淺談壓密注漿法在水利工程中的應(yīng)用

1、<p>　　淺談壓密注漿法在水利工程中的應(yīng)用</p><p>　　摘要：本文主要介紹了壓密注漿的原理和適用范圍，對壓密注漿的施工要求和方法進行了解析，通過對具體水利工程的實踐研究，提出該技術(shù)在水利工程中的推廣應(yīng)用的建議。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：壓密注漿；注漿壓力；承載力；加固地基 </p><p>　　Abstract: This paper ma

2、inly introduces the pressure grouting principle and suitable scope, analyzes compaction grouting construction requirements and methods, through to the concrete engineering practice research; put forward the technology in

3、 water conservancy project application suggestion. </p><p>　　Key words: pressure grouting; grouting pressure; bearing capacity; reinforced foundation </p><p>　　中圖分類號：TV5 文獻標識碼：A 文章編號： </p>

4、<p>　　1 壓密注漿機理和特性 </p><p>　　壓密注漿法是一種通過鉆孔插入注漿管或直接打入注漿管，把極濃的惰性漿液注入地基土層中，在形成均勻凝固膠結(jié)體的同時，壓密周圍土體的方法，美國稱其為CPG（compaction grouting）法。 </p><p>　　壓密注漿由充填灌漿和劈裂灌漿發(fā)展而來，早期用于建筑物的糾偏。其主要材料為水泥、粉煤灰、水及水玻璃等混合

5、漿液，水灰比較小，不易流動，在一定壓力的作用下注入地層中，并沿著固有的孔洞、縫隙及軟弱層面擴散，在砂土、砂壤土中形成互層，在淤泥質(zhì)土中形成漿泡，漿液擠壓土體，使孔隙水含量降低，周圍土體被擠密，從而提高地基的承載能力，降低滲透系數(shù)，增加地基抗震能力。 1.1壓密注漿法的主要特性 </p><p>　　因使用的是為塌落度很小、且不流動的惰性漿材，故注入的漿材不會隨意亂竄，可基本在預(yù)定加固部位形成均勻的固結(jié)體。 <

6、;/p><p>　　（2）漿材在注入過程中壓縮周圍土體，使土層密度加大，承載力得到提高。 </p><p>　　（3）漿材塌落度小，配比時可按建筑物承載力需求任意設(shè)定，可作為樁基使用。 </p><p>　　（4）占用場地小，可滿足場地狹窄的既有建筑物室內(nèi)施工。 </p><p>　?。?）無震動、無噪音，可在建筑物密集的大中城市使用，形成的固結(jié)

7、體強度均勻。 </p><p>　　（6）因使用的漿材是以水泥等為主，故對施工場地和周圍環(huán)境不會造成污染。 </p><p>　?。?）在注漿施工時，隨著注漿量的逐漸增大，便產(chǎn)生較大的上抬力。當人為控制注漿壓力并造成適宜的上抬力時，能使下沉或傾斜的構(gòu)筑物得以抬高或扶正。 </p><p><b>　　1.2加固機理 </b></p>

8、<p>　　壓密注漿是指用很稠的水泥、水玻璃和粉煤灰等混合漿液，灌入事先在地基土內(nèi)鉆成的孔中，混合漿液再以滲透和滲入的方式滲入到上體的孔隙中，與土體結(jié)合，結(jié)硬后，使加固土體的含水率降低，密度加大，形成具有一定強度的水泥土。一方面水泥土本身的強度要高于自然土；另一方面水泥土擠壓土體，使地基抗變形能力增加，提高了變形模量。水玻璃的作用是促進漿液的凝固；粉煤灰的作用是節(jié)約水泥，降低漿液的析水率。壓密注漿常用作基礎(chǔ)托換和控制地層沉

9、降。大量的工程實踐和理論研究表明，壓密注漿加固軟土軟弱地基，主要通過注漿漿液對土顆粒的充填、膠結(jié)作用來達到提高土體強度的目的。具體表現(xiàn)為注漿漿液對土體顆粒的充填、壓密和劈裂作用。在此機理的認識下，出現(xiàn)了工程中常見的三類注漿技術(shù)：即充填注漿、壓密注漿和劈裂注漿，所提出的壓密注漿概念，是這三種注漿技術(shù)和作用的綜合。而人們習慣上所稱的壓密注漿，應(yīng)是從充填注漿發(fā)展至壓密注漿，進而到劈裂注漿的三個不同的發(fā)展階段的總稱，這三個階段互為聯(lián)系，依次遞進

10、，單一的流動形式是難以產(chǎn)生的。在足夠的壓力作用下，漿液沿著固有裂隙和空洞或軟弱層擴散，同時，漿液發(fā)生滲透，充填和壓密，使周圍土體得以密實。 </p><p>　　2 壓密注漿法的適用范圍 </p><p>　　壓密注漿法主要用于提高地基土的承載力，防止地基的不均勻沉降。局部地基加固、構(gòu)筑物的糾偏扶正、防止鄰近挖削造成的房屋地基變形等領(lǐng)域。所以其適用范圍為：1)地表有硬層(如混凝土或灰土墊層

11、)，而中、深層土質(zhì)松軟的砂土地基和濕陷性黃土地基的加固補強。2)因非均勻沉降引起構(gòu)筑物傾斜的糾偏扶正。3)場地狹窄處建筑物基礎(chǔ)的托換。4)地層液化的預(yù)防和整治。 </p><p>　　3 加固土體的強度及影響因素 </p><p>　　被加固土體的強度，是加固效果的直接反映。它主要由土層性質(zhì)、漿液配方、注漿量、注漿時間和外加劑等因素所決定。其中土層性質(zhì)是決定是否采用壓密注漿工法的前提條件，

12、通常對表層土質(zhì)堅硬、而中層和深層土質(zhì)松軟的地層而言，當要求加固后的強度較高時(幾個MPa)時，可采用壓密注漿工法，該工法可靠性好，強度高(1.5MPa～15MPa)，從而滿足工程建筑物對地基承載的要求。而漿液的配方是保證加固效果的措施，對達到加固的強度至關(guān)重要。注漿量通常根據(jù)施工前的工程勘察所確定的地基土層性質(zhì)和預(yù)加固的工程量大小等情況來確定，充足的注漿可保證加固后的土體改良強度，如果注漿量不足將達不到設(shè)計的效果。同時注漿后的土體強度受

13、時間的影響作用明顯，一般7天后就可達到設(shè)計強度的80％。28天后可達到最終的設(shè)計承載強度。壓密注漿工法中的漿液因工藝要求常常要加入一定量的速凝劑、緩凝劑和膨脹劑，如果加入速凝劑會提高加固土質(zhì)的早期強度，但在一定程度上會降低最終的土層加固強度，但并不影響加固效果。 </p><p>　　4 壓密注漿施工的方法及特點 </p><p>　　通常情況下壓密注漿有單管注漿法和花管(金屬套管)注漿法

14、兩種方法。單管注漿法是利用鉆機把安裝在注漿管(單管)底部側(cè)面的特殊噴嘴，置入土層預(yù)定深度后，用高壓泥漿泵等裝置，以20MPa左右的壓力，把漿液從噴嘴中噴射出去沖擊破壞土體，使?jié){液與從土體上崩落下來的土攪拌混合，經(jīng)過一定時間凝固，便在土中形成一定形狀的固結(jié)體。兩種方法中，花管注漿法的鉆土造孔設(shè)備要求高，施工速度慢，封漿需一定的時間，處理地基強度較高，均一性好，成本較高。而單管注漿法施工較為簡單，造價低速度快，機械和人工的使用費還不到花管法

15、的一半。而且土體強度在注漿后提高速度較快，通常7天強度可達設(shè)計值的80％以上，為提高供銷還可以摻入外加劑。 </p><p><b>　　5 工程實踐研究 </b></p><p>　　5.1工程地質(zhì)條件 </p><p>　　某河道通排工程勘探深度在15m范圍內(nèi)，共六層土，其中①l，②2，②3層的厚度之和為1.8m～2.7m，土質(zhì)一般或較軟弱

16、；②3層淤泥質(zhì)土分布于高程2.0 m～1.2m之下，厚度5m～6m，局部達11.6m，處于岸坡下部與河底之下。其余層次，埋藏較深。在施工過程中發(fā)現(xiàn)有局部施工區(qū)域土質(zhì)資料有明顯差異，對應(yīng)于原勘探資料②3層土層筑堤后有滑動現(xiàn)象，經(jīng)勘測初步判斷為爛淤土，土質(zhì)極差，土層承載力極小，采用壓密注漿法進行地基處理。 </p><p>　　5.2注漿法處理的范圍和目的 </p><p>　　本次注漿法主要

17、用于處理淤泥土，處理的目的是提高地基土的強度。 </p><p><b>　　5.3設(shè)計要求 </b></p><p>　　注漿材料：425號普通硅酸鹽水泥；水玻璃(泡化堿)，模數(shù)為2.4～2.8，濃度為30～45波美度。 </p><p>　　2)漿液水灰比控制在0.5～0.6。 </p><p>　　3)漿液配比采用

18、水泥：粉煤灰：膨潤土：水玻璃(重量比)=1：0.2：0.2：0.04。 </p><p>　　4）初凝時問為lh～2h。 </p><p>　　最外排(河道側(cè))封漿孔注漿壓力控制在0.2MPa以內(nèi)，防止?jié){液向河道流失。順岸線方向注漿孔間距為100cm，注漿起止高程-5.0m～2.0m，孔深7m。 </p><p>　　其余兩排注漿壓力控制在0.2 MPa～0.3MP

19、a。終止注漿壓力不宜低于0．5 MPa。順岸線方向孔距150cm，垂直水流方向孔距為150 cm，梅花形布置，注漿起止高程—5.0m～2.0m，孔深7 m。 </p><p>　　5.4施工方法和要求 </p><p>　　1)注漿開始時首先要做試驗，確定配合比和注漿壓力，本次注漿配合比為水泥：粉煤灰：膨潤土：水玻璃(重量比)=1：0.2：0.2：0.04，注漿壓力為0.3Mpa。 <

20、;/p><p>　　2)漿液配制。確定注漿設(shè)備，考慮本工程的特點，采用自動流量和壓力記錄儀，以便如實和準確地記錄。 </p><p>　　3)注漿順序不應(yīng)采用自注漿地帶某一端單向推進壓注方式，應(yīng)按跳孔間隔注漿方式進行，以防止串漿，提高注漿孔內(nèi)漿液的強度與時俱增的約束性。 </p><p>　　4)注漿時應(yīng)采用先外圍后內(nèi)部的注漿施工方式，本工程中先做河道兩側(cè)最外排封漿孔。

21、 </p><p>　　5)根據(jù)規(guī)范要求，注漿點的覆土層應(yīng)大于2m，所以根據(jù)本工程特點，一般先完成最上層封頂注漿，然后每孔按由下而上的原則進行注漿。 </p><p>　　6)采用自動流量和壓力記錄儀，并如實和準確地記錄。 </p><p>　　7)注漿孔的鉆孔孔徑一般為70 mm～110 mm，垂直偏差應(yīng)小于1％。 </p><p>　　8

22、)塑料閥管注漿時。注漿芯管每次上拔高度應(yīng)為330mm；花管注漿時，花管每次上拔高度宜為5mm。 </p><p>　　9)注漿流量一般為7L／min～10 L／min，但不宜大于20 L／min。 </p><p>　　10)如注漿中途發(fā)生地面冒漿現(xiàn)象應(yīng)立即停止注漿，調(diào)查冒漿原因。如系注漿孔封閉效果欠佳，可待漿液凝固后重復(fù)注漿；如系地層灌注不進，則應(yīng)結(jié)束注漿。 </p>&l

23、t;p>　　5.5質(zhì)量檢測及效果 </p><p><b>　　1）質(zhì)量檢測 </b></p><p>　　在注漿施工結(jié)束28天后，對注漿土體進行了質(zhì)量檢測。根據(jù)有關(guān)水利工程施工質(zhì)量檢驗評定標準，主要有以下檢測要求：①檢查點數(shù)為注漿孔數(shù)的2％，但不少于2點：本次隨機進行4點的靜力觸探試驗，每點試驗深度7 m，以確定注漿土體承載力。②鉆孔取上。每孔深度7m，以提供

24、注漿土體的粘聚力和內(nèi)摩擦角及承載力。 </p><p><b>　　2）檢測效果 </b></p><p>　　壓密注漿法有良好的效果，注漿處理后的土層承載力有明顯的整體性提高。水泥漿注入的部分承載力較高，特別對于②層淤泥質(zhì)土，原土質(zhì)的粘聚力12kPa，內(nèi)摩擦角為12°處理后分別為14kPa和16°。 </p><p>&l

25、t;b>　　6 結(jié)束語 </b></p><p>　　壓密注漿作為一種地基處理技術(shù)，通過工程實踐認為： </p><p>　?。?）作為充填式水下補漏措施，實用性強，施工較為簡單，但需控制注漿壓力，加強觀測，以防周圍構(gòu)筑物變形或移位。 </p><p>　?。?）對提高軟弱的淤泥質(zhì)土的承載力有一定的作用，但其滲透系數(shù)較小，排水緩慢，注漿困難，必要時