淺談壓密注漿法在水利工程中的應用

1、    淺談壓密注漿法在水利工程中的應用    董士正摘要：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用的建議。關(guān)鍵詞：壓密注漿；注漿壓力；承載力；加固地基abstract: this paper mainly introduces the pressure grouting principle and suitable scope, analyzes compaction grouting construction requirements and meth

2、ods, through to the concrete engineering practice research; put forward the technology in water conservancy project application suggestion.key words: pressure grouting; grouting pressure; bearing capacity; reinforced foundation中圖分類號：tv5 文獻標識碼：a 文章編號：1 壓密注漿機理和特性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

3、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。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，可基本在預定加固部位形成均勻的固結(jié)體

4、。（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。（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。（4）占用場地小，可滿足場地狹窄的既有建筑物室內(nèi)施工。（5）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)體強度均勻。（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。（7）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。1.2加固機理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

5、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

6、漿技術(shù)和作用的綜合。而人們習慣上所稱的壓密注漿，應是從充填注漿發(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，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。2 壓密注漿法的適用范圍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)，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

7、地狹窄處建筑物基礎(chǔ)的托換。4)地層液化的預防和整治。3 加固土體的強度及影響因素被加固土體的強度，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，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(1.5mpa15mpa)，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)和預加固的工程量大小等情況來確定，充足的注漿可保證加固

8、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。4 壓密注漿施工的方法及特點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

9、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。5 工程實踐研究5.1工程地質(zhì)條件某河道通排工程勘探深度在15m范圍內(nèi)，共六層土，其中l(wèi)，2，3層的厚度之和為1.8m2.7m，土質(zhì)一般或較軟弱；3層淤泥質(zhì)土分布于高程2.0 m1.2m之下，厚度5m6m，局部達11.6m，處于岸坡下部與河

10、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，對應于原勘探資料3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。5.2注漿法處理的范圍和目的本次注漿法主要用于處理淤泥土，處理的目的是提高地基土的強度。5.3設(shè)計要求注漿材料：425號普通硅酸鹽水泥；水玻璃(泡化堿)，模數(shù)為2.42.8，濃度為3045波美度。2)漿液水灰比控制在0.50.6。3)漿液配比采用水泥：粉煤灰：膨潤土：水玻璃(重量比)=1：0.2：0.2：0.04。4）初凝時問為lh2h。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

11、向河道流失。順岸線方向注漿孔間距為100cm，注漿起止高程-5.0m2.0m，孔深7m。其余兩排注漿壓力控制在0.2 mpa0.3mpa。終止注漿壓力不宜低于05 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5.0m2.0m，孔深7 m。5.4施工方法和要求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。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。3)注漿順序不應采用自注漿地帶某一端單向推

12、進壓注方式，應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。4)注漿時應采用先外圍后內(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。5)根據(jù)規(guī)范要求，注漿點的覆土層應大于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。6)采用自動流量和壓力記錄儀，并如實和準確地記錄。7)注漿孔的鉆孔孔徑一般為70 mm110 mm，垂直偏差應小于1。8)塑料閥管注漿時。注漿芯管每次上拔高度應為330mm；花管注漿時，花管每次上拔高度宜為5mm。9)注漿流量一般為7lmin10 lmin，但不宜大于20 lmin。10)如注漿中途發(fā)生地面

13、冒漿現(xiàn)象應立即停止注漿，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注漿；如系地層灌注不進，則應結(jié)束注漿。5.5質(zhì)量檢測及效果1）質(zhì)量檢測在注漿施工結(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：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。鉆孔取上。每孔深度7m，以提供注漿土體的粘聚力和內(nèi)摩擦角及承載力。2）檢測效果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°。6 結(jié)束語壓密注漿作為一種地基處理技術(shù)，通過工程實踐認為：（1）作為充填式水下