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水泥压浆地基处理在工程中的应用
作者:秦浩    发布时间:2011-03-23 13:40    阅读次   【字体:
摘 要: 结合工程实例,介绍在复杂条件下的回填地基,应用水泥压浆对地基进行处理,并与其它地基处理技术比较各自的适用范围和特点。
一、工程概况
我公司承建的某厂房,其室内有约120余米的条石挡土墙(挡土墙高达7.2米)及切削液处理池后(深约5米)的土方回填深度大,工作面窄,且填方区内,从挡土墙边至轴线约3米有一条轴线的挖孔桩,因该工程工期很紧,须挖孔桩与室内挡土墙同时施工,挡土墙成形后回填土?#20445;?#25366;孔桩已经成形。造成回填区内大型机械作业的困难。?#20204;?#22495;是设计活载为50KN/M2的生产区地坪。该工程回填(场内土石料)土石料80%为经平基爆破形成的砂岩块,其余20%为砂土,地勘报告显示该工程的填土层岩芯采取率大于60%。采用上述回填土石料进?#24515;?#21387;难?#28304;?#21040;设计要求的0.94的压实度标准。该部?#20013;?#36817;回填土方随着时间的推移必有沉降,且其沉降值与原土区域有较明显的差异,如不采取措施势必造成?#20204;?#22495;内地坪及设备基础的沉降,带来不必要的损失。故?#20204;?#22495;须采取措施处理加固回填部分的土体,其范围大致为挡土墙后12m宽120米长7.2米深的区域。
二、拟采用处理方案的比选
1、换土回填,分层碾压:
(1)方法简介  
就?#22681;?#34920;层不良地基土挖除,然后回填有较好压密特性的土进行压实或夯实,形成良好的持力层。从而改变地基的承载力特性,提高抗变形和稳定能力。
施工要点:将要转换的土层挖尽、注意坑边稳定;保证填料的质量;填料应分层夯实。
(2)技术可行性
本工程的回填区域是挡土墙后底宽12米,高7.2米?#23454;?#19977;角状截面的狭长区域,为实现分层碾压,须将挡?#27975;?#19979;的填土最小宽度开挖加大为3米左右保证压路机的工作面。由于现场内的土为石块含量大于80%的爆破石方,用它作为回填料无法达到设计压实度要求,只能就近选用级配良好的砂夹碎石土进行回填,回填前应先对自然级配砂石的级配进行测定或根据砂和碎石(或卵石)进行试配以保证级配满足规范要求。级配砂石的粒径应在20—50mm 之间,其含量应在50%?#38405;冢?#24182;不得含有植物残体、垃圾等杂物,含泥量应小于5%。回填时用推土机分层推平,控制填土层厚度不大于40CM,碾压机械选用18YZ型压路机,碾压机械压实填方?#20445;?#24212;控制行驶速度,一般平碾、振动碾不超过2km/h;并要控制压实遍数。每层回填土必须按规定分层夯压密实,取样测定压实后土的干密度,其合格率不应小于90%;不合格干密度的最低值与设计值的差不应大于0.08t/m3,且不应集中。除有挖孔桩的位置须加挖压路机工作面,压路机行进路线稍显麻烦外,从技术角度讲本方案能保证回填土体的压实?#32676;?#25215;载力,技术上基本可行。
(3)经济性分析

场外换土费用
回填及压实费用
费用合计
15000m3×20 元/ m3=30万
15000m3×10 元/ m3=15万
45

2、分层碾压、堆载预压法
(1)方法简介
利用场内原有的平场弃土,分层回填碾压,在地坪浇筑之前,用临时堆载(砂石料、土料、其他建筑材料、货物等)的方法对地基施加荷载,给予一定的预压期。使地基预先压缩完成大部分沉降,并使地基承载力得到提高后,卸除荷载再施工地坪及其上的设备基础。
施工工艺与要点:
A.预压荷载一般宜取等于或大于设计荷载;
B.大面积堆载可采用自卸汽车与推土机联合作业,对超软土地基的第一级堆载用轻型机械或人工作业;
C.堆载的顶面宽度应小于建筑物的底面宽度,底面应?#23454;?#25918;大;
D.作用于地基上的荷载不得超过地基的极限荷载。
(2)技术可行性
首先因场内弃土多为爆破石渣,且石块的颗径太大,?#26412;?#22823;于1m的约占总体积的40%,故分层回填时分层厚度不可能小于1M,在此厚度下压路机很难压实,且石块间的空隙太多必定影响土体的稳定性。其次,由于本工程进度要求紧迫,没有足够的时间进行堆载预压。故从上述两个方面分析此方案在本工程不可行。
3、分层碾压、强夯处理
(1)方法简介:
分层回填、逐层碾压最后强夯。 强夯是强力夯实的简称。将很重的?#22797;?#39640;处自由下落,对地基施加很高的冲击能,反复多次夯击地面,地基土中的颗粒结构发生调整,土体变为密实,从而能较大限度提高地基强?#32676;?#38477;低压缩性。
其施工工艺流程:
A.平整场地;
B.铺级配碎石垫层;
C.强夯置换设置碎石墩;
D.平整并填级配碎石垫层;
E.满夯一遍;  
F.找平,并铺土工布;  
G.回填风化石渣垫层,用振动碾碾压八遍。
(2)技术可行性
首先由于回填区域在厂房内,其施工时间紧迫,在回填完成时厂房结构已完成吊装,厂房的净空高为6.6m-7.8m,?#26434;?#24378;夯设备来说,空间太低,无法进行强夯施工。其次,?#26434;?#26465;石挡土墙来说也难以承受强夯的冲击。此方案也不可行。
4、分层碾压、压浆处理;
(1)方法简介:
分层回填、逐层碾压最后利用气压、液压或电化学原理将能够固化的?#25215;?#27974;液注入地基介质中或建筑物与地基的缝隙部位。灌浆的浆液可以是水泥浆、水泥砂浆、粘土水泥浆、粘土浆、石灰浆及各种化学浆材如聚氨酯类、木质素类、硅酸盐类?#21462;?#26681;据灌浆的目的可分为防渗灌浆、堵漏灌浆、加固灌浆和结构纠倾灌浆?#21462;?#25353;灌浆方法可分为压密灌浆、渗入灌浆、劈?#21387;?#27974;和电化学灌浆。
(2)技术可行性
先利用现场的爆破石方,去掉一些超过1?#23383;本?#30340;石块后,采用振动压路机与推土机配合按1米的分层厚度, 进行分层回填碾压,回填至设计标高。然后进行钻孔压浆处理填土区内的空隙。根据我国压浆地基处理的相关标准和实践经验经处理后的地基承载力可以超过2Mpa,处理的深度?#37096;稍?#36229;过本工程的填土深度。故此方案在技术上可行,处理后的效果最好。
(3)经济性分析

回填及压实费用
压浆处理费用
费用合计
10000m3×12 元/ m3=12万
1440m3×150元/ m3=21.6万
33.6

注:本方案无须扩大压路机的工作面故填土工程量较换土方案小。
综上所述:采用回填压浆处理本工程挡土墙后的回填土为最优方案。
三、分层碾压、压浆处理工艺:
1、分层碾压
待挡土墙的砂浆强度达到75%以上后,组织机械利用场内的弃土进行回填。
(1)土方填筑:该部分土填筑面比较窄且深,?#23454;?#19977;角断面,回填土料不能用推土机直接推土到位,采用在二级平台设挖掘机将土?#31995;?#21040;位,然后铺平,振动压路。
(2) 土方回填控制
土方回填过程中,根据试验?#33539;?#30340;土料最佳含水量、摊铺厚度、碾压及夯实遍数,对填筑过程进行严格控制。铺土?#20445;?#23545;边坡处要进行开蹬处理,开蹬宽度按开挖边坡系数和铺?#26753;?#24230;计算?#33539;ā?#38138;?#26753;?#24230;不允许超出经试验?#33539;?#30340;铺?#26753;?#24230;。?#26434;?#30910;压中出现的漏压及欠压部位?#32422;?#30910;压不到位的死角均采用人工夯实方法进行补?#21462;?#20998;?#25991;?#21387;时接茬处应作成大于1:3的斜坡,碾压时碾迹应重叠0.5m,上下层错缝距离不应小于1m。
(3)质量检查
A.填筑前,首先对回填段进行地形、剖面的测量复核,并把测量资料报送工程师复检。其次对测量后的基槽进行基础面的清理,然后报工程师进行回填前的验收,验收合格后方可回填。
B.土方填筑?#20445;?#23545;填筑段选派有经验的工程技术人员在现场填筑中进行监督并密切配合工程师监督人员的工作。
C.在土方填筑过程中,根据工程师批准的土方填筑检测计划对每步土进行检测,检测合格后把检测资料报送工程师并报请工程师进行抽检,复检合格并经批准后进行下步土的回填。
E.在堆土料场,不定期对土料的含水量进行检查,?#26434;?#21547;水量较高的土料必须翻晒,待其含水量达到要求后方可进行回填。
F.在工程师检查后对不合格的回填土,彻底按工程师的指示进行返工、修理和补强。
G.土方填筑完工后,首先对工程全部填筑部位按国家有关规范规程规定的有关内容进行自检,自检合格后报请工程师进行验收
2、压力灌浆:
(1)机具设备
主要采用压浆泵,拟采用BW-250/50型压浆泵。成孔拟采用泥浆护壁钻孔机成孔。孔径为91mm。
(2)材料要求
单液浆以水泥为主,岩隙空洞应灌入水泥砂浆或注入拌有粉?#22831;?#30340;水泥浆;双液注浆以水泥和水玻璃为主体(或粉?#22831;遙?#36866;宜调配而成。本工程拟采用普通硅酸盐水泥拌制的水泥砂浆,为满足压浆机的施工和易性,水泥砂浆内掺入适量的泵送?#31890;?#20855;体配合比由试验?#39029;?#35797;配解决。
A.注浆用水:应是可饮用的河水、井水或其他清洁水,含油脂、糖类或酸性的水和工业废水不可使用;
B.注浆用的水泥采用普通硅酸岩水泥,水泥标号为PO32.5。水泥应保?#20013;?#40092;,一般不应超过出厂日期三个月,受潮结块不得使用,水泥的各项指标应符合客专验收标准。
C.水玻璃采用35~43Be′,模数在2.4~3.0, ?#32422;?#24816;性材料砂和粉?#22831;?#22343;应符合?#20013;?#23458;专标准。
(3)施工要点
A.使用长螺旋钻机成孔,在杂填土层,如发现钻机电流过大或钻机震动且不进尺,及时提钻,用冲抓锥抓取大的块石后再正常钻进、成孔。
B.下入1 in (ψ2514 mm) 注浆管(下部80 cm均布有ψ10 mm 小注浆孔) ,调整注浆管位置,使其居于钻孔心中。
C.使用“水泥砂浆”倒入孔口,进入孔口密封。
D.浆液封孔,停待1 h 后,进行压力注浆,注浆压力0.3~0.5 MPa ,先注入水灰比1.0~1.2 的稀浆液约0.1 m3 ,作为初始润湿浆液,然后按设计配合比要求进行,每孔注浆量0.5 m3左右,如果注浆量过大,孔内杂填?#37327;?#38553;过大,漏浆严重,可?#23454;?#21521;水泥浆加入定量的速凝剂。终止压浆的条件是注浆压力超过0.5 MPa 或浆液从桩顶周边或地面冒出。
E.注浆孔布置
注浆孔按2m×2m的孔距布置,挡墙后的第一排孔距挡墙2m, 垂直于挡墙方向布置6排注浆孔。(填土深度小于2m的不作注浆处理)。
F.注浆施工方法
先在加固地基中按规定位置用钻机钻孔到要求的深度,孔?#24230;?#20026;91mm,并探测地质情况、然后在孔内插入?#26412;?8-50mm的注浆管,管底部0.8m管壁上钻有注浆孔,在射管之外设有套管,在射管与套管之间用砂填塞。地基表面空隙用1:3水泥砂浆或粘土、麻丝填塞,而后拔出套管,用压浆泵将水泥砂压入射管而透入,不得中断。灌浆先从稀浆开?#36857;?#36880;渐加浓。灌浆次序一般把射管一次沉入整个深?#32676;螅?#33258;下而上分段连续进行,分段拔管直?#37327;?#21475;为止。
G.灌浆完后,拔出灌浆管,留孔用1:2水泥砂浆或细砂砾石填塞密实?#28784;?#21487;用原浆压浆堵口。
(4)质量控制
A.施工前应检查有关技术文件(注浆点位置、浆液配合比、注浆施工技术参数,检测要求等),对有关浆液组成材料的性能及注浆设备也应进行检查。施工中经常抽查浆液的配合比及主要性能指标、注浆的?#25215;頡?#27880;浆过程中的压力控制?#21462;?#26045;工结束后应检查注浆体强度、承载力?#21462;?#26816;查?#36164;?#20026;总数量的2%-5%,不合格率大于或等于20%时应进行2次注浆。检验应在15天后进行。
B.注浆施工步骤及施工重点
a.施工注浆应先外侧边缘,后中心部位;
b.应先施工岩溶深孔,后施工上部单一土层钻孔,土层注浆宜隔排跳?#36164;?#24037;;
c.岩溶深孔的注浆?#25215;潁?#24212;先进行土层注浆,后进行岩溶注浆;
e.土层需分层进行注浆,多预留短套管,便于施工;
f.注浆过程中加强地面观测,并作好记?#36857;?#24403;地表升降达到10mm/d,水平位移超过5 mm/d ,在既有线及既有建筑?#27975;?#24212;暂停注浆,特殊情况应及时上报有关部门处理;
g.?#26434;?#27880;浆效果较差地段应进行补充注浆。
h.注浆压力控制:注浆压力一般控制在0.3~0.5MPa,最大压力0.5MPa,当注浆压力超过0.5MPa?#20445;?#21487;停止注浆;必要时可间歇式注浆。
C.注浆结束标准
a.土层注浆初始的注浆量控制,每?#29992;?#27880;浆量达到300~500升时即可转放下一?#29992;?#22788;注浆;
b.注浆范围中部的土层注浆压力逐渐增加,当注浆压力达到0.5MPa,进浆量明?#32422;?#23569;并?#20013;?0分种可终止注浆,当注浆压力达至0.5MPa即可停止;
c.注浆过程中发现冒浆暂停注浆,孔口封堵后继续进行注浆,但应减少压力或加浓浆液。
d.单孔注浆量达到平均注浆量1.5~2.0倍以上,且注浆量明?#32422;?#23569;?#20445;?#20882;浆点已出有效距离3~5m时。
D.注浆地基的检验标准如下:

项目
序号
检查项目
允许偏差
检查方法
单位
数量
主控项目
1
原材料检验
水泥
设计要求
检查产品合格证书和抽样送检
注浆用砂:粒径
细度模数
含泥量及有机物含量
 mm
mm
%
<2.5
<2.0
<3
试验室试验
粉?#22831;遙合?#24230;烧失量
不粗于同时使用的水泥
试验室试验
%
<3
水玻璃:模数
2.5-3.3
试验室试验
其他化学浆液
设计要求
2
注浆体强度
M10
抽样送检
3
地基承载力
200Kpa
按规定方法
一般项目
1
各种注浆材料称量误差
%
<3
抽查
2
注浆孔位
mm
±20
用钢尺量
3
注浆孔深
mm
±100
量测注浆管长度
4
注浆压力
%
±10
检查压力表读数

(5)安全措施
应遵?#23637;?#23478;颁布的安全法律、法规?#32422;拔?#24191;客专有关安合规定执行,并落实以下几项安全措施:
A.钻机移位必须听从统一指挥;
B.钻机定位后必须垫实安稳,三脚架要有防滑措施工;
C.注浆泵必须安装回浆阀,并保持畅通,拆除注浆管路时,应先打开回浆阀,释放压力;
D.钻孔前期,应做好对外协调工作,切实保证下部无管线,并制定切实可靠的措施,以保护好地下管线。
(6)质量要求:质量控制必须严格执行客专标?#25216;?#19979;列标准:
A.注浆孔位误差一般不应大于5cm,孔位实际误差不应超过0.1m;
B.清孔后底部残碴不得大于5cm;
C.注浆前后用电法(或面波法)在注浆前后的曲线变化进行对比,检验注浆效果;
D.注浆前后钻孔注水试验的单位长充吸水量对比,检查岩溶注浆效果.一般注浆后单位吸水量应小于注浆前吸水量的3~5%,且不存在明显漏水现象;
E.钻孔取芯及标贯验证:
a.钻孔检查?#24050;?#22522;岩面以下岩芯,根据取芯浆液充填情况直观?#21368;?#27880;浆效果;
b.上部软塑层注浆前后的标贯对比及取样观察物?#32422;?#27700;泥含量,下部岩溶中结石充填情况;
c.上部软塑层注浆前后钻探取样,对?#20219;?#29702;力学指标变化;
d.上部软塑层注浆前后原位测试(静力触探),对比Ps曲线变化及相应力学指标变化。
(7)环境要求:
A.施工?#20445;?#20445;持现场规范整洁,无用材料要及时收集整理归位;
B.钻孔注浆?#20445;?#35201;随时注意周围的地面情况,避免漏浆造成水污染;
C.注浆时及注水试验?#20445;?#35201;把废弃的水或浆?#21644;?#36807;排水沟排入指定位置,沉淀过滤;
D.结石及其他废弃材料清运至指定弃土场,不得随意放置;
四、综合分析:
综上所述,分层碾压、堆载预压法和分层碾压、强夯处理法基本无法实现,而换土回填、分层碾压法不仅施工难度大,工期时间要求长,而且所产生费用也比分层碾压、压浆处理法多出十万元左右。
因此,在本工程的实际应用中,分层碾压、压浆处理法具有灵活、机动,机械简单,可大量机械同时进行施工,在一定工期、一定数量的机械设备情况下,该工法具有较大的优势,并且施工中机械型号单一,施工质量容易得到保证,通过试验段的现场实践,注浆效果完全能够达到设计要求,并对地基加固及后期沉降控制起到了广泛的社会效益及经济效益。
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捷易通?#21592;?#21047;钻
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