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              压力注浆在既有建构筑物地基加固中的应用
              2011-11-09 来源:中国百科网
              1、工程及地质概况

                  某市六中16号楼职工住宅楼位于朝阳路南、六中运动场北,该住宅楼建筑面积1600m2,底层框架结构,为店面,2~6层为砖混结构,为住宅,该楼开工日期1989年9月10日,竣工日期1991年6月21日,采用分层碾压地基,独立基础。根据勘察地质资料和现场钻孔施工情况,建筑物基础持力层落在经分层碾压的人工杂填土上,场地地下水为填土层所含的上层滞水,地下水主要受大气降水和地表水的渗透补给,地下水位受季节性影响较大,稳定水位埋深在1.00—4.00米之间。

                  该楼使用年限已有15年之久,这期间住户反映从未发现过严重的墙体裂缝现象,在2005年7月下旬,紧临场地东部,由于人工挖孔桩施工,随着抽排水的增加,逐步发现该住宅楼的地基局部产生不均匀沉降,房屋墙体出现严重裂缝,已经严重影响到该建筑物使用安全,场地地基必须进行加固补强处理。

                   2、产生事故的原因分析

                  该住宅楼地基下沉主要原因是东侧新建房屋基础型式采用人工挖孔桩,其距离该住宅楼太近,施工中的抽排水,造成了周围土层内产生了较大的水力坡度,水力坡度超过土体临界水力坡度后,土体的浮重度小于自下而上的动水压力,土颗粒成为悬浮于水中的悬浮颗粒,并可随自由水一起被抽出土层,随着抽水时间不断进行,大量抽水使大量的细颗粒土被水流挟走,土体孔隙越来越大,造成土层松动甚至孔洞,土体强度大大降低,甚至坍塌,发展到一定程度后,该建筑物地基才会突然发生局部下沉,产生不均匀沉降,导致墙体裂缝的发生。在禁止人工挖孔桩基施工抽排水行为后,墙体裂缝未见明显发展。

                   3、地基处理方案的选取

                  由于人工挖孔桩的抽排水造成土层中的细颗粒流失,致使原夯实的人工杂填土层中的孔隙大大增大,强度大大降低,必须对人工杂填土层进行加固处理,使加固后的土体强度得到提高,保证建筑物地基不再下沉或均匀沉降。

                  经对现场情况分析,该建筑物紧临朝阳路,采用深挖换填的方案难以实施,采用锚杆静压桩成本较高,且场地施工条件有限。经比较分析,决定采用压力注浆对扰动的人工杂填土层进行补强处理,以提高地基强度,使地基达到稳定的目的。

                  压力注浆对扰动人工杂填土层的补强加固效应可视为由渗透填充及挤密压实两部分组成。由于抽排水挟走土层的细颗粒,使土层中孔隙扩大成为较大的管路,浆液将通过这些通道向土层发生渗透,由此完成渗透过程。随着注浆压力的提高,注浆管出口处的“浆泡”作用也在形成,注浆压力由“浆泡”向周围土层传递扩散,从而使周围附近的土层的挤密固结过程完成。

                  4、压力注浆工艺和压力注浆参数

                  4.1、注浆孔的布置

                  注浆孔主要沿建筑物的四周及独立基础上,见钻孔压力注浆施工平面布置图,施工过程中采用先外围后内部,外围按从北部到南部,最后东部的顺序进行,室内按先西部后东部,注浆顺序按跳孔间隔注浆方法进行。
                  注浆孔布置示意图
                  4.2、压力注浆施工工艺流程

                  本次压力注浆施工是根据某市六中16号职工住宅楼地基加固压力注浆和部分墙体裂缝处理施工组织设计进行,施工工艺流程如下:

                  成孔利用XY—1钻机干钻或带稀水泥浆钻进成孔,钻孔孔径Φ110mm,深度为7.0~8.9米;成孔后安装注浆管,注浆管采用内径Φ20mm的花管,注浆管底口下入至孔底0.5m处,采用孔口止浆,孔口用橡皮塞封死,防止水泥浆液从孔口外溢,橡皮塞与回浆管连接;孔口处外露注浆管0.3~0.5m与输浆管连接,装好压浆管后进行配浆、注压浆和闭浆,注浆采用BW—150型泥浆泵,注浆压力为0.2—0.45Mpa,在达到设计注浆压力要求稳定一段时间后进行拆管。

                  4.3、压力注浆材料

                  注浆材料采用某市重阳水泥实业有限责任公司生产的“柳溪牌”普通硅酸盐水泥,标号为P.O32.5,水泥经送检某市建设工程质量检测中心,检测为合格后方可使用,注浆用水为自来水,水灰比采用0.5—1.0,常用0.8,注浆遵循由稀至浓原则进行。

                  注浆时,开始选稀水泥浆液,其目的是清通管路,随着管路的清通,水泥浆稠度亦同时加大,水灰比控制在0.4~0.5为宜。泥浆过稀,浆料颗粒易随水流失,注浆量偏大,注浆效果不显著,太稠,管道易于堵塞,注入扰动土层的浆料在土层中分布不均匀,加固效果亦不理想。

                  4.4、压力注浆施工

                  注浆采用自下而上分段注浆法,按2.00米分段压浆。注浆压力为0.2—0.45Mpa,并对水泥用量值做好记录。注浆时水泥浆液由稀至浓,单个注浆孔水泥用量最大为1500㎏(44号孔),水泥用量最小为150㎏(30号加孔)。

                  压浆过程中,遇地层松散或孔隙大,注浆量超常增大时,暂停注浆,待水泥浆液凝固一段时间后再进行注浆。在土质较密实的情况下,压浆时在规定的压力下,水泥浆液难于渗透时,适当减少注浆量。

                  注浆过程中应随时观察地面的情况,当水泥浆液从孔口及其它地方冒出,应暂停注浆,待水泥浆初凝后或采用其它封堵措施后再进行注浆。注浆施工中注浆压力达到规定值(0.2—0.45Mpa)稳定一段时间后,或单个孔注浆量小于1~2L.min时,继续灌注30min后可结束注浆。

                  5、注浆效果评价

                  某市六中16号楼职工住宅楼地基加固压力注浆工程于二00五年十二月十四日进场施工,至二00六年元月七日结束。钻孔注浆前进行的标准贯入试验结果见表1,实测击数3~8击,修正击数2.9~7.6击。注浆施工二十天后,对较先进行注浆的部位进行了现场标准贯入试验检测(见表2),实测击数6~17击,修正击数6~15.4击。根据钻孔注浆前的标准贯入试验结果和钻孔注浆后的标准贯入试验结果对比,钻孔注浆后标准贯入原位测试指标大大高于注浆前标准贯入原位测试指标;从钻孔取芯情况来看,通过注浆加固后,水泥浆体在地基人工杂填土层中的裂缝及孔洞得到充填、固结,从而改善了地基土的结构,增加了地基土的强度,提高了地基承载力。由于本工程的现场标准贯入试验检测是在注浆二十天后进行的,经注浆处理的土层尚未完全固结,考虑到注浆的“时效”作用,地基的后期强度还将提高,本次压力注浆达到了地基加固的目的。

                  在注浆施工前后及注浆后为期一年多的沉降观测,根据对设立的6个沉降观测点连续进行了11次沉降观测,其结果见建设工程沉降观测记录表(表3)。根据沉降观测结果,沉降主要表现为三个阶段,第一阶段为注浆期的沉降,表现为较大的沉降;第二阶段为注浆后水泥固结阶段的沉降,沉降仍在继续但已渐趋稳定,该沉降阶段持续时间较长;第三阶段为稳定阶段的沉降,沉降已经平稳,沉降量小或已没有沉降。各观测点累计沉降量在3.5~4.5㎜之间,地基不均匀沉降已经得到控制,建筑物沉降量及沉降差也控制在允许范围内。

                  经注浆施工后,经一年多的观察,墙体未出现新的裂缝现象和原有裂缝扩大的迹象,未发现异常,后经过对建筑物的墙体裂缝进行处理后,原有住户已重新入住。实践表明,压力注浆在既有建构筑物地基加固中效果明显,地基不均匀沉降行到有效控制,达到了预期效果。

                  6、结束语

                  压力注浆在某市六中16号楼职工住宅楼地基加固工程的成功,表明压力注浆在既有建构筑物地基加固具有可行性,但在压力注浆前后,原有建构筑物表现为较大的沉降,因此,在确定采用压力注浆对地基进行加固时,应考虑地基沉降对既有建构筑物的影响,并加强对既有建构筑物监控。
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