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水泥注漿加固汙水坑塘砂礫填築的可行性

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水泥注漿加固汙水坑塘砂礫填築的可行性

發布日期:2019-05-01 作者: 點擊:

河北省保定至滄州保定段高速公路B7合同工程,該工程位於留史莊附近,地處平原區,該區地層主要為衝洪積成因的黏性土,區域地下水位較高,大多埋深在地表下1.00m左右。該項工程K47+220~K47+520段因附近印染廠常年汙水排放,水位較深,1#坑8m,2#坑4m,3#坑3.5m,原先回填采用砂礫填築,將汙水排放至路基兩側範圍,這樣容易對路基工程產生不均勻沉降及橫向位移等不良後果,影響到以後高速公路的正常運行。

1加固機理

灌漿就是要讓水泥漿液在周圍土體中通過滲透、充填、壓密擴展形成漿脈。通過鑽孔向土層中加壓灌入一定水灰比的漿液,一方麵灌漿孔向外擴張形成圓柱狀漿體,鑽孔周圍土體被擠壓充填,緊靠漿體的土體遭受破壞和剪切,形成塑性變形區,離漿體較遠的土體則發生彈性變形,鑽孔周圍土體的整個密度得到提高。另一方麵隨著灌漿的進行,土體裂縫的發展和漿液的滲透,漿液在地層中形成方向各異、厚薄不一的片狀、條狀、團塊狀漿體,縱模交錯的漿脈隨著其凝結硬化,造成結石體與土體之間緊密而粗糙的接觸,沿灌漿管形成不規則的、直徑粗細相間的樁柱體。這樣從而相互共同作用起到控製沉降、提高承載力的作用。

滲透注漿是指在注漿壓力作用下,漿液克服各種阻力而滲入土體的空隙和裂縫中,在湖北牆體改梁注漿過程中,地層結構不受擾動和破壞的注漿形式。

灌漿材料采用粒狀漿液,即普通矽酸鹽水泥。其礦物成分主要有4種:矽酸三鈣、矽酸二鈣、鋁酸三鈣和鐵鋁酸四鈣。此外,水泥中還含有少量氧化鐵、水和遊離石灰。鋁酸三鈣是快凝物質,能放出較大的熱量。鐵鋁酸四鈣的凝結速度也較快,但釋放的熱量比鋁酸三鈣少。矽酸三鈣幾乎在7d齡期內就能得到全部強度。矽酸二鈣的凝結速度則極慢,釋放的熱量也很低。

湖北牆體改梁

影響強度主要因素為漿液濃度,也即漿液的起始水灰比。由於地下水位高,經大量工程實踐證實,水灰比在1:1.5~1:2為最佳範圍。

2注漿工程布置

(1)注漿工程長度布置於路基邊緣填方擴散坡之內。寬度為路基邊緣3m範圍以內。

(2)注漿孔深度為路基頂麵至砂礫墊層底部,延伸至原地麵以下0.5m。

(3)注漿孔平麵布置:孔距1.0m,梅花型布孔。

(4)注漿孔孔徑設計為φ≥75mm。

3牆體改梁工藝

3.1成孔

注漿孔成孔才用G2-A油壓鑽機潛孔錘,回轉鑽進,空氣排渣法鑽探工藝完成2#、3#坑,注漿孔牆體改梁,跟據地質情況1#坑成孔難度很大,選擇金剛石鑽頭取芯或結合水泥漿多次速凝護壁法成孔。

3.2主要機具設備

XY-1型油壓鑽機2台,G2-A型鑽機1台,空氣壓縮機(9m3),10kW發電機組,桶式水泥漿攪拌機2台,20kg/cm2注漿泵2台。

3.3封孔

成孔後,插入打好注漿小孔的鋼管(φ25mm),小孔采用人工鑽眼,小孔孔徑φ0.5cm,小孔間距20cm,鋼管長度應超出鑽孔深度0.5m,以便於下道注漿工序的順利操作。

封孔采用水玻璃、水泥幹粉拌和液,在注漿管與孔壁之間先塞人預先團好的牛皮紙團,用鐵條將其湧入,深度控製在設計深度,然後用黏土少量封填搗實,最後倒入水玻璃、水泥幹粉拌和液,由於拌和液為快速凝固體,大約10min左右即達到封孔效果。

3.4注漿漿液

注漿漿液采用水:水泥幹粉=1:1.5~1:2的較濃漿液,即速凝添加劑(水玻璃、三乙醇胺),在湖北牆體改梁過程中根據灌漿量及灌漿效果及時再作調整。

3.5注漿

根據地層及1#汙水坑回填情況,采用三次注漿:

(1)將水泥濃漿液加人速凝劑(水玻璃、三乙醇胺、石膏)使其在30min凝固,並按其計算量注入孔內。

(2)注入普通水泥漿至設計壓力持續10min~20min後停泵。

(3)待停注漿10h後補充孔內濃水泥漿至滿為止。

注漿采用可調壓力注漿泵,湖北牆體改梁注漿壓力原則采用靜壓注漿,即采用小泵量、小壓力,控製在5kg/cm2~15kg/cm2範圍。因為泵壓過大將會產生地基土或路基填土的劈裂,進而形成劈裂通道,反而影響了注漿效果。

3.6特殊情況下的技術處理措施

(1)在灌漿過程中,發現漿液冒出地表即冒漿,采取以下控製性措施:①降低灌漿壓力,同時提高漿液濃度,必要時摻砂或水玻璃;②限量灌漿,控製單位吸漿量不超過30L/min~40L/min或更小一些;③采用間歇灌漿的方法,即發現冒漿後就停灌,待15min左右再灌。

(2)在灌漿過程中,當漿液從附近其他鑽孔流出即串漿,采取以下方法處理:①加大第1次序孔間的孔距;②在牆體改梁組織安排上,適當延長相鄰兩個次序孔牆體改梁時間的間隔,使前一次序孔漿液基本凝固或具有一定強度後,再開始後一次序鑽孔,相鄰同一次序孔不要在同一高程鑽孔中灌漿;③串漿孔若為待灌孔,采取同時並同灌漿的方法處理,如串漿孔正在鑽孔,則停鑽封閉孔口。待灌漿完後再恢複鑽孔。

4牆體改梁組織

本工程的牆體改梁管理采用項目管理法,設置1名項目經理,負責整個工程的全麵管理。

各鑽進注漿組設組長1名,負責其小組的生產組織,每鑽組設置技術人員1名。主要負責其小組牆體改梁過程中的技術問題,也即負責實施完成設計文件中的各項技術指標。

根據本工程量及工期要求,將組織鑽機3~5台。

5質量保證體係

本注漿工程,根據工程目的、地質情況等,主要質量環節為成孔—封孔—配漿液—注漿。其中,封孔這一環節尤為重要,如若封孔失效,孔內漿液處於無壓狀態。加固地基土的目的將無從實現。

為此,本公司在每個鑽組將設置有經驗的專門人才指導封孔工作。

采用全麵質量管理辦法,設置項目技術負責1名。質量指標層層分解、層層負責、人人有指標、人人有壓力。以下為具體措施:

(1)工序管理措施。工地成立質量管理小組。由項目經理指揮,項目技術負責人負責製。做好事先指導,中間自檢,最後審查。配專職質檢員,按全麵質量管理要求牆體改梁,以工作質量保證工序質量,以工序質量保證工程質量。

(2)鑽孔一定要達到設計深度,鑽孔應垂直。

(3)放孔要準確。

(4)嚴格按照圖紙設計要求及有關規範進行牆體改梁。

(5)嚴格控製注漿量、水灰比。保證灌漿效果。

(6)嚴把材料關,不合格的材料堅決不用。

(7)技術人員應把好成孔、插管、封孔、注漿關,並如實做好記錄。

6安全保證體係

“安全為了生產,生產必須安全”,本公司一貫堅持“安全第一,質量第一”。樹立安全第一、質量第一思想、職工上崗前應進行安全教育和技術交底;機班長負責每班安全生產;現場用電及電器應有專職電工管理,防止發生電氣火災事故;夜間牆體改梁設置照明設備,由專人值班管理;在現場設置安全標語牌;嚴禁酒後上崗;工人上班需戴安全帽;勤檢查、勤維修,把一切不安全因素盡量排除。

7結論

(1)注漿技術加固軟路基,在技術上是可行的,在牆體改梁質量和處理效果上是好的,對其承載力和穩定性將得到較大的提高。

(2)注漿技術的關鍵是注漿壓力的選擇和控製、漿材配比和注漿工藝。

(3)注漿參數的選擇是一個複雜的問題,隻有通過現場試驗才能切實地確定。

(4)在地基加固處理方麵,選擇注漿方法比其他諸如碎石樁、大開挖換填等處理方法,不但技術上可行、經濟上合理、工期上縮短,而且極大地減少了環境汙染問題。


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