軟土地基雙液注漿工法

雙液注漿工藝是在軟土地基注漿加固的基礎(chǔ)上發(fā)展和新的突破。

該工藝克服了注漿加固過程中引起的土體擾動，軟化效應(yīng)。達到了在超載地面下控制地下施工掘進引起的沉降的良好實效，并能使土體沉降穩(wěn)定時間大大縮短，該新工法在盾構(gòu)穿越石洞口電廠輸煤棧橋時控制沉降的地基處理工程中取得了良好效果。并不斷推廣應(yīng)用于市政建設(shè)和各項建筑工程施工中。

該工藝于1988年6月結(jié)合工程實例進行探索研制，運用合理多樣的施工工藝，經(jīng)過不斷改進歷時2年總結(jié)了一套雙液注漿控制超重荷載情況下，地下施工保護地面建筑的新工藝取得了明顯效果，獲得了重大經(jīng)濟和社會效益，并于1991年通過技術(shù)鑒定，獲上海市科學(xué)技術(shù)進步一等獎。

1 工法特點

1.1雙液注漿工法可以廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)加固工程中，既可適用于軟土地基加固也可以應(yīng)用于巖基斷裂破碎帶的加固。

1.2研制的漿液具有良好的流動性、觸變性和擴散性，漿液初凝快且具可調(diào)性能，能適時提高強度，可以縮短土體沉降穩(wěn)定時間，能克服注漿中引起的擾動和軟化效應(yīng)。

1.3該工法對地下工程施工控制地面不均勻沉降具有簡易靈活，經(jīng)擠實效的明顯效果。

1.4在地面超荷載情況下，地下施工一般難于在短時間內(nèi)控制建筑物下沉趨勢，而雙液注漿具有速凝性能，可以調(diào)節(jié)時間，縮短沉降周期，在瞬時間內(nèi)能起到強化和加固作用，比單液注漿更能達到控制地面建筑下沉。

1.5施工安全簡便、快速，工期短，質(zhì)量好，效果快。

1.6該工法施工設(shè)備儀器體積小，調(diào)動靈活，適用市區(qū)狹窄的施工場區(qū)和不同深度層次要求的加固，對周圍環(huán)境影響小等優(yōu)點。

2 適用范圍

該工法不僅適用于軟土地基加固，也可應(yīng)用于巖基的斷裂破碎帶和堵漏工程，對市政重大建設(shè)項目尤其在市區(qū)建筑群地下施工，對保護重要建筑管線或地下基坑開挖附近的重要管線(如煤氣、電纜大口徑水管等)以及控制不均勻沉降，防止破裂效果尤為明顯。

3 原理

雙液注漿主要具有克服注漿加固中引起的擾動和軟化作用以及縮短固結(jié)沉降，控制沉降的特點，因此當(dāng)雙液漿及時充填到土體中的空隙，尤其是施工機械所造成的建筑空隙中后，由于漿液具有速凝并可在瞬時內(nèi)初凝的特點，因此能起到強化和加固作用，同時注漿過程中漿液流失少而有效充填量提高，及時補充了由諸多原因造成的土體損失。限制產(chǎn)生地基活動發(fā)源處附近的位移，達到未影響建筑結(jié)構(gòu)物之前，減少地面沉降。同時當(dāng)雙液漿在充填土體中的空隙達到一定飽和后，會在壓力作用下逐漸擴散不斷充填空隙，能對周圍土體產(chǎn)生擠壓并劈人土體的薄弱部位，形成交叉網(wǎng)狀凝固體，增強了土的密實度和壓縮模量，擴大了應(yīng)力場，提高了承載能力，從而大大減少了最終沉降量。

4施工順序和工藝流程

4.1施工順序

按工程實際需要對被加固體進行設(shè)計布孔，并按技術(shù)要求照圖施工。

4.1.1按設(shè)計要求鉆孔至設(shè)計深度。

4.1.2孔徑一般為φ91mm左右或垂直孔或傾斜孔。

4.1.3灌入封閉泥漿，從鉆桿內(nèi)灌入，封閉漿液粘度80″左右，井應(yīng)封堵地面裂縫，防止冒漿等。

4.1.4在雙液注漿時應(yīng)先鑿除封頭，接通管路，啟動注漿泵注入孔內(nèi)。

4.2工藝流程

4.2.1按設(shè)計配合比用SM200-1外循環(huán)或高速拌漿機拌和漿液。

4.2.2配制化學(xué)漿液

4.2.3將配制拌和好的化學(xué)漿和水泥漿各送入SS-400攪拌式貯漿桶內(nèi)備用。

4.2.4當(dāng)需注漿時，啟動注漿泵，通過2臺注漿泵2條管路同時接上Y型接頭從孔口混合注入孔底充填擴散到空隙空洞或被加固的土體部位。

4.2.5開啟或關(guān)閉注漿泵時必須先開化學(xué)注漿泵，后關(guān)化學(xué)泵，以免堵塞管路。

4.2.6雙液注漿一般應(yīng)與施工開挖掘進同步進行，及時補充充填建筑和其他原因造成的空隙。

4.2.7注漿過程中應(yīng)盡可能控制流量和壓力，防止?jié){液流失。

圖－2 雙液工法注漿施工步驟

5 材料要求

5.1 A液要求

5.1.1注漿用水應(yīng)是可飲用的河水、井水、及其他清潔水，對含有油脂、糖類、酸性大的水、海水和工業(yè)生活廢水不宜采用。

5.1.2注漿用的水泥應(yīng)采用普通硅酸鹽水泥，水泥標(biāo)號宜為425＃，水泥應(yīng)保持新鮮，一般不超過出廠日期3個月，受潮結(jié)塊者不得使用。水泥的各項指標(biāo)應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)，并附有出廠質(zhì)保單，對礦渣硅酸鹽水泥和火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥不宜于注漿。

5.1.3在滿足強度要求的前提下，可用粉煤灰替代一定量的水泥，摻入量應(yīng)通過試驗確定。

5.1.4為改善漿液性能應(yīng)在漿液拌制好時加入適量外加劑。如KA-l摻入水泥量的0.3～0.5%可提高漿液擴散性和可泵性能。加入約5％的膨潤土可提高漿液的均勻性和穩(wěn)定性，防止固體顆粒分離和沉淀。

5.2 B液要求

5.2.1選購市場上銷售的符合國家質(zhì)量要求的波美度為35°～40°的水玻璃。

5.2.2對選購的水玻璃進行稀釋直至符合要求的濃度備用。

5.2.3對上述兩種A、B液進行合理配制，雙液漿的粘度要求>35″。

比重1.3～1.5

初凝時間2～3min

凝固強度3～4MPa／2h

5.2.4注漿鋼管φ63.5mm或注漿塑料單向閥管和Y型接頭。

6.機具配備

6.1鉆機

普通小型地質(zhì)鉆探機均可適用，如無錫30型、杭州SG2-150等鉆桿一般選用田φ42～50mm。

6.2 SM-200外循環(huán)或高速拌漿機，具有自輸送能力。制備漿液及時迅速，攪拌漿液均勻，維修方便，耐腐蝕。

6.3 SS-400攪拌式貯漿桶，具有過濾雜質(zhì)和大顆粒作用，能保持漿液均勻和不易離析，結(jié)構(gòu)簡捷，維修方便，且貯漿量較大。

6.4 SYB50／50液壓注漿泵具有無級調(diào)速，注漿流量0～50L／min，注漿壓力可以設(shè)定最高值，不會發(fā)生壓力無限上升現(xiàn)象，壓力最高為5MPa，并可壓注粒徑<5mm的砂漿。長時間運轉(zhuǎn)不滲漏，密封性好，安全可靠，適用露天作業(yè)的機械。

6.5 SPQ-850流量壓力自動記錄儀，具有電腦功能，既可顯示流量壓力和總注漿量，又能直接打印出注漿數(shù)據(jù)曲線、孔號、日期等功能。

6.6水泵和污泥泵均為市場出售的常用規(guī)格產(chǎn)品。

7 施工要點

7.1注漿鉆孔應(yīng)采用鉆機成孔，并標(biāo)明注漿孔的設(shè)計角度，用傾斜尺、水準(zhǔn)尺等工具進行調(diào)整鉆機角度，安裝牢固，定位穩(wěn)妥、固定。

7.2各類設(shè)備應(yīng)就近安裝固定管線，不宜搞得過長，以防壓力和流量消耗。

7.3鉆機成孔插入注漿管后應(yīng)封堵孔口及附近的地面裂縫以防冒漿。

7.4對控制建筑物沉降和抬升房基的加固應(yīng)采用垂直孔和傾斜孔相結(jié)合的方法。

7.5對不均勻沉降的加固注漿孔應(yīng)布置在沉降量大的一側(cè)。

7.6對機械推進施工如盾構(gòu)掘進或頂管頂進，應(yīng)把注漿孔布置在軸線上，以充填建筑留下的空隙。

7.7對控制管線沉降地段應(yīng)在管線兩側(cè)按不同注漿深度進行注漿加固。

7.8注漿孔的孔距布置一般取I～2m，并應(yīng)交叉錯位布置。

7.9選定漿液及其配合比，初凝時間長短及漿液強度要求應(yīng)槐加固目的而定。并應(yīng)考慮地質(zhì)，地基，土體空隙大小及地下水等情況在滿足所需目的范圍內(nèi)選定最佳配比要求。

7.10對配制的漿液一般應(yīng)在適宜的時間內(nèi)凝固成具有一定強度的固體。按工程需要，漿液應(yīng)具有可調(diào)性，漿液本身的防滲性和耐久性應(yīng)滿足技術(shù)設(shè)計要求。

7.11注漿過程中應(yīng)注意控制壓力和流量，根據(jù)土層特性和加固目的選用不同注漿參數(shù)，確定流量壓力和注漿量。一般流量為8~12L／min，壓力0.1～0.5MPa，注漿量為被加固體體積的10%～12%左右。

8 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

8.1檢查注漿孔偏差一般應(yīng)不大干o.5cm，孔深誤差應(yīng)小于20cm，飼料度<1%。

8.2抽查漿液粘度一般不小于35″，比重1.4。

8.3控制注漿流量一般為8～l2L／min，壓力0.1～0.5Mpa。

8.4抽查漿液配合比。

8.5核實注漿鉆孔數(shù)量。

8.6掌握漿材的實耗和漿液的注入量。

8.7檢查封閉泥漿、封頂漿是否按施工組織設(shè)計執(zhí)行，了解注漿孔冒漿情況和相應(yīng)的采取措施。

8.8收集孔隙水壓力、地面沉降和水平位移等數(shù)據(jù)。

8.9通過檢測手段如靜力觸探，對比加固前后土體強度指標(biāo)的變化。抽水試驗測定加固體的滲透系數(shù)。現(xiàn)場十字板試驗測定加固體的不排水抗剪強度。標(biāo)準(zhǔn)貫入度測定加固體的力學(xué)性能。鉆孔取樣測定土樣的各項性能指標(biāo)等。

9 勞動組織及安全

主要工種為鉆機工、注漿泵工、漿蔽配制攪拌工、電工理人員等組成。

主要安全問題是鉆機及三角架在施工中和移位時應(yīng)放置平穩(wěn)、牢固，防止傾斜倒塌。其他機電設(shè)備應(yīng)固定就位，不可亂堆放、搬動，電動部分應(yīng)設(shè)置網(wǎng)罩，電箱電線應(yīng)懸掛。

10 效益分析

在軟土地基地下施工中，由于地面開挖、盾構(gòu)掘進、頂管推進、打樁等施工影響造成土體擾動、擠壓流失引起地表沉陷隆起位移、失穩(wěn)等變化，往往影響地下工程正常施工和使用，并會對周圍的建筑、地下管線及其他市政工程設(shè)施造成不同程度的危害，如不采取加固措施則會造成難以估量的損失，因此采用該工藝加固可以保護地面建筑物，減少建筑物和管線的拆建動遷，節(jié)約大量費用。其社會效益和經(jīng)濟效益都是十分明顯的。

11 工程實例

本工藝已廣泛應(yīng)用于各類地下建筑施工中，如石洞口第二電廠進排水隧道施工，盾構(gòu)先后4次穿越石洞口電廠的輸煤棧橋，為保護14m高，每根重200t的棧橋承重立柱，我們采用了壓密跟蹤雙液注漿工藝后，煤棧橋的承重柱相對沉降控制在3%以內(nèi)。絕對沉降量小于3cm，而且在2個月就趨于穩(wěn)定，確保了發(fā)電廠的正常運轉(zhuǎn)，取得了明顯的經(jīng)濟和社會效益。