靜壓注漿技術(shù)在公路工程中的應(yīng)用

靜壓注漿技術(shù)在公路工程中的應(yīng)用

鄭州規(guī)劃12號和15號樓內(nèi)有廢棄防空孔。由于局部坍塌，孔中的積水和沉積物沉積物沉積物。經(jīng)地質(zhì)部門勘察發(fā)現(xiàn):洞壁外側(cè)因長期滲漏、沖蝕作用形成大小不等的空洞、空隙,且普遍存在。經(jīng)設(shè)計部門與建設(shè)單位反復(fù)協(xié)商,并經(jīng)有關(guān)部門批準(zhǔn),采用混凝土灌注洞體,應(yīng)用靜壓注漿技術(shù)對洞外空隙進(jìn)行加固,取得了良好的效果。1工程完成后的工程條件和工程地質(zhì)條件1.1半空洞防空洞鄭州市某擬建住宅區(qū)12、15號樓的規(guī)劃位置范圍內(nèi)分布1條長約140m的廢棄防空洞(圖1)。其橫截面為1.8m×1.2m(高×寬),頂板埋深約5.2m。該防空洞年久失修已局部坍塌,擬建12號樓東端已形成地面塌陷,洞內(nèi)常年積水并淤積充填厚達(dá)10～40cm的淤泥。若不進(jìn)行加固處理,將使擬建建筑物產(chǎn)生不均勻沉降乃至傾覆。1.2分層填土造林防空洞所在場區(qū)位于黃河泛濫區(qū),屬黃河沖、洪積平原地貌單元,洞底板以上地層為第四系全新統(tǒng)(Q4)泛濫相沉積地層,有3層結(jié)構(gòu)。第①層填土:以粉土為主,具砂性,局部為混凝土硬化地面及薄層雜填土、舊基礎(chǔ)等,厚0.3～0.8m;第②層粉土混粉砂:局部純粉砂,標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗N=8～10擊,厚3.0～4.0m;第③層粉土:含砂量較大,標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗N=13～17擊,厚約4.0m,該層靠近洞體處,因地表雨水等長期滲入侵蝕而呈松散狀,并在局部形成大的空洞、空隙。地下水穩(wěn)定水位埋深約8.0m。2該項目的內(nèi)部設(shè)計2.1場地上部粉砂坑壁鄭州地區(qū)常用的廢棄防空洞處理方法主要有:①放坡開挖灰土夯填法;②人工磚砌洞體法等。由于擬建場地上部為松散的粉砂及粉土層,坑壁易坍塌,開挖困難,且需開挖深度較大。以上2種方法均存在施工費(fèi)用較高的問題,不能滿足實際要求。經(jīng)對需加固地段的防空洞及其所處地層進(jìn)行詳細(xì)分析后,提出了混凝土灌注防空洞洞體,靜壓注漿填充未填實的混凝土空隙,并加固洞體外側(cè)土體的方案。2.2該項目的內(nèi)部設(shè)計(1)土體注漿孔設(shè)計根據(jù)擬處理場地的工程地質(zhì)條件及建筑物基礎(chǔ)底面標(biāo)高-1.5m(自然地面±0.0m)和防空洞底面標(biāo)高-7.0m等情況,要求加固土體段埋深在-1.5～-7.0m,土層主要為粉砂及粉土?？紤]到要填充洞體灌注混凝土留下的空隙,注漿孔設(shè)計為2種:鉆穿防空洞頂板(孔深稍大于5.2m);鉆至防空洞底板,孔深7.0m。平面上,前者沿防空洞軸線布設(shè);后者沿洞壁外側(cè)排列(圖2)。(2)水灰比、注漿壓力及注漿量確定①注漿半徑。根據(jù)Maag(1938)簡化計算模式r=[3kh1r0t/(βn)]1/3進(jìn)行估算,并結(jié)合現(xiàn)場試驗,最后確定注漿擴(kuò)散半徑r=1.0m。②漿液配合比。根據(jù)本地區(qū)注漿經(jīng)驗,結(jié)合場地工程地質(zhì)特征,分別選用水灰(質(zhì)量)比0.8∶1、1∶1和1.2∶1進(jìn)行現(xiàn)場試驗。結(jié)果表明:水灰比太小(0.8∶1)時,土體加固強(qiáng)度較高,但擴(kuò)散半徑明顯太小且容易阻塞注漿管道,施工效率很低,工程造價也高;水灰比太大(1.2∶1)時,注漿過程順暢,擴(kuò)散半徑很大,效率明顯提高,但加固效果不太理想。最終確定水灰比為1∶1。在防空洞兩端,為防止?jié){液泄漏,在水泥漿中加入了一定量的水玻璃(40°Be′)進(jìn)行速凝。③注漿壓力。本工程采用靜壓注漿的主要目的是填充空隙及加固較小范圍內(nèi)(洞壁外側(cè))的虛土,場地內(nèi)天然地基土強(qiáng)度已能滿足擬建建筑物的荷載要求,因而不宜采用過高的注漿壓力,以避免過大范圍的土體破壞。另外注漿壓力過小達(dá)不到有效加固的目的。綜合考慮,最后確定注漿壓力為0.1～0.2MPa,穩(wěn)壓約15min。④注漿孔布置。根據(jù)注漿擴(kuò)散半徑r=1.0m,并考慮到部分注漿孔主要用來填充預(yù)澆混凝土頂面所留空隙,確定注漿孔間距在0.75～1.0m,沿防空洞走向大致成3列布設(shè)(圖2)。中間一列沿防空洞平面走向的中軸線,避開混凝土灌注孔及砂漿灌注孔布設(shè),因此孔數(shù)較少,均穿透防空洞頂板;兩邊2列沿洞壁外側(cè)布設(shè),孔深約7.0m,達(dá)防空洞底板。共布置注漿孔172個。⑤注漿量。本工程注漿所處理部位包括:填充預(yù)澆混凝土頂面空隙和填充、加固洞壁外側(cè)空洞及松散土層。因存在較大的不確定性,無法用經(jīng)驗公式準(zhǔn)確估算注漿量。因此采用了邊施工邊進(jìn)行總結(jié)估算,以確定最終材料用量。本工程(注漿用)共耗用水泥56.28t、水玻璃538kg。3施工方法(1)取消桌面支票沿防空洞走向,按預(yù)定的孔間距大致呈3列確定注漿孔位置?？孜黄普`差一般控制在±0.2m。(2)形成一個孔按已測放的注漿孔位置,鉆機(jī)到位,并按設(shè)計深度和孔徑成孔,要求主鉆桿始終保持垂直鉆進(jìn),以利于注漿管插拔及保證注漿效果。(3)管道嵌入系統(tǒng)分別按不同孔深選用不同長度的注漿管,并把下部加工成花管,然后插入孔內(nèi),并用水玻璃-水泥漿及布條等密封孔口。(4)注漿泵與孔通過高速接頭把注漿膠管與預(yù)埋的注漿管緊密對接,由注漿泵將漿液壓入孔內(nèi)。同時控制注漿壓力在設(shè)計值范圍內(nèi),并使之保持15min,使?jié){液充分填充空隙及滲入土體。(5)去做吧單孔注漿完畢,松開高速接頭,并用封口密封注漿管,然后把高速接頭對接下一注漿管,繼續(xù)注漿。如此重復(fù)。(6)拔管待注漿結(jié)束一定時間(4～8h)后,利用拔管器將注漿管拔出地面,沖洗干凈后以備重復(fù)使用。4質(zhì)量控制和監(jiān)控(1)打驗證鉆孔注漿結(jié)束15d后,分別在東、西2個防空洞處理段各打驗證鉆孔。揭露表明:鉆進(jìn)過程無漏水現(xiàn)象,防空洞填充密實,混凝土體結(jié)構(gòu)完整,洞壁外側(cè)土體內(nèi)水泥結(jié)核普遍存在,標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗實測擊數(shù)均在10擊以上。(2)注漿孔部位分析注漿加固工程竣工后進(jìn)行了基坑開挖。在預(yù)定基礎(chǔ)底面標(biāo)高處,注漿孔部位呈微型工程樁體狀,固結(jié)良好,向周圍呈放射狀分布灰黑色水泥漿脈狀體,人工開挖較困難。可見,原本松散的粉砂、粉土層已被水泥漿體滲入并凝結(jié)成半膠結(jié)狀態(tài)。(3)建筑物沉降觀測地基處理后,最常用也是最有效的檢測手段是進(jìn)行現(xiàn)場靜載荷試驗,但因氣候及工期原因未做。作為補(bǔ)充,在12、15號樓的建造過程中,在建筑物的四周布設(shè)了9個沉降觀測點,對在建建筑物進(jìn)行了同步沉降觀測。自1999年9月主體開工至2000年4月主體竣工,基底荷載平均值達(dá)110kPa,最大沉降值為63.6mm,局部傾斜值均小于0.001。整體傾斜值:12號樓為0.0016;15號樓為0.0012。且鄰近洞體部位的沉降值均小于其他部位。從沉降曲線分析,沉降趨于穩(wěn)定。從主體工程竣工至今近5a,該二幢住宅樓未出現(xiàn)任何異常變形。5靜壓注漿加固工程(1)通過現(xiàn)場檢驗、監(jiān)測及長期觀察,證明該加固方案設(shè)計合理,施工方案和施工質(zhì)量滿足工程要求,保證了