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摘要:随着建筑事业的不断发展,人们对建筑物安全性能的要求逐渐提高,一些新的建筑物为了提升其强度和耐久性需要采取合理的加固措施,而老旧的建筑物为了维持其强度,修补已出现的裂缝空袭,也需要采取加固措施,可见灌浆施工的应用前景和应用领域都十分广阔。
关键词:土木工程 灌浆 技术 应用
中图分类号:U445文献标识码: A
前言
灌浆材料的飞速发展,灌浆施工工艺和施工设备也得到了很大改进和提高,灌浆技术在工程中的应用规模也越来越广,几乎涉及到所有的岩土和土木工程领域。例如,岩土工程中基坑工程、地基工程、边坡工程、桩基工程和建筑物加固工程;混凝土结构裂缝的加固补强工程;水利水电工程;隧道和地铁工程;市政道路和桥梁工程;矿山油田工程等。
一、常用灌浆材料及分析
水泥基浆材是目前注浆工程中应用最广泛的浆材。灌浆水泥是以硅酸盐水泥熟料和适量的二水石膏作主料,经磨细后,辅以性能调节剂(如膨胀剂、减水剂、促凝剂等)混合组成。水泥基灌浆材料具有较高的细度,浆液稳定性好,流动性优良,硬化后结石具有微膨胀性等优越性能。水泥浆具有结石体强度高和抗渗性强的特点,而且原材料成本较低,无毒无污染。
但水泥浆析水性大,稳定性差,注入能力有限,且凝胶时间长,在地下水流速较大的条件下,浆液易受冲刷和稀释,影响注入效果。黏土类浆材、水泥基浆材和化学浆材都是我们现今使用的灌浆材料,但是其都存在着不同的缺陷,大大的局限了其使用的范围。要不断更新和开发新的灌浆材料,才能满足众多建筑工程的不同使用要求。已经进行研究的复合浆体材料是发展的趋势,而无机类复合灌浆材料具有更好的发展前景,其来源丰富,价格低廉,结石体强度高,抗渗性强且无毒无污染。对水泥基浆材进行复合就可以得到很优良的灌浆材料,通过在水泥基中添加材料来精确的控制其凝结时间等,可以很好地解决其现有的缺陷,达到优良的使用效果。
二、灌浆技术在土木工程中的应用
对岩石的软弱泥化夹层、土体中的淤泥等软弱土层采用化学灌浆进行处理,使“泥土变石头”固结增强,是灌浆在土木工程中的主要应用方向。
1、基坑加固和止水
主要用于基坑工程施工抢险的加固和止水堵漏,可固结基坑周边岩土体,特别是软弱土层的固结,和对砂层灌浆降低渗透性阻止管涌的发生。
2、地基处理
化学灌浆技术是建筑、公路及坝体软弱地基加固处理的一种有效方法。如广州新白云国际机场地基处理、花都永福大厦软基预灌浆加固处理、广西柳州钢铁(集团)公司炼铁厂高炉喷煤主厂房软土地基处理、肇庆市金叶大厦岩溶地基化学灌浆、韶关市卷烟厂工业主厂房岩溶化学灌浆。
3、既有建筑物纠偏和加固
建筑物因软基较大沉降和不均匀沉降影响建筑物的正常使用,特别是厂房较为常见,化学灌浆技术可用于既有建筑物变形倾斜的地基和基础加固。如中山市中山港山海实业总公司马口铁车间和露天堆载场软基加固,哈尔滨市某厂房总装车间的加固。
4、桩基后灌浆加固补强
桩基础施工后常因施工因素或地质条件差引起承载力不同,有时因基岩埋深大,设计桩太长导致造价高,采用化学灌浆技术对桩进行后灌浆能大幅度提高桩基的承载力,是一种切实有效的新技术,被称为后灌(压)浆桩的新型桩。目前在全国各地得到广泛应用。
5、边坡加固
化学灌浆技术可用于边坡的土体固结加固,或边坡加固的锚固灌浆。如柳南高速公路路基边坡加固。
三、灌浆技术的施工要求
灌浆技术的使用是一个复杂多变的工艺,由于灌浆方法的不同,也会相应地影响灌浆的效果,灌浆参数成为最重要的影响因素之一。
1、灌浆的压力因素
对于灌浆压力的理解,其实质就是浆液在地层中的扩散动力,灌浆压力对灌浆的加固和防渗效果具有很大的影响。同时,灌浆压力的功能发挥也会受到很多的因素制约,例如地层条件、选用的灌浆材料以及灌浆方法等。所以,灌浆压力在不同的工程中的应用,需要根据工程的实际情况而定。从灌浆材料的角度来考虑,化学灌浆产生的压力比水泥基灌浆的压力小;从地层深度考虑,浅部地层的灌浆压力比深部地层的压力小;从渗透系数考虑,渗透系数大的的地层比渗透系数小的地層的灌浆压力小。
2、扩散半径和有效的扩散距离
在灌浆工程的建设中,浆液的扩散半径以及其有效扩散距离对灌浆工程的质量和进度造成直接的影响,在其他因素的影响下也会产生相应的变化。如果地层渗透系数注入时间以及灌浆压力增大,扩散半径也会相应增大,但如果浆液的浓度和粘土降低,扩散半径和有效扩散距离就会相应增加。而且,在计算扩散半径和有效扩散距离中,可以使用一些合适的理论公式进行计算,在工程的建设中进行检测,将多种涉及因素考虑其中,进行合理的工程试验。
3、浆液的凝固时间
在灌浆工程中,浆液的凝固时间是浆液自身的特性因素。根据不同的工程需要,可以在浆液中加入适量的速凝剂、塑化剂、膨胀剂以及分散剂,从而不断改善浆液的性能以及凝固时间。一般情况下,标准的浆液凝固时间是几秒或是几个小时,在这个范围内的凝固时间都属于合理,浆液的凝固现象属于瞬间的行为,凝固之前的浆液其粘度性能的变化不大。
由于灌浆工程在不同工程中对浆体的要求不同,但是浆体本身也具有一些优缺点,需要进行浆体性能的改进,从而不断适应各种工程的要求。对理想浆液的要求标准是,首先,要保持浆液的初始粘度较低,对其流动性和注入性进行控制,从而使其能够渗透到更为细小的缝隙中。其次,对于凝胶的时间进行合理的调整,确保在合理的范围内完成凝胶。最后,在浆液的灌注中,需要考虑注浆管道、注浆的设备以及混凝土结构物的特性,确保无污染和无腐蚀性,便于清洗。对于原材料的选择,尽量要满足材料源丰富以及价格便宜的要求,促进灌浆技术的方便操作。
四、灌浆施工的注意事项
1、严格控制浆液浓度。在灌浆施工中,应定期严格检查裂缝情况,并结合监测结果合理调整浆液浓度。一般而言,浓度较低的浆液具有较好的流动性,但也极易从灌浆范围散出,造成不必要的浪费,且易在收缩过程中使岩石缝面和水泥之间产生缝隙;浓度高的浆液流动性能较差,难以迅速有效地灌入微细裂缝,最终会影响灌浆质量。
2、注重灌浆压力的控制。控制好灌浆压力,不仅能有效避免岩石面和地面隆起,还能防止灌浆施工事故的发生。因此,灌浆压力控制在整个水利水电工程施工中具有十分重要的意义。
3、严格检查灌浆施工质量。鉴于水利水电工程的灌浆施工大都在水下进行,且大都属于隐蔽性较强的工程,因而在工程竣工后,应重点做好以下几项质量检查工作:一是加强对原始记录的检查和灌浆资料的分析;二是采用钻设检查孔的方式对固结灌浆和帷幕灌浆进行岩心钻取检查,重点检查其胶结情况,并对检查孔进行压水试验,从多方确保灌浆施工质量。
结束语
随着社会的高速发展,建筑行业的发展也是日新月异。在大量建筑物兴起的同时,也有大量老旧的建筑物进入修复加固期或者使用后期,灌浆材料的使用范围及使用量也会在工程实践中得到提升。粘土类浆材、水泥基浆材和化学浆材都是现今使用比较广泛的灌浆材料品种,但是都存在着不同的缺陷,也就大大的限制了其使用范围。只有不断地更新和开发新的灌浆材料,才能满足众多建筑工程的不同使用要求。
参考文献
[1] 孙敏.刍议土木工程灌浆方法与施工技术[J]. 中国新技术新产品. 2011(15) :86—58
[2] 任兴华.帷幕灌浆技术在某工程中的应用[J]. 中国新技术新产品. 2010(19) :63—75
[3] 洪忠景,莫焕求.劈裂灌浆的加固原理及其施工方法[J]. 大众科技. 2006(04) :26—34
[4] 黄亮贤.灌洋水库大坝空腹内化学灌浆技术简介[J]. 科技致富向导. 2011(20) :153—230
关键词:土木工程 灌浆 技术 应用
中图分类号:U445文献标识码: A
前言
灌浆材料的飞速发展,灌浆施工工艺和施工设备也得到了很大改进和提高,灌浆技术在工程中的应用规模也越来越广,几乎涉及到所有的岩土和土木工程领域。例如,岩土工程中基坑工程、地基工程、边坡工程、桩基工程和建筑物加固工程;混凝土结构裂缝的加固补强工程;水利水电工程;隧道和地铁工程;市政道路和桥梁工程;矿山油田工程等。
一、常用灌浆材料及分析
水泥基浆材是目前注浆工程中应用最广泛的浆材。灌浆水泥是以硅酸盐水泥熟料和适量的二水石膏作主料,经磨细后,辅以性能调节剂(如膨胀剂、减水剂、促凝剂等)混合组成。水泥基灌浆材料具有较高的细度,浆液稳定性好,流动性优良,硬化后结石具有微膨胀性等优越性能。水泥浆具有结石体强度高和抗渗性强的特点,而且原材料成本较低,无毒无污染。
但水泥浆析水性大,稳定性差,注入能力有限,且凝胶时间长,在地下水流速较大的条件下,浆液易受冲刷和稀释,影响注入效果。黏土类浆材、水泥基浆材和化学浆材都是我们现今使用的灌浆材料,但是其都存在着不同的缺陷,大大的局限了其使用的范围。要不断更新和开发新的灌浆材料,才能满足众多建筑工程的不同使用要求。已经进行研究的复合浆体材料是发展的趋势,而无机类复合灌浆材料具有更好的发展前景,其来源丰富,价格低廉,结石体强度高,抗渗性强且无毒无污染。对水泥基浆材进行复合就可以得到很优良的灌浆材料,通过在水泥基中添加材料来精确的控制其凝结时间等,可以很好地解决其现有的缺陷,达到优良的使用效果。
二、灌浆技术在土木工程中的应用
对岩石的软弱泥化夹层、土体中的淤泥等软弱土层采用化学灌浆进行处理,使“泥土变石头”固结增强,是灌浆在土木工程中的主要应用方向。
1、基坑加固和止水
主要用于基坑工程施工抢险的加固和止水堵漏,可固结基坑周边岩土体,特别是软弱土层的固结,和对砂层灌浆降低渗透性阻止管涌的发生。
2、地基处理
化学灌浆技术是建筑、公路及坝体软弱地基加固处理的一种有效方法。如广州新白云国际机场地基处理、花都永福大厦软基预灌浆加固处理、广西柳州钢铁(集团)公司炼铁厂高炉喷煤主厂房软土地基处理、肇庆市金叶大厦岩溶地基化学灌浆、韶关市卷烟厂工业主厂房岩溶化学灌浆。
3、既有建筑物纠偏和加固
建筑物因软基较大沉降和不均匀沉降影响建筑物的正常使用,特别是厂房较为常见,化学灌浆技术可用于既有建筑物变形倾斜的地基和基础加固。如中山市中山港山海实业总公司马口铁车间和露天堆载场软基加固,哈尔滨市某厂房总装车间的加固。
4、桩基后灌浆加固补强
桩基础施工后常因施工因素或地质条件差引起承载力不同,有时因基岩埋深大,设计桩太长导致造价高,采用化学灌浆技术对桩进行后灌浆能大幅度提高桩基的承载力,是一种切实有效的新技术,被称为后灌(压)浆桩的新型桩。目前在全国各地得到广泛应用。
5、边坡加固
化学灌浆技术可用于边坡的土体固结加固,或边坡加固的锚固灌浆。如柳南高速公路路基边坡加固。
三、灌浆技术的施工要求
灌浆技术的使用是一个复杂多变的工艺,由于灌浆方法的不同,也会相应地影响灌浆的效果,灌浆参数成为最重要的影响因素之一。
1、灌浆的压力因素
对于灌浆压力的理解,其实质就是浆液在地层中的扩散动力,灌浆压力对灌浆的加固和防渗效果具有很大的影响。同时,灌浆压力的功能发挥也会受到很多的因素制约,例如地层条件、选用的灌浆材料以及灌浆方法等。所以,灌浆压力在不同的工程中的应用,需要根据工程的实际情况而定。从灌浆材料的角度来考虑,化学灌浆产生的压力比水泥基灌浆的压力小;从地层深度考虑,浅部地层的灌浆压力比深部地层的压力小;从渗透系数考虑,渗透系数大的的地层比渗透系数小的地層的灌浆压力小。
2、扩散半径和有效的扩散距离
在灌浆工程的建设中,浆液的扩散半径以及其有效扩散距离对灌浆工程的质量和进度造成直接的影响,在其他因素的影响下也会产生相应的变化。如果地层渗透系数注入时间以及灌浆压力增大,扩散半径也会相应增大,但如果浆液的浓度和粘土降低,扩散半径和有效扩散距离就会相应增加。而且,在计算扩散半径和有效扩散距离中,可以使用一些合适的理论公式进行计算,在工程的建设中进行检测,将多种涉及因素考虑其中,进行合理的工程试验。
3、浆液的凝固时间
在灌浆工程中,浆液的凝固时间是浆液自身的特性因素。根据不同的工程需要,可以在浆液中加入适量的速凝剂、塑化剂、膨胀剂以及分散剂,从而不断改善浆液的性能以及凝固时间。一般情况下,标准的浆液凝固时间是几秒或是几个小时,在这个范围内的凝固时间都属于合理,浆液的凝固现象属于瞬间的行为,凝固之前的浆液其粘度性能的变化不大。
由于灌浆工程在不同工程中对浆体的要求不同,但是浆体本身也具有一些优缺点,需要进行浆体性能的改进,从而不断适应各种工程的要求。对理想浆液的要求标准是,首先,要保持浆液的初始粘度较低,对其流动性和注入性进行控制,从而使其能够渗透到更为细小的缝隙中。其次,对于凝胶的时间进行合理的调整,确保在合理的范围内完成凝胶。最后,在浆液的灌注中,需要考虑注浆管道、注浆的设备以及混凝土结构物的特性,确保无污染和无腐蚀性,便于清洗。对于原材料的选择,尽量要满足材料源丰富以及价格便宜的要求,促进灌浆技术的方便操作。
四、灌浆施工的注意事项
1、严格控制浆液浓度。在灌浆施工中,应定期严格检查裂缝情况,并结合监测结果合理调整浆液浓度。一般而言,浓度较低的浆液具有较好的流动性,但也极易从灌浆范围散出,造成不必要的浪费,且易在收缩过程中使岩石缝面和水泥之间产生缝隙;浓度高的浆液流动性能较差,难以迅速有效地灌入微细裂缝,最终会影响灌浆质量。
2、注重灌浆压力的控制。控制好灌浆压力,不仅能有效避免岩石面和地面隆起,还能防止灌浆施工事故的发生。因此,灌浆压力控制在整个水利水电工程施工中具有十分重要的意义。
3、严格检查灌浆施工质量。鉴于水利水电工程的灌浆施工大都在水下进行,且大都属于隐蔽性较强的工程,因而在工程竣工后,应重点做好以下几项质量检查工作:一是加强对原始记录的检查和灌浆资料的分析;二是采用钻设检查孔的方式对固结灌浆和帷幕灌浆进行岩心钻取检查,重点检查其胶结情况,并对检查孔进行压水试验,从多方确保灌浆施工质量。
结束语
随着社会的高速发展,建筑行业的发展也是日新月异。在大量建筑物兴起的同时,也有大量老旧的建筑物进入修复加固期或者使用后期,灌浆材料的使用范围及使用量也会在工程实践中得到提升。粘土类浆材、水泥基浆材和化学浆材都是现今使用比较广泛的灌浆材料品种,但是都存在着不同的缺陷,也就大大的限制了其使用范围。只有不断地更新和开发新的灌浆材料,才能满足众多建筑工程的不同使用要求。
参考文献
[1] 孙敏.刍议土木工程灌浆方法与施工技术[J]. 中国新技术新产品. 2011(15) :86—58
[2] 任兴华.帷幕灌浆技术在某工程中的应用[J]. 中国新技术新产品. 2010(19) :63—75
[3] 洪忠景,莫焕求.劈裂灌浆的加固原理及其施工方法[J]. 大众科技. 2006(04) :26—34
[4] 黄亮贤.灌洋水库大坝空腹内化学灌浆技术简介[J]. 科技致富向导. 2011(20) :153—230