压力注浆法范文

压力注浆法范文（精选7篇）

压力注浆法 第1篇

裂缝是混凝土结构的常见病害, 裂缝一旦出现便不可恢复, 而裂缝的存在直接影响混凝土的耐久性, 进而影响混凝土结构物的正常使用寿命。因此, 裂缝修补成为工程界普遍关注的问题。目前, 裂缝修补技术日渐成熟, 修补材料的品种也越来越多。尽管对于混凝土裂缝修补的研究, 国内外从材料、施工等方面已积累了一些试验数据。但从相关文献来看, 对于我国西北地区干寒、超低温、强紫外线等复杂的环境条件下裂缝修补材料和修补技术的研究相对较少, 尚需更多的试验和实践来确定经济有效、便于施工的工艺方法, 对已经开裂的混凝土构筑物进行修复。

目前广泛使用的裂缝修补方法主要有:表面覆盖法、压力注浆法、嵌缝封堵法、碳纤维粘贴法、混凝土置换法、电化学防护法、仿生自愈法。如果将两种方法结合起来, 然后对所用方法和材料进行改进, 可修补不同程度的混凝土裂缝, 适用于寒旱地区恶劣的环境条件。本文将表面覆盖法和压力注浆法结合[1], 对所用材料进行试验研究, 得出较能满足我国西北部地区特殊环境使用的裂缝修补材料。

2 裂缝修补环境条件

我国西北广大地区, 由于受西伯利亚寒流、多年冻土及现代冰川的影响, 气候干旱少雨, 年平均气温较低, 日温差较大, 紫外线照射强烈, 冬期常在3~6个月, 个别地方长达8个月, 气候主要特点为干燥、低温、干湿交变频繁。这些因素极大的加剧了混凝土的塑性收缩、自收缩、干燥收缩、冷收缩等。尤其是每日的温度、湿度的交替变化, 使得混凝土的应力不断累加, 极易导致混凝土的开裂。混凝土内部及外部的各种约束作用, 使内部的应力重新分布、导致混凝土的开裂更为复杂, 而对裂缝修补材料应能够在该恶劣环境条件使用, 并能使裂缝修补达到满意的效果。

3 对裂缝修补的要求

3.1 压力注浆材料的要求

压力注浆材料的主要作用是对已开裂的混凝土进行粘合, 恢复构件的整体性, 重新建立力的传导。因此, 要求注浆材料与混凝土有很强的粘结力;同时由于混凝土构件在荷载作用下会产生变形, 所以注浆材料应有随混凝土构件同步变形的能力, 具有较好的延性;针对我国西北部地区昼夜温差大的气候条件特点, 还要求材料有较好的耐温变性;考虑到低温条件下的使用和施工要求, 注浆材料应具有很好的低温柔性和低温可灌性。

3.2 涂层材料的要求

涂层材料分两层涂覆, 底层材料的作用封闭、粘合混凝土表面的微裂缝 (裂缝宽度≤0.1mm) , 防止混凝土的碱性影响表面涂层材料的性能, 因此底层材料应选择渗透性好、与混凝土粘结力强、塑性好, 与表面涂层材料有较好的粘结力的材料, 同时考虑到环境特点还应具有较好的耐温变性和一定的低温柔性。

表面涂层材料涂覆于底层材料和注浆材料表面, 其作用是保护注浆材料和底层材料在干湿交变、强紫外线等复杂环境下材料性能不降低, 因此要求表面涂层材料除具有注浆材料和底层材料所共有的低温柔性外还应具有更好的耐干湿交变和耐紫外线老化性。

4 材料性能测试

4.1 试验方法

1) 粘度采用斯托莫粘度计测定粘度, 当材料的粘度<110 ku时可灌性能达到0.1mm, 即环境温度10℃以上时注浆效果较好,

2) 适用期的测定参照《聚氨酯防水涂料》JC500-92进行;

3) 可灌性测定方法采用在已有裂缝的混凝土构件中, 用读数显微镜测试裂缝宽度;然后对裂缝进行注浆, 待浆液固化后, 钻芯取样;用放大镜观测浆液饱满情况, 浆液饱满时的最小裂缝宽度, 即为可灌性所达到的指标。

4) 体积收缩率的测定, 采用将材料以2mm平铺于涂油石蜡的模板内, 待固化后, 脱模, 测定材料的尺寸, 与模板的尺寸相比较, 计算体积收缩率;

5) 粘结强度按《涂层附着力的测定法拉开法》GB 5210-58进行;

6) 与混凝土的相容性, 采用试件在浓度为0.1M的KOH溶液中浸泡后, 按《涂层附着力的测定法拉开法》GB 5210-58进行;

7) 延性试验参照《建筑防水涂料试验方法》GB/T16777-1997进行;

8) 低温柔性按《建筑防水涂料试验方法》GB/T 1677-1997进行;

9) 耐紫外线老化性按《机械工业产品用塑料、涂料、橡胶材料人工气候加速试验方法》GB/T 14522-93进行[3];

10) 耐温变性按《建筑涂料涂层耐冻融循环性能测定方法》JG/T 25-1999进行。

4.2 试验结果及分析

目前, 我国建筑科学研究会同其他相关单位针对混凝土裂缝修补注浆材料编制了《混凝土裂缝修补注浆材料技术条件》并规定了相应性能指标[2]如表1。

注1:粘结强度值为与混凝土的粘结强度。

对材料的性能的要求除了考虑以上技术性能指标外, 还要考虑不同材料所发挥的作用, 更重要的是我国西北地区的低温、昼夜温差大、强紫外线等环境特点, 试验材料性能测试结果见表2。

从试验结果看, 注浆材料、底层材料完全能满足我国《混凝土裂缝修补注浆材料技术条件》所规定相应性能指标。对表面涂层材料除满足规定要求外, 特别做了耐紫外线老化试验, 从表3和表4对比可见表面涂层材料1的耐紫外线老化性能更优, 但价格较高, 从经济角度考虑, 对于受紫外线照射强烈的建筑物部位可选择表面涂层材料1涂覆表面, 而对于不受紫外线照射的部位

注1:粘结强度值为与混凝土的粘结强度。

注:60°光泽是表示涂层的光亮程度, 涂层破坏是从失光开始的, 一旦60°光泽达到3.0以下几完全失光时, 涂层就开始出现粉化破坏, 失光越快, 涂层耐老化性能越差;色差是表示涂层颜色试验前后的差别, 色差值越大, 表示涂层耐老化性能越差。

如建筑物内部、桥梁箱梁内侧可选择表面涂层材料2涂覆表面。

5 结语

随着我国西部地区经济的发展, 各种各样的建筑物 (如房屋、桥梁、隧道等) 越来越多, 但由于历年的老朽化、施工质量、地震和其他意外损伤等原因, 大量的建筑物都亟待进行加固修复, 以延长其使用寿命。这是一个可持续发展的社会问题, 也是建筑工程中急需研究的重大课题。

采用本文试验研究材料, 对西北地区部分建筑物进行修补, 取得较好的修补效果。

摘要：我国西北地区气候复杂多变, 施工过程中混凝土裂缝等质量通病极易产生。本文针对西北地区气候干燥、低温、温差大、日照强、风沙大等自然环境特点, 对混凝土裂缝修补材料进行试验研究, 确定较能满足西北地区的裂缝修补材料。

关键词：西北地区,混凝土裂缝,修补材料

参考文献

[1]罗锋.混凝土裂缝产生的材性分析和修补材料研究[J].国外建材科技, 2005, 26 (3) :15-16.

[2]孙凌.寒区高等级混凝土路面裂缝修补材料性能的研究[J].黑龙江科技, 2003, 116 (10) :30-31

[3]贾国盛.干旱风沙地区混凝土裂缝控制措施探讨[J].铁道建筑技术, 2012 (1) :76~79.

[4]阎颖, 方立权, 张海英.混凝土建筑裂缝成因分析及修补措施[J].水利科技与经济.2005, 11 (6) :368.

压力注浆法补强地基在施工中的应用 第2篇

某公司住宅楼位于原老城墙脚下,3个单元,建筑面积5 802 m2,地下1层、地上6层,砖混结构,钢筋混凝土筏板基础,2004年9月竣工交付,但由于未做室外配套设施,尚未投入使用。2004年10月在住宅楼的正北方向20 m处新建一幢地上9层、地下1层的框架结构综合办公楼,地基处理采用CFG桩复合地基,基础埋深-6.2 m,地下水位在地表以下4.5 m左右,施工单位采用基坑外设置止水帷幕桩,坑内深井降水,帷幕外截水回灌的综合降补水方案。住宅楼坐落场地地质情况比较复杂,上部主要由杂填土组成,成分为炉渣碎砖块等,并有原有建筑基础,结构松散,下部多为素填土,成分多为粉质黏土,密实性较差,两种土厚度分布很不均匀,工程性能较差,承载力较低。东单元坐落在原护城河沟内,挖土1.5 m～1.7 m即有水,下为黑褐色淤泥质土,中单元下有两道石坝。针对东单元开挖后的地质情况,设计人员给出的地基处理为:东单元挖至-6.1 m后用片石分层碾压至-4.8 m,中单元拆除石坝后用红黏土碾压至-4.8 m,全部基础满铺片石至-4.5 m,碾压后用三七灰土分层碾压至基底设计标高。

2 不均匀沉降的产生及原因分析

在综合办公楼降水过程中发现住宅楼东单元出现了不均匀沉降,东单元内外墙均发现了裂缝,裂缝主要发生在地下室南、北外纵墙的窗户四周,具体情况为南外纵墙有两道裂缝,北外纵墙外侧有1道裂缝,北外纵墙地下室墙体内侧共发现7道裂缝。

产生不均匀沉降的主要原因是东单元基础处于原护城河沟内,目前仍是地下水流的一道暗沟,其他单元地基座为原老土层,地基软硬不均,而设计方的地基处理方案过于简单,没有考虑水的变化对不均匀地基产生的影响,对施工单位、监理单位提出的设置沉降缝方案未予考虑,地下水位一旦发生变化,就会造成东单元地基向护城河沟内倾斜,失衡重力作用下就会导致不均匀沉降的产生。

3 地基补强方案的制定

为防止东单元地基的进一步下沉,导致筏板基础裂缝加大,影响住宅楼的使用,决定立即停止抽水,对回灌井加紧补水,并对出现裂缝的东单元的软弱地基进行压力注浆补强。

4 压力注浆加固地基步骤

1)先进行楼外围部分孔位注浆。先进行楼外围孔注浆施工,一方面使建筑物基础下土层固结,提高强度和压缩模量;另一方面为内部注浆奠定了条件,使内部注入的浆液只能在帷幕中扩散,挤密作用就更加显著,相应地基允许承载力较原始值会大幅度提高。2)进行内、外孔同时注浆加固。考虑到不均匀沉降的实际,故逐步同时进行内、外孔位的注浆,注浆量相应加大,起到整体加固地基的效果。3)补强。为了更好地固结基础,最后进行内部孔注浆,内部孔注浆正好补充了地基整体注浆扩散的不足,使浆液在基底实现最优化组合,填充了基础内部充盈不足部分,进一步稳固了基础。

5 附加沉降的控制

为达到在本工程中合理地实施注浆顺序,有效地控制附加下沉,通过多年的工程实践,我们采用了一种新型的注浆新技术——等量多次跳跃式注浆法。

采用这种技术,在局部范围内地基土因注浆液浸湿造成的强度降低可通过相邻未被浸湿的地基土承担一部分荷载来调整,从而有效地控制附加下沉。

主要方法:1)采用分层等量多次的注入方法;2)采用远距离跳跃注浆法;3)适当延缓注浆周期等措施,以确保注浆饱和,确保注浆过程中楼体的稳定性。

6 压力注浆加固施工控制

6.1 钻孔编号

施工前按照设计图纸的孔位根据现场实际情况进行编号定孔,布孔除按设计正常布置外,需要变换孔位的有以下两种情况:

1)受地形、设备、地下设施限制需移动孔位的,以孔底垂直到地面点为中心,以孔位为半径的360°弧线任意位置均符合要求。2)如因孔位距墙距离变换较大,可按照孔底位置不变,重新计算倾角确定。

6.2 钻孔工艺

1)钻孔机械采用TXU-75油压钻机、凿岩机,位置一般设在基础的一侧或两侧,孔径6.5 cm～7 cm,间距可依据有效扩散半径确定,一般为1 m～2.5 m,遇到特殊情况也可小于1 m。2)钻孔采用隔孔施钻的办法,先进行第一批孔位钻孔,注浆后,再进行第二批孔位钻孔。3)钻孔时钻机呈水平状态,避免造成孔的倾角错误。4)钻孔时,第一层片石层须采用凿岩机钻孔,钻透该层后再用探水钻机进行钻孔。为避免地基土增加含水量,施工中原则上采用无水钻,如确实遇到坚韧的灰土、石块、混凝土等可适量加水钻透该部分,而后仍采用无水钻。5)孔深原则上参照设计要求进行,但至少应伸入硬土层0.5 m左右。

6.3 插管封口

1)插管前应检查管孔是否畅通,插管用材为3/4″PVC管材,长度按:钻孔深度-500 mm+200 mm(地面以上连接输浆管部位)进行计算。2)封口是操作过程的关键环节,孔封不严密不能注浆。封口材料可用黄麻布袋、水泥浆、混凝土、橡皮球等,一般常用“三水浆”和管套密封,封口深度视工程实际而定,一般为2 m～4 m,捣固密实。

6.4 注浆方法及措施

1)单管单液多次等量注浆法。“三水浆”配合比一般采用:水泥∶水∶水玻璃=1∶0.7∶0.03;每孔每次注入量:0.5 t水泥配成的浆液。每孔注浆次数:原则上不受限制,一般3次～5次注满为宜;每孔注入量:不受限制,饱和为止;总共注入量:以注浆方案为参考依据,或增或减以饱和为准。2)定时定量跳跃式注浆法。同一排孔注浆方式用跳跃式注浆法,即跳开1孔～2孔,甚至3孔,注浆孔相距越远越好。单管单液注浆法施工时,每孔数次注浆采用定时法(现场试验,把浆液固态化的阶段时间作为前后次注浆的间隔时间)。3)浆液质量控制。浆液搅拌必须达到浓度均匀,开始边搅拌边排浆,排浆时搅拌机不得停机;搅拌浆液必须配一次料、排一次浆,排完后再行配料、再排浆,周而复始,严格禁止边排浆、边填料、边搅拌。

7 压力补强效果检验

压力注浆补强地基共分三次进行,从2005年1月17日开始,3月31日结束,共注入水泥299.5 t,水玻璃8.7 t。

针对压力注浆补强效果,建设单位委托山西省建筑科学研究院进行了以下几个方面的检测。

7.1 楼体倾斜变形观测

采用TDJ6E型光学经纬仪对住宅楼外墙大角进行了倾斜观测,倾斜最大的东南角向东倾斜了8 mm,但却远小于GB 50292-1999民用建筑可靠性鉴定标准中表6.3.5中规定的84.2 mm的顶点位移,《工程检测报告》结果显示,该楼按上部承重结构的侧向位移评级应定为Au级。

7.2 楼体沉降观测

采用DS32型TJOP自动安平水准仪分三次分别于4月6日、3月16日、5月7日对住宅楼进行了沉降观测,从观测结果看,沉降量最大的点累计沉降量1 mm,《工程检测报告》结果显示,该楼沉降已趋于稳定。

7.3 裂缝检测

在检测员第一次到达现场后对裂缝处贴石膏灰饼,每10 d一次观察灰饼变化,《工程检测报告》结果显示,所有裂缝都没有向其两端延伸,并且灰饼上也无裂缝出现。

山西省建筑科学研究院出具的《工程检测报告》得出的检测结论为:该楼东单元坐落于地质状况较复杂的原护城河沟内,地基处理方法简单,新建办公楼降水导致楼体地基产生不均匀沉降,使得该墙体有局部开裂现象,经压力注浆补强地基处理后,楼体沉降已趋于稳定,根据GB 50292-1999民用建筑可靠性鉴定标准中3.3.2和5.4.3条的规定,该楼出现裂缝的墙体评定等级为Bs,现阶段该楼不属于危险房屋,不影响结构安全。

经施工单位每年的回访住户及现场观察,该楼住户已于2007年7月前全部装修完入住,目前没有住户反映装修使用后在门窗口处有裂缝出现,回访人员在室内及室外也没有发现沉降裂缝的出现。

综合以上结论,该住宅楼沉降已完全稳定,房屋结构安全,这说明压力注浆补强地基切合本工程实际,在本工程中应用取得了良好的效果。

摘要：结合工程简介及地基状况,对不均匀沉降进行了原因分析,制定了压力注浆法补强地基方案,阐述了压力注浆加固步骤和施工控制,并对压力补强效果进行了有效验证,从而为压力注浆法补强地基在施工中的应用积累经验。

关键词：压力注浆法,补强地基,施工应用

参考文献

[1]JGJ 123-2000,既有建筑地基基础加固技术规范[S].

压力注浆法 第3篇

随着巷道埋深逐年增加, 地应力增大, 频繁的采掘影响和松软破碎围岩等复杂地质条件下的巷道越来越多[1], 为瓦斯压力的准确测定带来了一定的困难。而复杂地质条件下瓦斯压力测定的工作重点主要取决于封孔方法及注浆效果的成功与否, 目前常用的带压封孔测压中, 一般认为注浆压力在8.0MPa以上才能严密封堵钻孔围岩裂隙[2], 但在实际工程中合理的注浆压力并不是一个固定值, 提高注浆压力能增大浆液扩散半径[3], 封孔注浆压力往往与注浆封孔设备性能参数及现场条件有关, 如井壁注浆终压一般为2.0~3.5MPa[4]。在现场测压过程中, 注浆压力低于8.0MPa而测压成功的例子也屡见不鲜, 那么8.0MPa的注浆压力是否合理就引起强烈的质疑。由于构成围岩的不同岩层的渗透率和孔隙、裂隙发育存在较大的差异性, 合理的注浆压力势必不同。而目前对于瓦斯压力测定过程中合理注浆压力研究尚不够深入, 多数仅凭工程实践经验来选择注浆压力[5,6,7], 既缺乏科学依据, 又没有经过工程验证。鉴于此, 对煤层瓦斯压力测定过程中合理注浆压力进行研究, 对提高封孔质量和准确测定煤层瓦斯压力有重要的现实意义。

1 钻孔围岩塑性应力区的数值模拟

在钻孔施工过程中, 由于钻杆不停的扰动, 在钻孔周围会形成破碎区、塑性区、弹性区和原岩应力区[8]。钻孔施工后岩体应力重新分布, 在钻孔围岩内出现应力集中[9], 当钻孔周围岩体的应力大于岩体强度时, 岩体会发生塑性变形或破坏, 塑性区内圈应力低于原岩应力的区域为破裂区, 破裂区内应力和强度明显削弱, 裂隙扩张增多[10], 如果钻孔周围岩体产生的塑性区越大, 裂隙范围也就越大, 对瓦斯压力测定时的封孔越不利。

根据弹塑性理论, 钻孔长度远大于钻孔横截面积, 因此把钻孔壁的受力可以看作平面应变问题[11,12], 为求得钻孔围岩塑性区的半径, 做出如下基本假设:

1) 钻孔为圆形, 所处的原岩应力场为静水应力场, 周边受到均匀等向压力;

2) 弹性区中的应力分布与弹性体中受力圆孔周边应力分布相同, 塑性区中的岩体破坏满足Mohr-Coulomb屈服准则;

3) 破碎区中岩体应力小于原岩应力。根据以上假设条件得到塑性区半径为:

从式 (1) 可以看出:原岩应力p越大, 则塑性区半径也越大;反映岩石强度性质的内摩擦角φ和内聚力c越小 (即围岩强度越低) , 则塑性区越大;钻孔半径a越大, 塑性区半径R也越大[13]。

根据以上论述, 围岩强度越低, 塑性区越大, 而泥岩的强度低于砂岩及砂质泥岩, 即泥岩的塑性区最大, 因此, 以泥岩为例建立二维平面模型分析钻孔周边塑性区变化。在埋深为600m时, 初始地应力为15MPa, 泊松比μ为0.3, 侧压系数γ=μ/ (1-μ) , 利用COMSOL软件进行模拟后得出模拟结果如图1所示。

图1中等值线密集的黑色区域为泥岩中钻孔周围的塑性破坏区, 破坏范围为62mm左右, 而钻孔在细砂岩与砂质泥岩中的塑性区范围将小于62mm。在塑性区区域内, 围岩裂隙发育, 为瓦斯的流动提供了更多通道, 降低了封孔的有效性, 因此必须对塑性区区域进行严密封堵。

2 不同注浆压力下浆液扩散特性数值模拟

2.1 数学模型的基本假设

①浆液的渗流运动服从达西定律;

②浆液只在注浆段的围岩裂隙内渗透;

③钻孔边界浆液注入压力等于孔口注浆泵中的控制压力;

④注浆段内岩层为均质且各向同性;

⑤浆液为不可压缩流体。

2.2 数学模型

①渗流基本规律为:

②岩体内浆液渗流的连续性方程:

由方程 (2) 、 (3) 联合消除速度ν, 表示为压力P与密度ρ的关系模型为:

③注浆渗流控制方程:

式中, ν为渗流速度, m/s;k为渗透率, m2;μ为动力粘度, kg/ (m·s) ;P为流体压力, kg/ (m·s2) , ρ为浆液密度, kg/m3;φ为孔隙率;q为流体体积, 源汇强度;t为时间变量;S为储存系数。

2.3 数值模型及边界条件

1) 工程条件:以测压钻孔几何中心作为中心, 钻孔直径为0.075m, 由于测压钻孔为上向钻孔, 钻孔封孔段经过泥岩、砂质泥岩及细砂岩三种岩层, 因此对三种不同岩性围岩建立数值模型进行模拟。

2) 初始条件及边界条件:以钻孔边界作为注浆段的浆液流入边界, 其他边界均没有浆液流动边界, 初始条件为:

P0为注浆时钻孔边界的初始压力。

无穷远处浆液压力梯度为0, 模型边界条件为:

2.4 模拟结果

利用comsol软件进行仿真模拟, 在其数据集中提取数据后, 采用Excel生成注浆压力与浆液扩散距离的关系见图2所示。

由图2可以看出:细砂岩、砂质泥岩和泥岩中的浆液在注浆压力分别为4MPa、3MPa、2MPa处以前, 浆液扩散半径随注浆压力的增加而增大的趋势比较明显;而细砂岩、砂质泥岩和泥岩中的浆液在注浆压力分别为4MPa、3MPa、2MPa处以后, 浆液扩散半径随注浆压力增加的趋势不明显, 此时如果继续以提高注浆压力来增大浆液扩散半径的方法将不可取, 因为此时地应力及围岩性质成为主要影响因素。因此, 浆液在细砂岩、砂质泥岩和泥岩中渗透的注浆压力临界值分别为4MPa、3MPa、2MPa。

此外, 细砂岩、砂质泥岩和泥岩中的浆液分别在注浆压力为4MPa、3MPa、2MPa处所对应的扩散半径分别680mm、427mm和220mm;而钻孔施工后形成的最大塑性破坏区位于泥岩层中, 破坏范围为62mm, 细砂岩和砂质泥岩塑性破坏范围均低于62mm, 浆液扩散半径远大于塑性区破坏范围。因此, 根据塑性区半径及浆液在三种不同岩性围岩中扩散的注浆压力临界值, 选择出合理注浆压力为4MPa。

3 带压注浆封孔测压的现场试验

3.1 试验地点情况

本次试验在平煤股份十三矿进行, 矿井核定生产能力为210万t/a, 主要可采煤层为己组煤, 煤层瓦斯含量2.89~16.98m3/t, 煤层瓦斯压力0.20~3.60MPa。矿井绝对瓦斯涌出量为36.17m3/min, 相对瓦斯涌出量为9.83m3/t, 为煤与瓦斯突出矿井。试验地点选择在己15-1711111工作面机巷底板岩巷进行, 底板岩巷测压处标高-516~-525m, 地面标高+75~80m, 数值模拟采用埋深为600m, 是取三个测压钻场埋深的中间值。底板岩巷距离己15-17煤层17~20m, 己15-17煤层赋存较为稳定, 厚度为4.35~6.20m, 平均5.80m, 煤层倾角10°~19°。煤的破坏类型为Ⅱ~Ⅲ类, 煤层节理比较发育, 煤层顶底板均为砂质泥岩。

3.2 试验参数

根据《AQ1047-2007煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法》中规定的测压点布置原则和现场具体情况, 确定了试验钻孔的具体位置, 共布置三组测压钻场, 同一个测压钻场布置两个测压钻孔, 分别在巷道左右帮向外侧开孔, 终孔间距大于20m, 钻孔参数见表1。

3.3 试验结果

1号钻孔采用常压注浆封孔, 2~4号钻孔采用“两堵一注”囊袋式封孔器以4MPa的注浆压力进行封孔, 1~4孔采用河南理工大学高科技开发公司生产的CPD8M型煤层瓦斯压力自动测定仪, 每隔2h测定记录一次瓦斯压力。最终测定的瓦斯压力见表1, 瓦斯压力恢复曲线如图3所示。

根据现场封孔测压方法及测压结果可知:

1) 1、2号孔处于同一个测压钻场, 煤层赋存条件相同, 没有地质构造和地下水的影响。1号孔采用常压注浆封孔, 所测瓦斯压力为0.97MPa;2号钻孔采用注浆压力为4.0MPa的带压封孔方法, 所测瓦斯压力为1.97MPa, 比1号孔所测瓦斯压力值高1.0MPa。由此可见, 采用注浆压力为4.0MPa的注浆封孔方法比常压注浆封孔所测压力值更准确, 说明在其他条件相同的情况下, 注浆压力的高低对封孔质量起到关键作用。

2) 试验地点曾采用聚氨酯和水泥砂浆联合进行常压注浆封孔时, 由于注浆压力过低, 难以封堵围岩裂隙导致测压失败;采用胶囊-粘液封孔时, 最大粘液压力保持在3.0MPa, 所测瓦斯压力为0.50~2.50MPa, 在较小试验区域内瓦斯压力值大小差别较大, 测压准确率低。而本次采用4.0MPa的注浆压力进行注浆封孔, 所测压力为1.97~2.70MPa, 从瓦斯压力测值来看, 比前两种方法所测瓦斯压力值更准确。由此可见, 4.0MPa的注浆压力是合理的, 能够满足该条件下的封孔要求。此外, 试验证明, “两堵一注”囊袋式快速封孔自动测压技术完全可以应用于同等条件下的煤层瓦斯压力测定。

4 结论

1) 穿层测定煤层瓦斯压力时, 采用4.0MPa的注浆压力进行封孔比常压封孔所测瓦斯压力值相比有明显地提高, 因此4MPa的注浆压力可以满足穿层测压的需求。

压力注浆地基加固技术的应用 第4篇

所有的建筑工程的荷载都是由基础传给地基。而地基承载力的大小和好坏由地基土层的种类和组成情况来决定。在地质复杂的软弱土和湿陷性黄土区域进行工程建设, 通常会因为勘察设计不详尽或施工时的处理不当, 导致地基土层应力应变不均匀, 引起地基和基础产生不均匀的沉降, 当这种不均匀沉降超过规范要求的允许限度时, 即导致建筑、构筑物的墙体或地面开裂, 影响使用。压力注浆地基加固技术是为了解决在软弱地基或湿陷性黄土地基上建设工业建筑或民用建筑发生不均匀沉降时采用的一种加固补强的施工工艺。压力注浆地基加固技术是一种利用气压、液压或化学等原理把能凝固的浆液均匀地注入填料地层中, 浆液以填充、渗透和挤密等方式, 填充其开裂位置, 硬化后形成一个强度高、压缩性低、抗渗性强和稳定性良好的新岩土体, 使地基得到加固的施工工艺。以下结合工程实例对压力注浆地基加固的施工技术进行阐述总结。

1 工程概况

山西潞安矿业 (集团) 高硫煤清洁利用油化电热一体化示范项目超限设备生产厂房地基加固工程, 由于地面下存在湿陷性黄土且局部为河床部位, 地基土回填厚度较厚, 加之今夏以来降雨量较大排水系统未形成, 致使该厂房地面地基土被浸泡发生地面下沉和吊空, 经建设单位、设计单位、施工单位等共同研究, 制定了加固处理方案, 采用压力注浆技术措施, 对该段地基进行注浆加固, 以有效提高地基承载力及压缩模量, 满足地基承载力要求, 确保厂房设备的安全使用。

2 施工方案及技术措施

2.1 技术准备

施施工工前前组组织织施施工工人人员员详详细细审审阅阅方方案案设设计计, , 并并对对操操作作工工人人进进行行方案交底, 掌握原设计要求及地质资料、高程控制点、沉降观测等有关资料, 组织专业人员进行学习相关的规范技术标准, 以确保工程的顺利施工。

2.2 施工场区布置

由于在生产区进行施工, 在作业区周边用彩钢板围挡, 确保施工现场场容整洁。

2.3 施工整体方案

针对厂房室内中间下陷地面, 由于需堆放材料设备, 采用四周注浆封闭, 中间注浆顶升的方式把下陷地面恢复原状, 达到设计承载力要求, 在注浆封闭式, 依据地面下地基土浸泡情况及地基土软弱程度确定封闭注浆范围及深度, 但最浅不小于轨道梁深度。

针对厂房室内东部下陷地面, 由于不需堆放材料设备, 采用注浆加固的办法, 地面上打孔, 用水泥加粉煤灰对吊空部分地面进行填充, 达到设计承载力要求。

2.4 施工顺序及技术措施

施工工艺流程为:钻孔→插管→封口→注浆→压浆堵口。

2.4.1 钻孔

1) 准备工作。根据掌握的工程实际情况、地质资料、图纸设计要求, 确定钻孔位置。2) 除按设计正常情况布孔之外, 受地形限制、设备限制、地下设施限制需移动孔位, 位置可定在孔底垂直到地面点为中心, 至孔位为半径的360°弧线任意的位置。3) 钻孔施工。a.钻孔机械的孔径一般为45 mm~75 mm;在采用小型机械钻孔, 遇到钢筋时应立即停钻, 移位重钻。b.钻孔时钻机根据设计要求垂直钻孔。c.钻孔时, 为避免地基土增加含水量, 施工中严禁采用水钻。d.钻头遇到异常情况时, 应立即停钻, 查清原因, 解决问题再施工。e.实钻深度:孔深原则上参照验槽回填土尺寸要求进行。f.每孔记录均编号为代号。g.钻孔间距与孔注浆扩扩散散半半径径是是一一个个问问题题的的两两个个重重要要参参数数, , 它它关关系系到到基基土土加加固固的的有有效效范围, 直接影响到地基加固的效果。

2.4.2 插管

插管前应检查管孔是否畅通, 插管深度按钻孔深度+200 mm进行计算。

2.4.3 封口

封口是施工流程中关键的一步 (孔封口不严密不能注浆) 。封口材料本工程采用的是干粉水泥, 封口深度由工程实际情况来确定, 本工程封口深度为1.0 m, 捣固密实。

2.4.4 注浆

本工程采用单管混合液注浆法, 水泥采用32.5号水泥, “三水浆”配合比一般采用:水泥∶水∶水玻璃=1∶0.7∶0.03, 每孔每次注入量:0.5 t水泥配成的浆液, 多次注浆, 注入量以饱和为止。

1) 准备工作。a.按照加固方案技术要求, 注浆浆液浓度适中, 配合比的用水量以适应泵、管承受力为准, 增减量不得大于10%, 水质要清洁。b.输泵管及接口必须完好, 无破裂, 无漏浆。c.注浆泵距注浆孔距离不得超过100 m。2) 注浆工艺。a.注浆原则。采用压力注浆地基处理技术制定了两条原则, 一是达到最大合理的压缩地基土层效果。二是针对该工程的特殊性, 采用注浆技术进行加固, 坚持以局部带动整体, 以整体带动局部的原则, 两者紧密结合, 全面施治。b.加固方法与程序。设置注浆孔, 采用注浆施工, 使浆液在地基土中实现最优化组合, 进一步使地基土层稳固。注浆中应采用跳跃式注浆, 每孔实行多次注浆。3) 浆液质量。a.浆液配制严格按照规范要求的配合比及填料顺序进行, 不允许擅做改变;b.浆液搅拌时最终必须达到浓度均匀, 注浆时搅拌机不得停机。

2.5 质量保证措施

2.5.1 质量目标

通过相关部门取样检测, 达到原设计要求, 质量合格。

2.5.2 具体实施措施

1) 根据现场基槽填土的深度, 编制施工方案。

2) 建立质量保证体系, 实行全面质量管理, 并建立以自检, 互检和交检为中心的技术质量责任制。做到全员、全过程、全方位抓质量, 管理到位, 一次成优。

3) 本工程操作时要严格贯彻国家颁发的施工及验收规范。新工艺必须事先编出标准工艺。

4) 开工前必须进行方案交底, 了解施工方法, 掌握技术要领, 明确质量要求。

5) 严格执行材料检验、试验制度。所有原材料及半成品必须有合格证、检验报告。

6) 认真计量管理。各种量具定期送检, 超过误差规定决不使用, 严格按搅拌级配进行计量。

7) 由于本工程存在交叉施工, 必须协调好其他各专业队伍, 做好成品保护, 防止成品受到污染而造成重复施工, 确保工程质量一次达标。

8) 及时做好质量记录和技术档案的收集、整理工作, 做到资料与工程同步, 来保证资料的齐全和真实。

9) 工程竣工时, 经建设单位、监理单位及总包单位共同检查验收后才可以进行竣工交接。

2.6 安全保证措施

1) 严格按照相关安全生产措施和规定执行, 杜绝机械伤害和触电事故的发生。

2) 做好交叉作业时的安全防护, 尤其是注意本工程是在不停产的前提下进行施工, 务必注意龙门吊吊物时的安全, 当龙门吊需吊物通过施工现场上方时, 工人必须离开施工现场进行躲避;正确设置安全维护、安全网和隔离防护, 做好安全“三宝” (安全帽、安全带、安全网) 的配置佩戴落实。

3) 施工现场的各种安全防护措施、安全标志和警告牌应做到标准化, 未经项目部经理和安全负责人同意不得擅自拆动, 施工机械必须指定由经过专业培训考试合格并取得有关部门颁发的操作证或特殊工种操作证的人员操作。

4) 施工现场用电要规范化, 设置标准的配电箱, 所有的电动机具必须安装漏电保护器。经常检查电源、电缆有无漏电现象, 及时维修。

5) 使用施工机械的安全措施。

a.机械设备应按其技术性能的要求正确使用。缺少安全装置或安全装置已失效的机械设备严禁使用。b.处在运行和运转中的机械严禁对其进行维修、保养或调整等作业。

6) 操作开始前, 施工工长应向操作班组进行安全交底。

7) 施工中的所有安全活动记录及文件要齐全真实。

3 注浆效果评价

注浆施工后, 经过一段时间的观察, 地面未出现新的裂缝现象和原来开裂处扩大的迹象, 建筑物未出现异常。实践表明, 压力注浆在既有建筑、构筑物地面加固效果明显, 地基不均匀沉降得到有效的控制, 达到了预期效果。

4 结语

压力注浆地基加固施工技术在超限设备生产厂房地面加固工程的成功应用, 表明该施工技术在既有建筑、构筑物地面加固方面具有可行性, 并且在确定采用该施工技术对地基进行加固时, 还应考虑地基沉降对既有建筑、构筑物的影响, 加强对既有建筑、构筑物的监控。

摘要：通过介绍压力注浆地基加固技术在高硫煤清洁利用油化电热一体化示范项目超限设备生产厂房工程中的应用情况, 阐述了其施工工艺及技术措施, 指出其具有显著的经济效益, 值得推广应用。

关键词：压力注浆,地基加固,质量保证,安全保证

参考文献

[1]《地基处理手册》编写委员会.地基处理手册[M].北京:中国建筑工业版社, 1998.

[2]GB 50021-2001, 岩土工程勘察规范[S].

[3]江正荣.建筑地基与基础施工手册[M].第2版.北京:中国建筑工业出版社, 2005.

公路路面板块脱空中压力注浆技术 第5篇

关键词：路面病害,搭板脱空,压力注浆,应用

1 路面面板脱空形成的原因

1.1 路基出现的不均匀沉降

当公路路面具有较多的填筑路堤、压实度不足的现象, 且存在较大的含水量时, 都会对公路路基造成一定的损害。由于道路行驶车辆出现的重载及超载等严重现象, 都是导致公路面板出现不均匀沉降的原因, 促使水泥混凝土路面病害的发展速度得到提升, 导致道路的承载能力逐渐降低。

1.2 面板下具有较差的基层稳定性

由于一些公路修建时间较早, 受到当时公路施工中施工经验及施工技术等方面的制约, 导致设计的基层厚度及最大粒径无法与实际需求相符, 最终出现厚度不均匀且较差的成型效果。加上长期车辆荷载以及水分的共同作用, 进一步使得公路出现早期病害现象。

1.3 水分的影响造成动水压力的形成

造成面板出现病害的主要原因则是由于面板和下层间有水分存在。水分的形成不仅导致基层出现软化, 促使基层的稳定性降低。其次, 当车辆对路基造成长期荷载后, 水分会逐渐向具有较小压力的位置进行流入, 从而出现冲刷, 导致路基的空隙率得到扩大。

1.4 施工方面的因素

在施工过程中, 施工技术、投资承恩以及建设环境都是对其病害造成影响的关键因素之一。施工队伍在施工时未能与相关规程进行参照, 对基层铺筑厚度进行盲目加大, 导致压实强度出现不均匀现象。随着纵横缝填料的逐渐老化, 外部雨水会通过缝隙进行渗透, 造成基层具有较差的稳定性。

2 面板下方封堵的作用

在对水泥混凝土路面进行修复时, 运用板下封堵的关键是为了使路面结构的支承得到恢复, 其目的的实现主要是次啊用在空隙中进行灌浆的方式进行处理。在灌浆的过程中, 应对其进行一定压力的施加, 而施加的压力应进行合理的控制, 禁止出现面板抬升的现象出现。

作为一种预防性维护措施, 板下封堵应在板角最初有支承丧失的状态下即可进行改善。而支承丧失主要从弯沉增大、横向接缝有错台发生、接缝及裂缝位置出现细屑积存现象进行表现。

当路面板还未有严重裂缝出现时, 运用板下封堵的方式是较为经济的一种修复方式。由于板下封堵形成的扰动会导致弯沉得到增大, 因此当初始弯沉相对较小时, 尽可能不采用灌浆的方式。

板下封堵方法的运用无法使沉降现象得到矫正, 无法使结构的设计能力得到提升, 同样也未能将由于温度变化或交通荷载等原因导致的垂直错台现象进行消除。但是当空隙被填充以后, 能够使得弯沉得到减小, 促使结构的整体性得到恢复。所以能够进一步将板块错台及断裂等病害的可能性得到控制。板下封堵的运用通常只能在支承能力丧失程度有限的裂缝及接缝位置进行使用。

3 压力注浆技术的施工原理

当路面搭板出现松动后, 未能符合对尾部沥青混凝土面层损害进行一次根治的措施, 因此出现修复后不久则会有拉开现象发生, 该类病害反复持续。根据旧路搭板尾部5cm内形成的不均匀沉降的程度, 运用注浆加固的方式进行改善。通过对气压及液压的运用, 使得水泥浆能够向路基内进行注入。在粘土路基内有径向劈裂现象发生, 浆液会沿裂缝逐渐向土体进行流入, 对土体进行不规则块状的切割, 在块状之间形成胶状水泥结石, 且达到互相穿插的效果。充填浆液过程中又对粘性土造成压缩, 促使复合型岩土得以形成, 进一步将路基下沉的现象得到防止及减弱。在路基内采用碎石土或砂砾土进行填筑, 通过渗流或紊流的方式, 浆液会逐渐向路基土孔隙中得到渗入, 进一步将路基的刚度及强度得到提升。对搭板脱空位置进行填实, 确保搭板不会有松动现象发生。在压密注浆过程中形成的土能够将路面搭板进行抬升。在注浆过程中形成的水泥柱柱体作为半刚性基层的桩基础, 进一步对路面结构层进行支承, 从而实现双重作用的效果。

4 压力注浆施工的工艺

(1) 检测脱空位置。在原路面的脱空板上运用水泥混凝土面板检测仪器进行评定、检查及检测, 在对需进行压浆的板块位置采用油漆进行标出。

(2) 钻孔施工。采用直径为3cm的钻头进行钻孔施工。其深度应保持在超出板块厚度2cm, 并设置专人对孔深进行量测及记录。

(3) 清孔作业。在压浆孔设置结束后, 应对孔内的洁净状态进行保证, 避免在孔内有杂物存在。若压浆和钻孔进行分开施工时, 应在钻孔结束后, 采用纸和空水泥袋子对其孔口封闭, 直到压浆实施之后, 再对其进行取出即可, 避免还未进行压浆则会有杂物进入。

(4) 制浆施工。在清孔结束之后, 即可对配料进行操作。严格按照规定的配合比度粉煤灰、水泥、外加剂向灰浆拌和机中进行加入, 并进行两遍拌和, 再进一步对其进行加水湿拌。水加入之后应进行持续拌和, 直到灰浆达到不存在灰团即可。在进行的过程中, 应确保拌和机达到持续运转的效果, 禁止有灰浆沉淀现象出现。

(5) 压浆施工。在板下封堵施工中最为关键的则是压浆施工。对混凝土板底进行压浆时, 应先从坡高低处的压浆孔着手, 使其达到从小到大的方式进行施工, 在压浆的过程中使其压力保持在0.5~1.0MPa范围内, 最大不能超过1.5MPa, 采用灰浆泵从搅拌机内对浆液进行汲取, 通过泵压的作用使其通过高压胶管进入水泥混凝土板底位置, 当稳压一段时间之后, 在压力作用下, 使得脱空位置能够被压浆材料进行充分填实, 最后进行泄压。当在已压过或未压过的孔中出现灰浆渗出时, 需运用木塞对其孔口及西宁堵塞, 当斜压结束后即可对木塞及西宁拔出, 且不再对该孔进行压浆。当在纵横缝位置出现灰浆溢出时, 需采用麻绳对其进行封堵并实施两分钟稳压后即可进行泄压, 且对其视为压满。

(6) 观测板块抬升。在压浆的同时还应对超压压浆导致的板块太高现象进行避免。若出现过高抬升时, 容易导致板块出现断裂。此时应对压浆面板附近进行测量仪器的架设。并对压浆过程中出现的面板隆起及抬高的现象进行观测。若在测量过程中发现面板局部或整体都有抬高现象时, 需对压浆机械操作人员进行立即通知, 若抬高量达到0.3mm时, 需及时对压力阀进行关闭, 使其达到压浆停止的状态。

(7) 补注施工。由于浆体的流动是在板下进行的, 且对空隙进行填封需要一定的时间, 因此再低一块板进行压完之后, 应对浆孔中重新进行一次压浆。

(8) 养护。在压浆工序结束之后, 则应对压浆处理过的水泥板进行养护。控制交通在压浆结束后应持续进行, 禁止压浆板上有车辆通行, 促使浆液凝固后的强度得到提升。当强度达到通行要求后即可对交通进行开放。通常情况下, 普通硅酸盐水泥的养护时间为7d。若为了使施工周期得到缩短, 运用高标号的快硬水泥能够使其养护期达到不小于1d。

(9) 二次压浆。当第一次压浆养护后的第三天, 采用脱空检测仪器对水泥混凝土面板进行检测, 在旧水泥混凝土路面修补中将声振法脱空值作为控制指标进行操作。当主将后无法对需求进行满足的板块, 则应对压浆过程进行重复, 直到与设计要求相符后即可。若进行多次压浆仍未能达到要求, 则应采用破碎处理的方法对基层进行处理。

5 结束语

综上所述, 对公路板块脱空现象进行处理时, 压力注浆技术的运用具有合理的推广效果。在工程施工中由于注浆技术的应用相对广泛, 且通过不断的研究及探索, 促使压浆技术得到逐渐完善, 从而实现应用规模的扩大。

参考文献

浅谈高速公路中的压力注浆技术 第6篇

所谓注浆,它是一种技术措施,用于加固软弱地基、减小沉降、提高其承载力、填充混凝土板底脱空、防止边坡滑塌、防止路基滑坡、纠正结构物偏斜、填充天然地基穴洞以及混凝土砌体缝隙。注浆技术就是将有一定稠度的水泥浆液,通过机械成孔注入天然地基中的地盘加固措施。它常用的方法有压力注浆、高压旋喷注浆、锚固杆注浆。文中着重就压力注浆进行论述。

1 压力注浆法加固地基机理

1)压力注浆法是利用液压或气压把能凝固的浆液均匀地注入岩土层中,以填充渗透和挤密等方式,驱走岩石裂隙中或土颗粒间的水分和气体,并填充其位置,硬化后将岩土胶结成一个整体,从而使地基得到加固,并防止或减少渗漏和不均匀的沉降。

2)压力注浆法处理地基的目的:防渗、堵漏、加固、对已变形的建筑物、构造物纠斜,使已经发生的不均匀沉降的建筑物恢复原位或将其控制在一定的沉降变形范围内。

3)压力注浆的机理主要有渗入性注浆、劈裂注浆和压密注浆三种。渗入性注浆是假定地层天然结构基本上不受扰动和破坏,在一定的注浆压力作用下,克服浆液流动的各种阻力,渗入地层的空隙或裂隙中并填充密实,同时对四周岩土还起一定压密作用,使岩土胶结成为一整体,从而减小空隙率,提高地基的强度,降低压缩性和透水性,防止不均匀沉降。劈裂注浆是在灌浆压力作用下,浆液克服地层的初始应力和抗拉强度,引起岩体或土体的结构破坏和扰动,使其沿垂直小于主应力的平面上发生劈裂,使地层中的裂隙或空隙张开,形成新的裂隙,浆液在压力作用下的可灌性和扩散距离增大。压密注浆是用较高的压力灌入浓浆,使黏性土体变形后的注浆管端部附近形成“浆仓”,并因浆液的挤压作用而产生辐射状上抬力,从而引起地层的局部隆起。

2 压力注浆法的分类

1)按注浆施工时间分为预注浆和后灌浆。

2)按注浆采用的浆液主材料含量分为水泥注浆、黏土注浆和化学注浆。

3)按注浆工艺流程分为单液注浆和堵水防渗注浆。

4)按注浆工程的地质条件及注浆工艺为理论依据可分为充填注浆、渗入性注浆、劈裂式注浆和压密式注浆。

3 压力注浆方案选择

一般注浆方案选择应遵循如下原则:

1)高等级公路下伏软弱地基的加固注浆,一般采用水泥浆液或水泥粉煤灰浆液。

2)当软弱土层上部有硬壳存在时,要将它作为封压层;当无这种硬壳或不发育时,可在地表做一黏土垫层,厚约0.5 m,以此垫层作为封压层,或在地基碾压后形成封压层。

3)对于上部砂砾层较多的软弱地层,一般宜用分段式自上而下注浆,对于上部砂砾层少或没有软弱土层时,一般宜用分段式自下而上注浆。

4)注浆采用直接打入式,即用一定直径的花管直接打入,孔口用三角形止浆塞止浆。

4 压力注浆材料的选择

1)注浆材料通常分为粒状浆材和化学浆材两大类。

粒状浆材主要以硅酸水泥、黏土、粉煤灰等构成,来源丰富,价格低廉,操作工艺简单,广泛用于地基加固注浆中。但因其粒径大、可注性差,不宜用于防渗、堵水注浆工程。化学浆材呈溶液状态,可注性好,只要能注水的细小裂隙或孔隙,化学浆材一般都可注入,它主要用于防渗、堵漏加固工程,但其价格较贵,施工困难。

2)对于高速公路而言,其下伏软弱地基注浆处理,一般宜采用粒状浆材。

其浆液水灰比一般为0.8∶1～1∶1,水泥粉煤灰浆也可采用0.8∶1～1.1∶1。在注浆施工过程中,宜先注入少量稀浆(水灰比4∶1～1∶1),而后注入按配合比拌制的浆液。

5 压力注浆施工工艺

1)注浆孔成孔。

钻机就位后,选择适当的钻具及花管,按序次布钻施工,在施工过程中,用冲击锤直接将花管打入受注层位,尽量减少注浆孔的斜度。

2)制浆。

严格按照配合比,选择浆材,准确计量,按序加料,配制浆液,并保证在注浆前不断搅拌浆液,防止沉淀,保证浆液质量。

3)注浆。

是通过注浆设备、输浆管道,将浆液注入到打好的孔中。开始注浆前,应先进行现场注浆试验,确定单孔注浆量,再按照注浆工艺施工。在注浆顺序上,按序施工,先施工边缘幕孔,再施工加固孔,即先注第一序次孔,再注第二序次孔,其次注第三序次孔。当注浆量达到设计要求时可终止注浆并封孔。在注浆过程中,当地面隆起或地面有跑浆现象时,应停止注浆,分析原因,对下一个注浆段宜减量注浆,并检查封孔装置、注浆设备等,如仍然有地面隆起或地面跑浆,应立即结束该孔注浆施工。

摘要：结合压力注浆技术在高速公路中的应用,探讨了压力注浆法加固地基的机理,对压力注浆法进行了分类,介绍了压力注浆方案和压力注浆材料的选择及压力注浆施工工艺,并对压力注浆施工中的质量通病进行了分析,以推广该技术的应用。

压力注浆法 第7篇

桩端压力注浆工艺是在灌注桩成桩后, 通过预埋在桩身的注浆管, 利用高压设备, 将水泥浆等能固化的浆液, 经桩端的预留压力注浆装置均匀的注入桩端地层, 达到提高桩的承载力以及减少桩基的沉降量的目的。视浆液特性、地层特性和注浆参数等影响因素的不同, 高压浆液对桩端土层、中风化与强风化基岩、桩端虚土及桩侧土层起到渗透、填充、置换、劈裂、压密及固结等多种形式的组合作用, 从而改善桩附近土层的物理力学性能以及桩土之间的作用效能。本文结合自身工程实践, 主要就桩端压力注浆工艺的机理以及在灌注桩工程中的应用做一论述, 对桩端压力注浆施工工艺的施工控制要点做一总结。

1 桩端压力注浆提高桩承载力的机理

1) 在细粒土 (粘性土、粉土、粉砂、细砂) 的桩端持力层中注浆时, 如果浆液压力超过土体劈裂压力, 则土体产生水力劈裂, 单一介质土体被网状浆液固结体分割加筋成复合土体, 它能有效地传递和分担荷载, 从而提高桩端阻力。

2) 在粗粒土 (孔隙较大的中砂、粗砂、卵石、砾石) 的桩端持力层中注浆时, 浆液主要通过渗透、挤密、填充及固结作用, 大幅度的提高持力层扰动面及持力层的强度和变形特性, 并形成扩大头, 增大桩端受力面积, 提高桩端阻力值。

3) 桩端虚土与注入的浆液发生物理化学反应, 形成一个稳固的结石体, 提高桩端阻力值。

4) 在中风化基岩等非渗透性的桩端持力层中注浆时, 压力浆液只能渗透填充到沉渣空隙中, 使桩底虚渣形成固结体, 提高桩底扰动层的变形性能, 控制桩端沉降量。

5) 对于泥浆护壁灌注桩, 注入桩端的浆液, 在压力作用下在桩端以上一定高度范围内沿着桩土间泥皮上渗, 加固泥皮, 提高桩侧摩阻力;对于干作业灌注桩, 压力浆液在桩端以上一定高度范围内, 沿桩周土层上渗, 提高桩侧摩阻力。

2 桩端压力注浆的现场工程实践及其效果分析

2.1 桩端压力注浆现场工程技术实践

在中材建设有限公司承建的四川都江堰拉法基水泥厂桩基工程中, 采用人工挖孔桩桩底后压浆技术。既有直径超过1.8m的大直径桩, 又有直径小于1.0m的小直径桩, 设计桩型为端承桩。桩底持力层为中密粉质粘土卵石层。测桩结果显示, 单桩极限承载力提高比例在25%~40%之间。

在中材建设有限公司承建的另一个项目, 苏州金猫水泥厂桩基工程中, 采用泥浆护壁钻孔灌注桩桩底后压浆技术。设计桩型为端承摩擦桩, 桩底持力层为粉砂层, 桩侧摩阻力起主导作用。测桩结果显示, 单桩极限承载力提高比例在15%~28%之间。

对桩端压力注浆提高单桩承载力的比例, 有很多种说法。根据作者接触的现场工程技术实践, 从非试验性和实际施工效果的角度考虑, 影响桩端压力注浆效果的好坏有以下一些因素:

1) 注浆工艺及参数选择

具体施工时, 要根据现场工程地质条件及单桩承载力要求合理选择注浆工艺和注浆工艺参数。控制好注浆压力、注浆量及注浆速度是桩端压力注浆施工优劣或成败的关键。

选择注浆工艺时, 主要应考虑以下因素

(1) 桩端持力层工程地质特性

当桩端持力层为粗粒土时, 选择开式注浆或闭式注浆均可, 但闭式注浆工艺复杂、成本较高、施工控制难度较高。因此, 当桩端持力层为粗粒土而设计又无特殊要求时, 现场施工一般均选择开式注浆工艺。

当桩端持力层为细粒土时, 因开式注浆工艺对细粒土的注浆效果较差, 因此, 从理论上说, 选择闭式注浆工艺为宜。但由于闭式注浆现场施工效果控制难度较大, 在现场工程实践中的实际施工效果也不是很理想, 因为达不到很好的技术经济效果, 所以实际施工时也很少采用。

(2) 技术经济效果

现场工程技术实践与工程技术科研试验最大的区别就在于技术经济效果的不同。

选择注浆参数时, 重点应考虑以下问题:

(1) 对于闭式注浆, 需控制好注浆压力、及桩顶上抬量, 其中注浆压力为主要控制指标;

(2) 对于开式注浆, 需控制好注浆量、注浆压力及注浆速度;

当桩端为松散的卵、砾石层时, 主要控制指标为注浆量, 注浆压力不能过大, 仅做为参考指标;

当桩端为中密以上的卵、砾石层时, 注浆压力应适当加大;

当桩端为中密以上的砂石层及粘性土层时, 注浆压力为主控指标, 注浆量为重要指标。

(3) 为最大限度提高注浆的有效性、控制返浆量, 注浆泵流量宜小不宜大, 注浆速度宜慢不宜快。要遵循“先快速高压, 后慢速恒压”的基本原则;

(4) 无特殊情况发生, 一般应以稳定压力作为终止压力, 稳压时间的控制是使桩端压力注浆达到设计要求的基本保证。做好现场试压工作是正确选取压浆参数的一个有效途径。

2) 压浆管路埋设

在现场施工时, 这是一个看似简单而又经常出问题的一个环节, 但处理不好会导致压浆无法进行。

(1) 压浆效果分析

通过上述2个项目的工程实践, 可以看出:

(1) 采用桩端压力注浆时, 端承桩的单桩承载力提高幅度要比摩擦桩的提高幅度大;

(2) 小直径桩的单桩承载力提高幅度要比大直径桩的提高幅度大。

这说明在制定压浆方案时, 要根据具体桩型的不同, 因地制宜的制定相应的的压浆方案非常重要, 要把压浆的侧重点放在提供主要承载力的部位, 才能达到最好的技术经济效果。

3 桩端压力注浆施工要点

1) 预埋注浆管的连接部位应严格密封, 以防冲洗液、水泥浆等侵入管内;

2) 对于泥浆护壁灌注桩, 每下完一节钢筋笼后, 必须在注浆管内注水检查其密封性;注浆管入孔后, 需立即向管内注满清水并在上口立即拧上堵头, 然后将其上端固定, 以防在灌注砼时发生上浮;

3) 注浆前要仔细检查注浆施工机具, 此后应先试压清水, 等注浆管道通畅后再压注水泥浆液;

4) 在注浆过程中, 若发生不正常现象 (如注浆泵压力表数值越来越高、地面冒浆及地下窜浆等) , 应暂停注浆, 查明原因后再继续注浆;

5) 注浆完毕后必须立即将注浆管拧上堵头, 以防回浆, 降低注浆效果。

4 桩端压力注浆优缺点

4.1 优点

1) 大幅度提高桩的承载力, 技术经济效果显著。在现场施工条件下, 平均可提高单桩承载力20%~40%;

2) 采用桩端压力注浆工艺, 可改变桩端虚土 (包括孔底扰动土、孔底沉淀土、孔口回落土等) 组成结构及变形特性;

3) 适应性广, 施工方法灵活, 注浆设备简单, 便于推广。

4.2 缺点

1) 需认真施工, 严格现场施工过程控制, 不然会造成压浆失败;

2) 压力注浆必须在桩身砼强度达到7天强度后方可进行, 增加了施工周期。但如果桩数较多, 则可采取合理的流水作业以缩短施工周期。

5 结论

桩端压力注浆是一种有效的提高灌注桩单桩承载力的方法, 再加上充分利用桩端扩大头效应, 可以降低工程造价30%以上, 只要现场工程地质条件适合, 设计者和施工者都应充分利用这一施工工艺。

摘要：本文结合现场工程技术实践, 论述了桩端压力注浆施工工艺的历史、机理以及在桩基工程中的应用, 总结了桩端压力注浆施工工艺的施工控制要点及其优缺点。

关键词：桩端压力注浆,单桩承载力,工程实践

参考文献

[1]张忠苗, 等著.灌注桩后注浆技术及工程应用[M].中国建筑工业出版社.

[2]邓敬森, 等著.原位化学灌浆加固概论[M].中国水利水电出版社.