如何运用压密注浆法处理水利工程地基

2023-02-12

压密注浆法加固地基基础是一种地基处理新技术, 近年来在沿海等地广泛用来处理饱和软土地基。本文结合某河道通排工程实例来探讨该技术的应用情况, 为该地区地基土条件与之类似的场地软弱地基土处理提供可借鉴的经验。

1 压密注浆法的特性和加固机理

1.1 压密注浆法的特性

(1) 因使用的是坍落度很小且不流动的惰性浆材, 故注入的浆材不会象劈裂注浆效果那样随意乱窜, 可基本在预定加固部位形成均匀的固结体。 (2) 浆材在注入过程中压缩周围土体, 使土层密度加大, 承载力得到提高。 (3) 浆材坍落度小, 配比时可按建筑物承载力需求任意设定形成的固结体强度均匀, 可作为桩基使用。 (4) 占用场地小, 可满足场地狭窄的既有建筑物室内施工。 (5) 无振动、无噪音, 可在建筑物密集的大中城市使用。 (6) 因使用的浆材是以水泥为主, 故对施工场地和周围环境不会造成污染。 (7) 在注浆施工时, 随着注浆量的逐渐增大, 便产生较大的上抬力。当人为控制注浆力并造成适宜的上抬力时, 能使下沉或倾斜的构筑物得以抬高或扶正。

1.2 加固机理

压密注浆是指用很稠的水泥、水玻璃和粉煤灰等混合浆液, 灌入事先在地基土内钻成的孔中, 混合浆液再以渗透和渗入的方式渗入到土体的孔隙中, 与土体结合, 结硬后, 使加固土体的含水率降低, 密度加大, 形成具有一定强度的水泥土。一方面水泥土本身的强度要高于自然土;另一方面水泥土挤压土体, 使地基抗变形能力增加, 提高了变形模量。水玻璃的作用是促进浆液的凝固;粉煤灰的作用是节约水泥, 降低浆液的析水率。压密注浆常用作基础托换和控制地层沉降。大量的工程实践和理论研究表明, 压密注浆加固软土软弱地基, 主要通过注浆浆液对土颗粒的充填、胶结作用来达到提高土体强度的目的。具体表现为注浆浆液对土体颗粒的充填、压密和劈裂作用。在此机理的认识下, 出现了工程中常见的三类注浆技术:即充填注浆、压密注浆和劈裂注浆, 所提出的压密注浆概念, 是这三种注浆技术和作用的综合。而人们习惯上所称的压密注浆, 应是从充填注浆发展至压密注浆, 进而到劈裂注浆的三个不同的发展阶段的总称, 这三个阶段互为联系, 依次递进, 单一的流动形式是难以产生的。在足够的压力作用下, 浆液沿着固有裂隙和空洞或软弱层扩散, 同时, 浆液发生渗透、充填和压密, 使周围土体得以密实。

2 压密注浆法的适用范围

压密注浆法主要用于提高地基土的承载力, 防止地基的不均匀沉降。局部地基加固、构筑物的纠偏扶正、防止邻近挖削造成的房屋地基变形等领域。所以其适用范围为:

(1) 地表有硬层 (如混凝土或灰土垫层) , 而中、深层土质松软的砂土地基和湿陷性黄土地基的加固补强。 (2) 因非均匀沉降引起构筑物倾斜的纠偏扶正。 (3) 场地狭窄处建筑物基础的托换。 (4) 地层液化的预防和整治。

3 加固土体的强度及影响因素

被加固土体的强度, 是加固效果的直接反映。它主要由土层性质、浆液配方、注浆量、注浆时间和外加剂等因素所决定。其中土层性质是决定是否采用压密注浆工法的前提条件, 通常对表层土质坚硬、而中层和深层土质松软的地层而言, 当要求加固后的强度较高时 (几个M P a) 时, 可采用压密注浆工法, 该工法可靠性好, 强度高 (1.5MPa~15MPa) , 从而满足工程建筑物对地基承载的要求。而浆液的配方是保证加固效果的措施, 对达到加固的强度至关重要。注浆量通常根据施工前的工程勘察所确定的地基土层性质和预加固的工程量大小等情况来确定, 充足的注浆可保证加固后的土体改良强度, 如果注浆量不足将达不到设计的效果。同时注浆后的土体强度受时间的影响作用明显, 一般7天后就可达到设计强度的8 0%。2 8天后可达到最终的设计承载强度。压密注浆工法中的浆液因工艺要求常常要加入一定量的速凝剂、缓凝剂和膨胀剂, 如果加入速凝剂会提高加固土质的早期强度, 但在一定程度上会降低最终的土层加固强度, 但并不影响加固效果。

4 工程实践研究

4.1 工程地质条件

某河道通排工程勘探深度在1 5 m范围内, 共六层土, 其中 (1) 1, (2) 2, (2) 3层的厚度之和为1.8m~2.7m, 土质一般或较软弱; (2) 3层淤泥质土分布于高程2.0m~1.2m之下, 厚度5m~6m, 局部达11.6m, 处于岸坡下部与河底之下。其余层次, 埋藏较深。在施工过程中发现有局部施工区域土质资料有明显差异, 对应于原勘探资料 (2) 3层土层筑堤后有滑动现象, 经勘测初步判断为烂淤土, 土质极差, 土层承载力极小, 采用压密注浆法进行地基处理。