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水泥注浆加固污水坑塘砂砾填筑的可行性

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水泥注浆加固污水坑塘砂砾填筑的可行性

发布日期:2019-06-01 作者: 点击:


河北省保定至沧州保定段高速公路B7合同工程,该工程位于留史庄附近,地处平原区,该区地层主要为冲洪积成因的黏性土,区域地下水位较高,大多埋深在地表下1.00m左右。该项工程K47+220~K47+520段因附近印染厂常年污水排放,水位较深,1#坑8m,2#坑4m,3#坑3.5m,原先回填采用砂砾填筑,将污水排放至路基两侧范围,这样容易对路基工程产生不均匀沉降及横向位移等不良后果,影响到以后高速公路的正常运行。

1加固机理

灌浆就是要让水泥浆液在周围土体中通过渗透、充填、压密扩展形成浆脉。通过钻孔向土层中加压灌入一定水灰比的浆液,一方面灌浆孔向外扩张形成圆柱状浆体,钻孔周围土体被挤压充填,紧靠浆体的土体遭受破坏和剪切,形成塑性变形区,离浆体较远的土体则发生弹性变形,钻孔周围土体的整个密度得到提高。另一方面随着灌浆的进行,土体裂缝的发展和浆液的渗透,浆液在地层中形成方向各异、厚薄不一的片状、条状、团块状浆体,纵模交错的浆脉随着其凝结硬化,造成结石体与土体之间紧密而粗糙的接触,沿灌浆管形成不规则的、直径粗细相间的桩柱体。这样从而相互共同作用起到控制沉降、提高承载力的作用。

渗透注浆是指在注浆压力作用下,浆液克服各种阻力而渗入土体的空隙和裂缝中,在注浆过程中,地层结构不受扰动和破坏的注浆形式。

灌浆材料采用粒状浆液,即普通硅酸盐水泥。其矿物成分主要有4种:硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙和铁铝酸四钙。此外,水泥中还含有少量氧化铁、水和游离石灰。铝酸三钙是快凝物质,能放出较大的热量。铁铝酸四钙的凝结速度也较快,但释放的热量比铝酸三钙少。硅酸三钙几乎在7d龄期内就能得到全部强度。硅酸二钙的凝结速度则极慢,释放的热量也很低。

影响强度主要因素为浆液浓度,也即浆液的起始水灰比。由于地下水位高,经大量工程实践证实,水灰比在1:1.5~1:2为最佳范围。

2注浆工程布置

(1)注浆工程长度布置于路基边缘填方扩散坡之内。宽度为路基边缘3m范围以内。

(2)注浆孔深度为路基顶面至砂砾垫层底部,延伸至原地面以下0.5m。

(3)注浆孔平面布置:孔距1.0m,梅花型布孔。

(4)注浆孔孔径设计为φ≥75mm。

3墙体改梁工艺

3.1成孔

注浆孔成孔才用G2-A油压钻机潜孔锤,回转钻进,空气排渣法钻探工艺完成2#、3#坑,注浆孔墙体改梁,跟据地质情况1#坑成孔难度很大,选择金刚石钻头取芯或结合水泥浆多次速凝护壁法成孔。

3.2主要机具设备

XY-1型油压钻机2台,G2-A型钻机1台,空气压缩机(9m3),10kW发电机组,桶式水泥浆搅拌机2台,20kg/cm2注浆泵2台。

3.3封孔

成孔后,插入打好注浆小孔的钢管(φ25mm),小孔采用人工钻眼,小孔孔径φ0.5cm,小孔间距20cm,钢管长度应超出钻孔深度0.5m,以便于下道注浆工序的顺利操作。

封孔采用水玻璃、水泥干粉拌和液,在注浆管与孔壁之间先塞人预先团好的牛皮纸团,用铁条将其涌入,深度控制在设计深度,然后用黏土少量封填捣实,最后倒入水玻璃、水泥干粉拌和液,由于拌和液为快速凝固体,大约10min左右即达到封孔效果。

3.4注浆浆液

注浆浆液采用水:水泥干粉=1:1.5~1:2的较浓浆液,即速凝添加剂(水玻璃、三乙醇胺),在墙体改梁过程中根据灌浆量及灌浆效果及时再作调整。

3.5注浆

根据地层及1#污水坑回填情况,采用三次注浆:

(1)将水泥浓浆液加人速凝剂(水玻璃、三乙醇胺、石膏)使其在30min凝固,并按其计算量注入孔内。

(2)注入普通水泥浆至设计压力持续10min~20min后停泵。

(3)待停注浆10h后补充孔内浓水泥浆至满为止。

注浆采用可调压力注浆泵,注浆压力原则采用静压注浆,即采用小泵量、小压力,控制在5kg/cm2~15kg/cm2范围。因为泵压过大将会产生地基土或路基填土的劈裂,进而形成劈裂通道,反而影响了注浆效果。

3.6特殊情况下的技术处理措施

(1)在灌浆过程中,发现浆液冒出地表即冒浆,采取以下控制性措施:①降低灌浆压力,同时提高浆液浓度,必要时掺砂或水玻璃;②限量灌浆,控制单位吸浆量不超过30L/min~40L/min或更小一些;③采用间歇灌浆的方法,即发现冒浆后就停灌,待15min左右再灌。

(2)在灌浆过程中,当浆液从附近其他钻孔流出即串浆,采取以下方法处理:①加大第1次序孔间的孔距;②在墙体改梁组织安排上,适当延长相邻两个次序孔墙体改梁时间的间隔,使前一次序孔浆液基本凝固或具有一定强度后,再开始后一次序钻孔,相邻同一次序孔不要在同一高程钻孔中灌浆;③串浆孔若为待灌孔,采取同时并同灌浆的方法处理,如串浆孔正在钻孔,则停钻封闭孔口。待灌浆完后再恢复钻孔。

4墙体改梁组织

本工程的墙体改梁管理采用项目管理法,设置1名项目经理,负责整个工程的全面管理。

各钻进注浆组设组长1名,负责其小组的生产组织,每钻组设置技术人员1名。主要负责其小组墙体改梁过程中的技术问题,也即负责实施完成设计文件中的各项技术指标。

根据本工程量及工期要求,将组织钻机3~5台。

5质量保证体系

本注浆工程,根据工程目的、地质情况等,主要质量环节为成孔—封孔—配浆液—注浆。其中,封孔这一环节尤为重要,如若封孔失效,孔内浆液处于无压状态。加固地基土的目的将无从实现。

为此,本公司在每个钻组将设置有经验的专门人才指导封孔工作。

采用全面质量管理办法,设置项目技术负责1名。质量指标层层分解、层层负责、人人有指标、人人有压力。以下为具体措施:

(1)工序管理措施。工地成立质量管理小组。由项目经理指挥,项目技术负责人负责制。做好事先指导,中间自检,最后审查。配专职质检员,按全面质量管理要求墙体改梁,以工作质量保证工序质量,以工序质量保证工程质量。

(2)钻孔一定要达到设计深度,钻孔应垂直。

(3)放孔要准确。

(4)严格按照图纸设计要求及有关规范进行墙体改梁。

(5)严格控制注浆量、水灰比。保证灌浆效果。

(6)严把材料关,不合格的材料坚决不用。

(7)技术人员应把好成孔、插管、封孔、注浆关,并如实做好记录。

6安全保证体系

“安全为了生产,生产必须安全”,本公司一贯坚持“安全第一,质量第一”。树立安全第一、质量第一思想、职工上岗前应进行安全教育和技术交底;机班长负责每班安全生产;现场用电及电器应有专职电工管理,防止发生电气火灾事故;夜间墙体改梁设置照明设备,由专人值班管理;在现场设置安全标语牌;严禁酒后上岗;工人上班需戴安全帽;勤检查、勤维修,把一切不安全因素尽量排除。

7结论

(1)注浆技术加固软路基,在技术上是可行的,在墙体改梁质量和处理效果上是好的,对其承载力和稳定性将得到较大的提高。

(2)注浆技术的关键是注浆压力的选择和控制、浆材配比和注浆工艺。

(3)注浆参数的选择是一个复杂的问题,只有通过现场试验才能切实地确定。

(4)在地基加固处理方面,选择注浆方法比其他诸如碎石桩、大开挖换填等处理方法,不但技术上可行、经济上合理、工期上缩短,而且极大地减少了环境污染问题。


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