加旋噴體與原基礎混凝土結合緊密性。靜壓注漿開始時采用較稀的漿液和較低的注漿壓力,隨后逐漸增加漿液濃度及加大注漿壓力,直至設計注漿量和注漿壓力為止。一般靜壓注漿在漿液終凝前需進行2—3次灌注。靜壓注漿可以采用單液也可采用雙液注漿。 2、5 封孔 靜壓注漿結束后,若注漿孔口冒漿,需對孔口進行封閉處理,防止漿液流出。若注漿結束后孔內漿液有流失需補灌漿液到注漿孔內漿液飽滿為止。復合注漿順序有時需根據實際情況進行調整,有時需采用先靜壓注漿后高壓旋噴注漿的方式進行注漿。 3 復合注漿的施工方法 3、1 施工準備 (1)組織施工人員:復合注漿法加固地基施工時,設備班需配備施工隊長、工程技術人員、高壓泵工、電工、修理工各1人,鉆工3—6人,注漿工4人,共12—15人。(2)現場施工前準備:施工前應組建隊伍、清理施工場地、作好機械檢修和保養、布置好孔位、以及搭設工棚、備好材料等。(3)確定施工程序:①鉆孔:按設計鉆孔到一定深度,鉆孔孔徑為91(或101)mm,垂直度保證<1%。②建立孔口灌漿裝置:孔口灌漿裝置需滿足靜壓灌漿要求,又需滿足高壓旋噴注漿管可以從其中下鉆的要求。③采用高壓旋噴注漿法進行噴射注漿,注漿從下而上,在既有建筑物地基加固中一般采用單管旋噴方式注漿。在缺陷樁基加固中,先噴高壓清水一遍到三遍后再注漿。④高壓旋噴注漿結束后,利用孔口注漿裝置封孔進行靜壓注漿,靜壓注漿可以采用單液也可采用雙液注漿,根據需要,漿液終凝前可進行多次灌注。⑤注漿結束后,若注漿孔口冒漿,需對孔進行封閉處理,防止漿液流出。(4)復合注漿施工中出現問題的處理:①注漿深度大時,易造成上粗下細的固結體。影響固結體的承載能力,因而需在深度大的地層中注漿時采用增大壓力或降低速度的方式補救。②當發現返漿量不足或不返漿時,可采用降低速度或復噴方式處理。③當冒漿量過大時,可采用提高注漿噴射壓力、縮小噴嘴直徑的方式處理。④在既有建筑物基礎加固處理時,為防止產生附加沉降,施工時應跳孔施工,同時應在漿液中加速凝劑或采用雙液旋噴注漿。⑤靜壓注漿時如出現冒漿,可采用多次灌注的方式進行注漿,待次灌注的漿液終凝堵塞冒漿通道后再進行第二次注漿。同時注意將孔口注漿裝置與孔壁密封牢靠,防止漿液從孔口冒出。 3、2 復合注漿的施工工藝 (1)單管法復合注漿。單管法復合注漿是利用鉆機把安裝在注漿管(單管)底部側面的特殊噴嘴,置人土層預定深度后,用高壓泵等裝置,以大于是20Mpa的壓力,把漿液從噴嘴中噴射出去沖擊破壞土體,同時借助注漿的旋轉和運動,使漿液與從土體中崩落下來的土攪拌混合。然后進行靜壓注漿,使漿液進一步擴散。漿液經過一定時間凝固,便在土中形成圓柱狀固結體。(2)二重管法復合注漿。二重管法復合注漿是使用雙通道的二重注漿管,將二重注漿管鉆到土層的預定深度后,通過在管底部側面的一個同軸雙重噴嘴,同時噴射出高壓漿液和空氣兩種介質的噴射流沖擊破壞土體。即以高壓泥漿泵等高壓發生裝置噴射出20Mpa以上壓力的噴液,從內噴嘴中高速噴出,并用0.7Mpa左右壓力把壓縮空氣從外嘴中噴出。在高壓漿液和它外圈環繞氣流的共同作用下,破壞土體的能量顯著增大,噴嘴一面噴射一面旋轉和。然后以大于是0.3MPa一2.0MPa的壓力進行靜壓注漿,使漿液進一步擴散。后在土中形成圓柱狀固結體。(3)三重管法復合注漿。三重管法復合注漿是使用分別輸送水、氣、漿三種介質的三重注漿管。在以高壓泵等高壓發生裝置產生20Mpa以上的高壓噴射流的周圍,環繞一般0.7Mpa左右的圓筒狀氣流,進行高壓水噴射流和氣流同軸噴射沖切土體,形成較大的空隙,再另由泥漿泵注入壓力為2MPa—5MPa的漿液填充,噴嘴作旋轉和運動。然后以大于是0.3MPa—2.0MPa的壓力進行靜壓注漿,使漿液進一步擴散。后便在土中凝固為直徑較大的圓柱狀固結體。
適用范圍
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高壓旋噴樁適合用于飽和土質及含水率較高的土質提高巖土地基承載力或止水帷幕的作用。噴射形式有擺噴,定噴,及旋噴,鉆機常用類型有單管單噴,單管雙噴,雙重管旋噴。
① 高壓噴射注漿法適用于處理淤泥、淤泥質土、流塑、軟塑或可塑黏性土、粉土、砂土、黃土、素填土和碎石土等地基。
(2) 當土中含有較多的大粒徑塊石、堅硬黏性土、含大量植物根莖或有過多的有機質時,對淤泥和泥炭土以及已有建筑物的濕陷性黃土地基的加固,應根據現場試驗結果確定其適用程度。應通過高壓噴射注漿試驗確定其適用性和技術參數。
(3) 高壓噴射注漿法,對基巖和碎石土中的卵石、塊石、漂石呈骨架結構的地層,地下水流速過大和已涌水的地基工程,地下水具有侵蝕性,應慎重使用。
(4) 高壓噴射注漿法可用于既有建筑和新建建筑的地基加固處理、深基坑止水帷幕、邊坡擋土或擋水、基坑底部加固、防止管涌與隆起、地下大口徑管道圍封與加固、地鐵工程的土層加固或防水、水庫大壩、海堤、江河堤防、壩體壩基防滲加固、構筑地下水庫截滲壩等工程。[1]
施工準備編輯
1. 材料、成品、半成品、構配件進場驗收和復試要求
(1) 高壓噴射注漿法所用灌漿材料,主要是水泥和水,必要時加入少量外加劑。
(2) 高壓噴射注漿所采用的水泥品種和標號,應根據環境和工程需要確定,一般情況下,宜采用強度等級為42.5級的普通硅酸鹽水泥,可根據需要加入適量的外加劑及摻合料。使用其他水泥注漿時應得到設計許可。 (3) 注漿所用水泥應符合《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》GB 175—1999中的規定。 (4) 高壓噴射注漿用水泥必須符合質量標準,應嚴格防潮和縮短存放時間,施工過程中應抽樣檢查,不得使用過期的和受潮結塊的水泥。 (5) 攪拌水泥漿所用的水,應符合《混凝土拌合用水標準》JGJ 63—89的規定。 (6) 高壓噴射注漿一般使用純水泥漿液。在特殊地質條件下或有特殊要求時,根據工程需要,通過現場注漿試驗論證可使用不同類型漿液。如水泥砂漿等。 (7) 根據需要可在水泥漿液加入粉細砂、粉煤灰、早強劑、速凝劑、水玻璃等外加劑。
2.主要施工機具、設備 (1) 高壓噴射注漿法所用施工機具設備,有國產設備和進口設備。施工用主要設備機具有:地質成孔設備,攪拌制漿設備,供氣、供水、供漿設備,噴射注漿設備,控制測量檢測設備。 1) 地質成孔設備:地質鉆機、潛孔鉆機、沖擊回轉鉆機、水井磨盤鉆機、振沖設備等。 2) 攪拌制漿設備:攪灌機、攪拌機、灰漿攪拌機、泥漿攪拌機、高速制漿設備等。 3) 供氣、供水、供漿設備:空壓機、高壓水泵、高壓漿泵、中壓漿泵、灌漿泵等。 4) 噴射注漿設備:高壓噴射注漿機、旋擺定噴裝置、噴射管噴頭噴咀裝置等。 5) 控制測量檢測設備:測量儀、測量尺、水平尺、測斜儀、密度儀、壓力表、流量計等。 (2) 根據工程需要和場地地質條件選用施工機具設備。
3. 施工現場(作業條件)要求 (1) 平整場地,地面和地下可移動障礙,應采取防止施工機械失穩的措施。 (2) 建齊施工用的臨時設施,如供水、供電、道路、臨時房屋、工作臺以及材料庫等。 (3) 施工平臺應做到平整堅實,風、水、電應設置專用管路和線路。 (4) 施工單位應制定環境保護措施,施工現場應設置廢水、廢漿處理和回收系統。 (5) 施工現場應布置開挖冒漿排放溝和集漿坑。 (6) 施工前應測量場地范圍內地上和地下管線及構筑物的位置。 (7) 基線、水準基點,軸線樁位和設計孔位置等,應復核測量并妥善保護。 (8) 機械組裝和試運轉應符合操作規程規定。 (9) 施工前應設置標志和保護措施。
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