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化學(xué)灌漿在軟土地基加固中的應(yīng)用 本文檔格式為 WORD,感謝你的閱讀。 內(nèi)容摘要:本文結(jié)合工程實例,介紹化學(xué)灌漿在土洞、溶洞等軟土地基加固處理的施工技術(shù)及其施工注意事項;該土洞、溶洞經(jīng)化學(xué)灌漿加固處理后,其復(fù)合地基承載力得到大幅度提高,與鉆孔灌注樁相比,具有工程成本低、工期短等優(yōu)點。 關(guān)鍵詞:土洞、溶洞軟弱地基土, 化學(xué)灌漿加固處理,復(fù)合地基承載力提高,工程成本低,工期短 TU44 A Abstract: combining with engineering examples, this paper describes chemical grouting in the earth hole and caves of soft soil foundation reinforcement of construction techniques and construction attention; The earth hole, cave by chemical grouting reinforcement, the composite foundation bearing capacity was increased greatly compared with bored piles, has engineering cost is low, the short time, etc. Keywords: earth hole, cave weak foundation soil, chemical grouting reinforcement, composite foundation bearing capacity increase, engineering, low cost, short time limit 1 前言 柳州鋼鐵(集團)公司擬建的煉鐵廠噴煤主廠房占地面積約為 2621m2 ,樓高 9 層,基礎(chǔ)采用筏板基礎(chǔ),結(jié)構(gòu)設(shè)計采用磚混結(jié)構(gòu),持力層采用第 層紅粘土,由廣西鋼鐵設(shè)計院設(shè)計;該噴煤主廠房東南段在孔深 8.0 13.5m 存在土洞, 14.40 20.40m 存在溶洞,土洞、溶洞的水平投影呈橢圓形,其規(guī)模:長軸 短軸約為 8.06.0 m2 ,土洞與溶洞相互貫通;孔深在 20.90 21.90m 為規(guī) 模較小的溶洞,水平投影呈橢圓形,長軸 短軸約為 2.01.0 m2 ,以下為微風化白云巖,洞內(nèi)均為軟塑可塑狀粘土所充填。該層地基土承載力fak=60kPa,未能滿足設(shè)計地基土承載力( fak180kPa )的要求,需要對其進行化學(xué)灌漿加固處理,使其承載力達到設(shè)計要求。受柳州鋼鐵(集團)公司委托,我院承擔對該軟弱地基土分布范圍內(nèi)的微風化白云巖以上的土洞、溶洞進行化學(xué)灌漿加固處理。本次化學(xué)灌漿加固施工耗時 15天,共完成灌漿孔 21個,累計鉆灌進尺 351.58m,其中土層(含土洞)307.80m,基巖(含溶洞) 43.78m,消耗水泥 192.00t,水玻璃 58.00 t。經(jīng)檢測,該層地基承載力由 60kPa 提高到190kPa,工程質(zhì)量滿足設(shè)計要求。 2 工程地質(zhì)特征與土洞、溶洞發(fā)育特征 2.1 工程地質(zhì)特征 根據(jù)工程地質(zhì)勘察資料,該場地內(nèi)巖(土)層特征自上而下依次為: ( 1)雜填土:雜色、由碎石、磚塊、灰渣、粘土等組成,結(jié)構(gòu)松散,層厚 1.0 2.0m。 ( 2)可塑狀紅粘土:黃淺黃色、紅黃色,土質(zhì)均勻,稍濕,呈可塑狀,層厚 1.5 2.0m,埋深 2.0m;地基土承載力 fak=120kPa。 ( 3)硬塑狀紅粘土:黃淺黃色、紅黃色,土質(zhì)均勻致密,呈硬塑狀,巖心呈圓柱狀,手指用力壓之變形?。粚雍?5.0 6.0m,地基土承載力 fak180kPa ,具低壓縮性。 ( 4)微風化白云巖:淺灰色,細晶結(jié)構(gòu),巖石質(zhì)地堅硬、性脆,斷口新鮮,揭露厚度 4.50m,頂板埋深 13.60m。 2.2 土洞、溶洞發(fā)育特征 根據(jù)工程地質(zhì)勘察資料, ZK16、 ZK16-2、 ZK16-3 等孔分別在孔深 8.00 13.50m、 8.50 16.80m 和 8.00 13.50m遇土洞 ,其中 ZK16 號孔在孔深 14.70 20.40m 和 20.9021.90m 遭遇溶洞。土洞、溶洞均為充填洞,其特征見表 1。 土洞、溶洞發(fā)育特征表 1 3 化學(xué)灌漿加固處理設(shè)計要求 ( 1)采用水玻璃水泥系漿液對該建筑物地基范圍內(nèi)的土洞、溶洞內(nèi)充填物及其周圍土體的裂隙通過高壓化學(xué)灌漿加固處理使土體劈裂、擠壓、密實、固結(jié),形成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的、強度高的復(fù)合地基土。 ( 2)洞體充填物經(jīng)灌漿加固處理后其承載力標準值fak180kPa 。 ( 3)在下伏基巖與溶洞之間形成一道水泥 封隔帶,封堵基巖與溶洞相互聯(lián)系的地下水通道,使其不再受地下水運動的影響,確保地基土的穩(wěn)定。 4 化學(xué)灌漿加固施工技術(shù) 4.1 化學(xué)灌漿加固施工工藝流程 其施工工藝流程圖:布設(shè)測量觀測點及建立合理測量觀測網(wǎng) 灌漿孔的布設(shè) 鉆機就位安裝、成孔 安放灌漿管 壓水沖洗 漿液配制 雙液法灌漿 測量跟蹤觀測與監(jiān)控 灌漿量達到設(shè)計值或灌漿壓力滿足設(shè)計值并持續(xù)一定時間 起拔灌漿管 沖洗機具 驗收合格后交付甲方使用。 4.2 灌漿加固施工技術(shù) ( 1)測量觀測點布設(shè)和施工測量監(jiān) 控:施工前,在灌漿施工附近的礦槽通廊設(shè)置測量觀測控制點 5 個,建立合理的測量觀測網(wǎng)。在灌漿加固處理過程中對礦槽通廊進行跟蹤測量觀測與監(jiān)控;當觀測點數(shù)據(jù)發(fā)生變化時,及時調(diào)整灌漿技術(shù)參數(shù)或改變灌漿位置直到軟弱地基土灌漿加固后承載力滿足設(shè)計要求為止,避免灌漿加固周圍的建筑物因灌漿局部抬升量過大而開裂。 ( 2)化學(xué)灌漿加固處理范圍:根據(jù)工程地質(zhì)勘察資料和有關(guān)施工規(guī)范要求,灌漿加固范圍:縱向自溶洞底板以下0.5m(微風化白云巖 )至土洞頂板以上 1.0m;橫向按漿液有效擴散半徑進行控制,通常為土洞外周 0.6 1.0m。 ( 3)灌漿孔的布設(shè):根據(jù)有關(guān)施工規(guī)范及結(jié)合以往施工經(jīng)驗,灌漿孔沿土洞、溶洞周圍布置,灌漿孔間距約為0.8 1.0m。 ( 4)施工順序:灌漿加固施工順序:先四周,后中間,自下而上逐段進行;但考慮到土洞規(guī)模大,成孔施工難,先對上部土洞進行灌漿加固處理,后進行下部溶洞灌漿加固。 ( 5)成孔技術(shù):灌漿孔選用 GY-1 型鉆機成孔,對不屬處理孔段,采用沖擊法成孔,成孔直徑通常為 130mm 和110mm ,基巖采用硬質(zhì)合金清水鉆進。土層則采用沖擊成孔,成孔過程中應(yīng)注意觀察土層情況變化, 準確記錄土洞和溶洞頂、底板位置及洞內(nèi)充填物等情況。 ( 6)灌漿量的估算:灌漿加固處理的體積是自溶洞底板以下 0.5m 至土洞頂板以上 1.0m 及其周圍土層的空洞和孔隙體積,灌漿量可按下式進行計算: Q=KVmn 式中 Q 預(yù)計灌漿量, m3; K 漿液損耗系數(shù),可取 1.15 1.25; m 漿液結(jié)石率 ,可取 80% 90%; V 灌漿加固體積, m3; 漿液充填系數(shù),可取 85% 95%; n 受灌地層的孔隙率,根據(jù)地質(zhì)資料,土層 n=40%65%, 圓礫及卵石層 n=40% 65%,溶洞內(nèi)充填物 n=80%95%。 根據(jù)計算所得的灌漿量和設(shè)計漿液配合比,可以估算出水泥和水玻璃的用量。 ( 7)灌漿材料及漿液配制 灌漿材料水泥:強度等級 32.5MPa 的普通硅酸鹽水泥;外摻劑:波美度 35 45、模數(shù) 2.4 3.4 的水玻璃;生產(chǎn)用水:廠區(qū)自來水。 漿液配制:水泥漿液的配制:采用機械現(xiàn)場攪拌,水灰比 W: C=1: 1 0.8:1,攪拌均勻;水玻璃溶液的配制:用清水稀釋濃水玻璃至適當濃度以供施工用,其摻入量應(yīng)根據(jù)施工實際情 況經(jīng)現(xiàn)場試驗后確定,通常情況下其摻入量為水泥用量的 20 30%,特殊情況如地表冒漿,摻入量為水泥用量的 40%左右,以縮短漿液的膠凝時間,控制漿液的無效半徑。 ( 8)灌漿方法和技術(shù)參數(shù)的選擇 灌漿方法:本次化學(xué)灌漿加固采用雙液法、自下而上逐段拔管進行,即用泵分別將配制好的水泥漿液和水玻璃溶液抽送經(jīng)高壓膠管、注漿管和三通接頭,并于注漿管混合,形成混合液;混合液在泵壓作用下經(jīng)灌漿管壓入軟土中,排除土體中的空氣和水,并與土體中固體顆粒膠結(jié)、硬化;當某一灌漿段的灌漿量達到設(shè)計漿量時或灌漿壓力達到設(shè)計灌漿壓力并持續(xù) 30min,結(jié)束該段灌漿,將灌漿管往上提0.4 0.5m,繼續(xù)進行上一灌漿段的灌漿,直至土洞頂板上部1.0m 為止。 灌漿壓力的選擇:灌漿允許壓力值 P 可按下式進行估算: P=1/10KH 式中 P 灌漿允許壓力, kgf/cm2; K 系數(shù),可采用 1 5; 受灌地層地的容重, t/m3; H 灌漿段上面土的厚度, m。 實際生產(chǎn)中經(jīng)灌漿試驗后,灌漿起始壓力選擇 0.40.8MPa(即 4 8 kgf/cm2);但當原工程勘察孔(灌漿施 工時作為排水、排氣孔)被堵死后,土洞、溶洞內(nèi)的流塑可塑狀粘土無法排出,即灌漿結(jié)束前采用高壓灌漿,洞內(nèi)內(nèi)的流塑可塑狀粘土在高壓劈裂作用下得到進一步的壓密、劈裂,使水泥漿液貫穿其中,施工中采用的灌漿壓力 2.02.5MPa。 4.3 施工注意事項 ( 1)成孔施工中,應(yīng)設(shè)專人對成孔質(zhì)量負責如灌漿孔位置及深度,準確記錄土洞、溶洞的頂板、底板位置等。 ( 2)灌漿施工過程中,應(yīng)設(shè)專人負責灌漿質(zhì)量,如水泥漿的水灰比、灌漿量、灌漿壓力、漿液的配比和灌漿管提升等控制和記錄;同時還設(shè)專人觀察沉 降基礎(chǔ)和附近地面情況,如發(fā)現(xiàn)異常情況(如地表冒漿或地板開裂等現(xiàn)象,應(yīng)立即停止灌漿;待查明事故原因后方能繼續(xù)施工。 ( 3)在灌漿加固施工過程中,測量工程技術(shù)人員必須實行跟蹤觀測與監(jiān)控,并將測量觀測結(jié)果及時向工程負責人匯報,以便及時調(diào)整灌漿施工方案,選擇合理的灌漿參數(shù),避免抬升量超過設(shè)計要求。 ( 4)在灌漿施工前,應(yīng)對灌漿施工的機械設(shè)備進行檢查,確保其運行正常,避免因機械故障導(dǎo)致灌漿管堵塞或發(fā)生其它事故。 ( 5)在灌漿施工中,如發(fā)現(xiàn)地表冒漿或附近建筑物(礦槽通廊)有抬動現(xiàn)象,應(yīng)立即 停止灌漿施工,待查明事故原因和采取有效預(yù)防措施后方能繼續(xù)施工,確保灌漿施工安全。 ( 6)為了有效地控制漿液的擴散半徑,減少灌漿材料的浪費。在進行土洞、溶洞外圍的灌漿施工中,既要保證土洞、溶洞與其周圍土體的灌漿加固厚度,又要合理控制漿液的擴散半徑;在進行土洞中間灌漿施工中,宜采用加大外摻劑的用量,縮短混合漿液的膠凝時間,合理控制漿液的擴散半徑,降低工程成本,同時采用高壓灌漿,又能使洞內(nèi)軟土得到進一步的劈裂、壓密,形成的復(fù)合地基土的承載力大幅度提高。 5 化學(xué)灌漿加固效果檢測 化學(xué) 灌漿加固處理完成 3 天后,由建設(shè)單位委托有相應(yīng)檢測資質(zhì)的檢測單位采用鉆探取芯和原位測試等手段進行檢測。檢測結(jié)果:從鉆探取芯看,土洞從孔深 8.00m 到基巖面,洞高 3.50 5.60m,洞內(nèi)充填物為粘土水泥混合物,是經(jīng)化學(xué)灌漿加固處理后形成的復(fù)合土層,呈硬塑狀。 從取上巖芯看,灌漿加固后水泥漿多呈脈狀、網(wǎng)狀、團塊狀貫穿其中,局部呈 10 15cm 短柱狀。脈狀水泥一般 1.50 2.00cm不等, 10.2 11.15m 段多處出現(xiàn)達 15 30cm 柱狀水泥,水泥漿液固結(jié)良好;檢 2 孔于 19.00 22.08m 遇溶洞,洞高3.08m,洞內(nèi)被水泥粘土所充滿,其中在 19.00 19.30m、20.50 21.30m 孔段為純水泥(未完全固結(jié)),其它孔段為粘土水泥混合物,呈可塑硬塑狀。原位測試結(jié)果:土洞內(nèi)充填物每貫入 30cm 錘擊數(shù) 8 13擊,承載力標準值fak190kPa ,溶洞內(nèi)充填物錘擊數(shù) 7 9 擊,承載力標準值fak190kPa ,滿足設(shè)計要求。 6 施工體會 ( 1)該土洞、溶洞內(nèi)充填物經(jīng)化學(xué)灌漿加固處理后,形成的復(fù)合地基承載力標準提高明顯,灌漿加固效果顯著。 ( 2)本工程灌漿加固施工與鉆(沖)孔灌注 樁相比,具有施工設(shè)備簡單、操作方便、易于控制,且工程成本低、工期短等優(yōu)點。 ( 3)灌漿加固施工中,局部地段仍出現(xiàn)較多的地表冒漿,造成灌漿加固成本高,如何有效地調(diào)整水泥 水玻璃混合漿液的初凝時間,有效地控制漿液的擴散半徑,減少材料的浪費,降低工程成本,仍是我們今后生產(chǎn)實踐中值得探索的問題。 作者簡介:田錦文( 1954 年),男(漢族),廣西南丹人,廣西水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院分院長,政工師,主要從事巖土工程勘察、軟土加固、基坑支護、地質(zhì)災(zāi)害勘查與治理等工程施工管理與指導(dǎo)工作。 閱讀相關(guān)文檔 :論當前房地產(chǎn)行業(yè)企業(yè)管理存在的問題及建議 橋梁工程鉆孔灌注樁施工 “ 堵管 ” 事故的多種處理方法 淺談住宅小區(qū)中心花園景觀設(shè)計 關(guān)于當前城建檔案信息化建設(shè)的思考 市政道路瀝青路面平整度的施工質(zhì)量控制 Hanbamtota 國際機場跑道瀝青混凝土施工質(zhì)量控制淺析
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