土釘墻與注漿技術(shù)

土釘墻與注漿技術(shù)1.1.路堤灌漿技術(shù)摘自《中南公路工程》2001.3《灌漿法在高路堤穩(wěn)定中的應(yīng)用》由于漿液的擴(kuò)散能力與灌漿壓力的大小有關(guān)，而壓力主要取決于路基的密實(shí)度、強(qiáng)度和初始應(yīng)力。鉆孔深度、灌漿位置和灌漿液在地下流動(dòng)的形式是：當(dāng)灌漿壓力較低時(shí)，路基填料的滲透性較好，水泥漿在中等濃度的情況下以滲流的方式滲入路基的孔隙。這種方式可以認(rèn)為路基原結(jié)構(gòu)未受擾動(dòng)和破壞，灌漿量及漿液半徑常用滲流理論求解。當(dāng)壓力逐漸加大，其他條件不變時(shí)，漿液的流動(dòng)由層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪?，在紊流條件下的灌漿量與漿液擴(kuò)散半徑常用紊流理論求解。上述兩種情況稱(chēng)為滲入注漿法，適用于碎石土、沙卵土夯填料的路基。在拈性土夯填的路基滲透性很小，滲入法灌漿難以達(dá)到預(yù)期目的，需要采用劈裂性灌漿。第三種灌漿法是壓密灌漿法。通過(guò)鉆孔向土中灌入極濃的漿液，使注漿附近土體壓密而形成漿泡。初始灌漿壓力沿徑向擴(kuò)散，隨著漿泡的擴(kuò)大，便會(huì)產(chǎn)生較大的上抬力。一般情況下都會(huì)使用兩種或兩種以上的灌漿方法，才能形成滲透-充填-置換-復(fù)合防滲補(bǔ)強(qiáng)的地基。漿液配比大致為：水:料=1:（0.8-1.0），水泥:粉煤灰=1:1。漿液的擴(kuò)散半徑按下式計(jì)算：PnPn3khr(R3—r3)如果R>r，則： R=33khrt/(Pn)式中：t為凝固時(shí)間，s；k為滲透系數(shù)，cm/s；n為空隙率，%；h為注漿壓力，Pa；p為水與漿液之間的黏度比；R為漿液擴(kuò)散半徑，cm；r為灌漿孔半徑，cm。灌漿量計(jì)算：Q=Vna(1+B).1000式中：Q為灌漿量，n為孔隙率，%；a為灌入充填率，%；V為加固土體積，m3;B為損失系數(shù)，％。1.2. 灌漿法施工應(yīng)用施工程序?yàn)椋翰伎?鉆機(jī)選型-下注漿花管-灌注施工。灌漿壓力和漿液濃度是保證灌漿質(zhì)量的重要因素。灌漿結(jié)束應(yīng)以設(shè)計(jì)的終孔壓力和平均單孔注漿量為雙重控制標(biāo)準(zhǔn)。單孔灌漿量=排距X孔距X孔深X填土孔隙率。鉆機(jī)采用GY-50-1型鉆機(jī)，合金鉆頭◎75mm無(wú)泵回旋鉆進(jìn)。鉆孔主要布置在地面可以看到裂縫的部位，裂縫中保持孔距4m左右。成孔深度據(jù)孔內(nèi)取芯決定。當(dāng)取芯較完整無(wú)裂隙發(fā)育時(shí)，即終孔。一般要保持孔深1m左右。為保證灌漿反力，須在孔口以水泥漿埋管，埋管深度以不遮蔽裂縫為原則。少數(shù)裂縫分布較淺，采用棉紗、纖維等在孔口堵塞。在漿池中配制水泥漿，采用容積法控制用水量，加入適量水泥后用BW-250型泵沖攪均勻。開(kāi)始水灰比控制在1.2:1左右，然后調(diào)劑到0.8:1進(jìn)行正常灌注。灌注前在孔內(nèi)注入清水，防止裂縫堵塞；當(dāng)灌注壓力大于0.25MPa或地面裂縫溢漿時(shí)停止灌漿.當(dāng)孔內(nèi)或裂縫中漿液下泄，要及時(shí)補(bǔ)漿直至不再下泄，保證裂縫中充滿(mǎn)水泥漿。干法成孔使用通長(zhǎng)螺旋鉆桿成孔，適用于均質(zhì)的殘積土地層。濕法成孔使用泥漿護(hù)壁鉆進(jìn)成孔，適用于地質(zhì)情況復(fù)雜、地下水較豐富以及在軟土地層成孔等。摘自《中南公路工程》1998.1《路基邊坡風(fēng)化與防護(hù)》灌漿法只適用于無(wú)地下水，或雖有地下水，但是對(duì)水泥不發(fā)生浸蝕作用，且流量不大的破碎層中。用于灌漿的水泥應(yīng)加以選擇：1、當(dāng)破碎巖中無(wú)地下水，或者雖有地下水，但是不含有害雜質(zhì)時(shí)，宜選用硅酸鹽水泥；2、 當(dāng)破碎巖中有地下水，且水中含有溶解的Ca++,Mg++的量不大（＜4mg/l）時(shí)，宜選用火山灰質(zhì)水泥或者礦渣水泥；3、 當(dāng)?shù)叵滤辛蛩猁}時(shí)，宜選用抗硫酸鹽水泥（即鋁酸三鈣低于5%的硅酸鹽水泥）。土釘系統(tǒng)摘自《中南公路工程》2001.3《土釘擋土技術(shù)》土釘:最常用的土釘類(lèi)型是鉆孔注漿釘，還有把角鋼'圓鋼或鋼管用振動(dòng)沖擊鉆或液壓棰直接擊入土中的擊入釘;用端部密封\周?chē)@孔注漿的花管錨管作為土釘?shù)淖{擊入釘，用高頻擊入錘把注漿管擊入土中從端部20mpa壓力注漿的的高壓噴射注漿擊入釘。土釘?shù)氖┕こ绦驗(yàn)槌煽?、置入鋼筋、注漿、補(bǔ)漿。為了保證鋼筋處于孔的中心位置，沿桿體長(zhǎng)每隔2-3m設(shè)對(duì)中支架。土釘鋼筋一般為中25-35mm，錨孔為中75-150mm。為了使土釘與噴射混凝土面層較好聯(lián)結(jié)。常把土釘外端作成螺紋，通過(guò)螺母、楔形墊圈和方形鋼墊板與面層連接。面層土釘支護(hù)的面層通常用50-80mm厚的鋼筋網(wǎng)噴混做成，鋼筋直徑6-8mm，網(wǎng)格尺寸200-300mm。由于噴混層不是主要受力部件，噴混層不需要很厚，可以用預(yù)制混凝土板拼接。永久工程的噴混層厚度至少150-250mm，分兩次噴成，也可以在第一次噴混層基礎(chǔ)上現(xiàn)澆一層混凝土。排水系統(tǒng)為了防止地表水滲透對(duì)面層產(chǎn)生壓力和侵蝕，防止土的強(qiáng)度和黏結(jié)力降低，施工前應(yīng)在地面設(shè)置排水溝，或設(shè)置混凝土地面；坡面上從上到下設(shè)置淺表排水管排除面層背后的滲透水。根據(jù)情況還可以設(shè)置深部排水系統(tǒng)。永久工程可在面層背后用土工織物做成豎向排水通道，或者設(shè)置帶孔的豎向排水管。穩(wěn)定性分析目前土釘墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括整體穩(wěn)定性分析和局部穩(wěn)定性分析兩項(xiàng)內(nèi)容。整體穩(wěn)定性分析是在極限平衡狀態(tài)下，由力或力矩平衡求取對(duì)應(yīng)于某一滑動(dòng)面的安全系數(shù)，不能得到土釘在工作荷栽作用下的受力大小。雖然整體穩(wěn)定，但是由于土坡逐漸滑動(dòng)破壞，使得上部幾層土釘達(dá)到破壞狀態(tài)。因此，還要檢驗(yàn)各層土釘?shù)木植糠€(wěn)定。穩(wěn)定性的分析計(jì)算方法見(jiàn)“土釘擋土技術(shù)”。路基軟基注漿施工的施工準(zhǔn)備在施工前應(yīng)做土的干密度、含水量、液塑限試驗(yàn)。為了對(duì)比，可以在注漿前后進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，確定土的分層松散程度。注漿前后土體的物理力學(xué)參數(shù)對(duì)比參數(shù)有：天然含水量、重度、孔隙比、壓縮系數(shù)、壓縮模量、抗剪凝聚力和內(nèi)摩檫角。成孔施工機(jī)械有GY50型油壓鉆機(jī)，沖擊干鉆方法成孔，孔徑D=75-91mm，孔深6-7m，鉆孔深度進(jìn)入地基原狀土0.5m。施工時(shí)采用間隔式成孔，待第一批鉆孔注漿完畢后再鉆第二批孔，達(dá)到設(shè)計(jì)的鉆孔密度。錨桿水平、垂直方向的誤差不得大于3CM，傾角誤差不得大于2°。注漿注漿管采用中20mm高壓膠管，注漿管下部間隔0.5m鉆一小孔,并用膠帶將小孔和下端開(kāi)口多層封閉.注將管直接下到孔底，孔外露出0.5m以連接高壓輸漿管。小型臥式攪拌機(jī)拌制灰漿,BW200-40型高壓注漿泵灌注水泥漿.水泥漿采用425喑通硅酸鹽水泥，水灰比0.85,摻速凝劑.注漿順序采用先外圍后中間，防止水泥漿溢出加固范圍.開(kāi)始注漿壓力為0.5-1.5MPa,以填充和滲透注漿為主，后期以擠密和壓密注漿為主,注漿壓力可到0.8-2.5MPa,最大可達(dá)到4.0-6.0MPa。鋼管錨桿加固設(shè)計(jì)摘自《錨固技術(shù)》1997.《》巖土層高壓注漿預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)摘自《巖土錨固新技術(shù)》1998.《某特殊路塹穩(wěn)坡方案研究與應(yīng)用》在第一次整孔注漿漿液初凝的瞬間實(shí)施二次高壓注漿,使?jié){液在錨桿錨固段的特定位置定點(diǎn)擴(kuò)散，從而使?jié){液凝固體在土體內(nèi)形成樹(shù)根狀，漿體與土體的接觸面積增加80%以上，預(yù)應(yīng)力在逐漸降低8%-10%以后趨于穩(wěn)定，可以長(zhǎng)期保持。由于第二次注漿施加高壓最高達(dá)6MPA，土體被擠實(shí)、劈裂，孔周?chē)耐翆颖恢饾u固結(jié)和強(qiáng)化。實(shí)測(cè)注漿壓力達(dá)到6MPA時(shí)，含水率可降低15%，孔隙率降低20%，粘聚力提高17%，內(nèi)摩檫角提高5%。高壓水環(huán)形擴(kuò)孔錨固技術(shù)摘自《巖土錨固新技術(shù)》1998.《某特殊路塹穩(wěn)坡方案研究與應(yīng)用》在鉆孔過(guò)程中，運(yùn)用高壓水射流在錨桿錨固段的特定位置進(jìn)行環(huán)形擴(kuò)孔，達(dá)到增大土體與漿體接觸面積。，錨桿不需要第二次注漿?？蚣軌Φ脑O(shè)計(jì)摘自《巖土錨固新技術(shù)》1998.《預(yù)應(yīng)力框架檔土墻》墻背土壓力按照庫(kù)侖理論為主計(jì)算，多級(jí)墻墻背土壓力按照延長(zhǎng)墻背法計(jì)算，墻背摩檫角巖層采用0=中/2,土層采用0=2^/3。水平支點(diǎn)力的計(jì)算習(xí)慣是把地梁與錨桿連接處視為一個(gè)絞支點(diǎn)，地梁為簡(jiǎn)支梁或者連續(xù)梁，錨桿為軸心受拉桿件，利用三彎矩方程計(jì)算，不過(guò)此計(jì)算結(jié)果偏于保守。比較符合實(shí)際的計(jì)算方法是分段等值梁法：地梁上部支點(diǎn)段彎矩等于零之間的地梁作為簡(jiǎn)支梁插入計(jì)算，上一段梁中計(jì)算出的支點(diǎn)反力假定不變，作為外力計(jì)算下一段梁中的支點(diǎn)反力?？蚣軗跬翂m用于邊坡高度30M以上的巖土層地段，一般根據(jù)地形地層情況設(shè)計(jì)成多級(jí)墻，墻高控制在6-8M范圍，多級(jí)墻之間設(shè)置不小于1。5M寬的平臺(tái)，最上一級(jí)預(yù)應(yīng)力錨索的覆土厚度不應(yīng)小于4-5M，以保證錨桿的正常受力。地梁和橫梁一般設(shè)計(jì)為正交的十字梁型或框架結(jié)構(gòu)。十字梁適合于山坡加固，框架結(jié)構(gòu)用于支擋結(jié)構(gòu)。為了充分發(fā)揮錨索作用，地梁間距不應(yīng)小于4M，錨桿間距不應(yīng)小于2M；地梁截面寬度不應(yīng)小于50CM，橫梁截面寬度不應(yīng)小于40CM，地梁和橫梁高度應(yīng)相同。錨索根據(jù)設(shè)計(jì)錨固力和巖土層可以選取預(yù)應(yīng)力鋼筋或者低松馳預(yù)應(yīng)力鋼絞線，其總長(zhǎng)度不應(yīng)小于10M，鉆孔直徑以10-12CM為佳，傾角盡量與地梁保持垂直(10°-15°)，錨桿直接固定在地梁與橫梁連接處。樁錨的簡(jiǎn)化計(jì)算摘自《巖土錨固技術(shù)》1998?！痘舆吰麓笞冃翁幚砗?jiǎn)介》錨索的布置計(jì)算可視樁為簡(jiǎn)支梁，主動(dòng)壓力按照土體應(yīng)力三角形分布，梁的容許彎距即為錨索安裝位置。錨索的間距、錨固長(zhǎng)度按規(guī)范至少取4m；還要計(jì)算錨索的安全系數(shù)，梁的安全系數(shù)要考慮正截面和斜截面強(qiáng)度。二次高壓注漿土層錨桿參數(shù)的確定摘自《巖土錨固技術(shù)》1998?！陡邏鹤{土層錨桿在海濱軟土深基坑中的應(yīng)用》濱海地區(qū)地層為第四系全新統(tǒng)海陸相飽和松散沙層和流塑?軟塑狀淤泥或淤泥質(zhì)土多層結(jié)構(gòu)。?？谑芯叭鸫髲B基坑深10.5-12.4m，灌注樁直徑0.8m，長(zhǎng)16.8-20.5m，間距1.1m，一樁一錨(400kn),交通銀行大廈和海鷹大廈的基坑深13。8-14m，一排錨桿長(zhǎng)20-22m，設(shè)計(jì)錨固力500-600kn。錨桿的二次注漿應(yīng)聯(lián)系高壓注漿工藝參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)算，再在基坑支護(hù)整體設(shè)計(jì)中平衡調(diào)整。1、 錨固力的確定。單根錨桿的錨固力在軟土中的合理植為400-600kn，過(guò)小則不需要二次高壓注漿，過(guò)大則桿體結(jié)構(gòu)施工工藝復(fù)雜。二次高壓注漿段合理長(zhǎng)度定在10-15m，額定高壓注漿量為0.3-0.5m3以上（水灰比0.5），鉆孔直徑130-150mm。水泥土錨固體直徑計(jì)算大于300mm，設(shè)計(jì)計(jì)算取220-250mm。土層抗煎強(qiáng)度T植與注漿壓力相關(guān)系數(shù)K在二次高壓注漿按照0.8-1.3m（軟粘土至沙土）選取，較常壓一次注漿高0.3-0.5m；同時(shí)選擇上覆土層和含沙量較大的錨固土層。計(jì)算結(jié)果還要參照原位拉拔試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證調(diào)整，慎重選定。2、 錨桿長(zhǎng)度的確定。通常選定的錨桿長(zhǎng)度不按照設(shè)計(jì)計(jì)算的長(zhǎng)度30m施工，而是選定二次高壓注漿土錨的合理長(zhǎng)度為不超過(guò)20-22m，錨固段長(zhǎng)度為10—15m。計(jì)算超過(guò)合理長(zhǎng)度時(shí)應(yīng)提高單位長(zhǎng)度錨固強(qiáng)度，增加高壓注漿次數(shù)，適當(dāng)擴(kuò)大錨固體直徑。還可以進(jìn)行孔底機(jī)械擴(kuò)孔。如果仍不足則從總體支護(hù)設(shè)計(jì)中調(diào)整解決，不可輕易增加長(zhǎng)度。3、 錨桿與應(yīng)力的確定。對(duì)錨桿施加60%設(shè)計(jì)錨固力的預(yù)拉應(yīng)力，僅將錨桿拉直拉緊就可以控制樁頂位移小于20—30mm，不必施加過(guò)大的預(yù)應(yīng)力。對(duì)錨桿實(shí)行全長(zhǎng)注漿錨固，能更好適應(yīng)邊坡土體變形發(fā)展形態(tài)。4、 錨桿排數(shù)的確定。在軟土深基坑預(yù)應(yīng)力錨索樁的樁基穩(wěn)定條件下，和錨桿施工質(zhì)量有保證的前提下，一般只設(shè)置一排二次注漿土錨。但是在實(shí)行變形控制的區(qū)位、原護(hù)坡樁驗(yàn)算抗彎強(qiáng)度偏低的區(qū)段，或者樁基深度不夠、底部不穩(wěn)的區(qū)段，應(yīng)考慮設(shè)置兩排錨桿。5、 基坑支護(hù)安全系數(shù)的確定。原則上應(yīng)符合規(guī)范要求，但是考慮基坑是臨時(shí)措施，通常采用安全系數(shù)為1.3—1.5，而且不再單獨(dú)考慮設(shè)計(jì)錨固力安全系數(shù)（但要考慮桿體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度）。6、 錨桿張拉試驗(yàn)。二次高壓注漿土層錨桿工藝技術(shù)復(fù)雜，必須通過(guò)試驗(yàn)掌握技術(shù)后，方可應(yīng)用。試驗(yàn)的錨桿設(shè)計(jì)拉力500kn，長(zhǎng)25m，錨固段長(zhǎng)18m，傾角15°，由6根①12.7鋼絞線和1根二次注漿管組成，全長(zhǎng)一次常壓注漿，錨固段二次高壓劈裂注漿。試驗(yàn)機(jī)具采用柳州歐維姆建筑機(jī)械公司配套設(shè)備：OVM12—6型錨具，YCW-100型拉拔千斤頂，ZB4—500型電動(dòng)油泵。實(shí)踐證明，護(hù)坡樁和止水帷幕（連續(xù)墻）的組合應(yīng)用，是一種很好的支護(hù)結(jié)構(gòu)形式。土釘注漿?？谑芯叭鸫髲B基坑第一次常壓注漿的水灰比為0.45，二次高壓注漿的工藝水灰比為0.6的水泥凈漿。在軟弱淤泥質(zhì)土層中應(yīng)用錨桿支護(hù)的二次高壓注漿累計(jì)注漿量宜大于50kg/m，制成錨固段類(lèi)似連續(xù)球體型錨桿。?？趨R隆大廈在濱海平原沉積區(qū)的海成二級(jí)階地上粉土礫石層、中細(xì)砂層打土釘采用了兩種注漿方法。一種是孔內(nèi)注漿護(hù)壁，利用①50鉆桿的中心孔和鉆頭噴嘴注漿，邊注漿邊拔出鉆桿，防止坍孔。第二種方法是常規(guī)注漿法。第一次注漿壓力為0.6-0.8MPa，第二次和第三次補(bǔ)漿壓力為1MPa以上。同時(shí)在孔口處設(shè)置止?jié){塞或事先做好粘土封孔。注漿材料為1：0.5的水泥凈漿，水灰比0.5,摻3%的速凝劑。土釘桿體每隔2m設(shè)一個(gè)中心定位架。深圳嘉賓廣場(chǎng)對(duì)海陸相層（中粗沙和淤泥）、變質(zhì)砂巖風(fēng)化殘積層打土釘，土釘設(shè)計(jì)極限抗拔力不小于30kn/m，每延米注漿量不少于100kg，漿液水灰比0.45-0.5。土釘桿體為①25mm螺紋鋼筋，橫向間距1.2-1.3m，豎向間距1.0-1.6m，長(zhǎng)6—9m，傾角12°,鉆孔直徑①120mm。土釘網(wǎng)面層為①6鋼筋，網(wǎng)距15X15cm，噴射混凝土層厚80mm，設(shè)計(jì)強(qiáng)度C20。深圳宏明廣場(chǎng)止水型土釘墻埋深3.6-13.6m的礫砂層，有孔隙潛水，含水豐富，靠大氣降水垂直補(bǔ)給。為了防止地下水位降低引起樓房及道路的沉降，采用雙排深層攪拌樁止水帷幕。攪拌樁直徑①550mm和①400mm兩種，相互搭接150mm，樁深度平均15m，帷幕穿過(guò)礫砂層進(jìn)入弱透水層，形成一個(gè)全封閉的止水帷幕。由于砂層和淤泥質(zhì)土層中難以成孔，采用打花管注漿式土釘?；ü懿捎肈48,63.5電焊鋼管，用3①16鋼筋幫焊接長(zhǎng)，土釘長(zhǎng)度8—10m，高壓注漿時(shí)控制注漿量。為了限制土釘墻位移，在土釘墻中設(shè)置1—2排預(yù)應(yīng)力錨桿，該錨桿也采用鋼花管注漿形成錨桿。錨管用D60,63.5無(wú)縫鋼管制作，長(zhǎng)15—17m，預(yù)應(yīng)力錨桿設(shè)計(jì)抗拔力350KN，施加預(yù)應(yīng)力200KN。成都匯通銀行大廈場(chǎng)地屬岷江水系II階臺(tái)地，地基土主要構(gòu)成為第四系全新統(tǒng)和上更新統(tǒng)的沖洪積層。埋深2.4m的卵石層厚14.4-21.7m，多為巖漿巖，亞圓形或圓形，下部風(fēng)化較普遍，充填物為中一細(xì)砂層，厚度0.3-0.9m。下伏層基巖為泥巖。采用稀排灌注樁，樁間布土層錨桿。樁徑1.0m，間距3m，構(gòu)造配筋12016,樁身混凝土強(qiáng)度C20.土層錨桿間距2X2m，傾角10—15°。稍密卵石層按0.8X0.8m間距布加壓注漿孔，細(xì)砂夾層采用0.6X0.6m間距布孔，管徑048，進(jìn)入砂層2—8m，漿液水灰比1：0.47,注漿壓力0.6-1.0mpa。在砂層中漿液擴(kuò)散范圍有限，采用密排微型樁鋼管，增加灌漿穩(wěn)壓時(shí)間。湘桂鐵路k690+535?+562，k690+630?+677段左側(cè)路堤錨桿擋土墻二次壓力注漿鉆孔直徑d=0.11m，注漿錨固直徑D=1.5X0.11=0.165m，錨桿安全系數(shù)3.5,驗(yàn)證錨桿的極限拉拔力3.5倍于錨桿的設(shè)計(jì)拉拔力。錨桿灌漿用的水泥砂漿的水灰比一般控制在1:0.5左右，灰砂比1:0.6—0.8。此時(shí)可灌性較好，砂漿強(qiáng)度大于20MPa。通常噴射混凝土的配合比為灰：水：砂：石=1:0.4:2:1。潮噴的噴射管可接長(zhǎng)至70—80m，濕噴送料管長(zhǎng)要小于30m為好，避免因距離過(guò)長(zhǎng)產(chǎn)生堵管或爆管。噴槍口距受?chē)娒?—1.2m，距離過(guò)大影響噴混層的密實(shí)度，距離過(guò)小造成反彈料過(guò)多損失。天津百貨大樓基坑粉質(zhì)粘土錨桿注漿時(shí)，一次注漿管放在隔離環(huán)內(nèi)，二次注漿管綁在隔離環(huán)外側(cè).桿體插入后立即從孔底一次注漿，至孔口溢出純水泥漿結(jié)束.拔出一次注漿管后，用干水泥人工進(jìn)行孔口封堵，要求封堵密實(shí)，不得滲水。待一次注漿體的強(qiáng)度達(dá)到5.0MPa時(shí)進(jìn)行二次注漿，初始劈裂注漿壓力達(dá)到3.5MPa以上，二次注漿壓力控制在2.0-3.0mpa的注漿量要控制，以地面不漏漿