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摘 要:黄土地基浸水湿陷往往造成已建成送电线路铁塔的倾倒事故,本文通过对西北某330kV送电线路耐张转角铁塔基础采用注浆法治理基础沉陷的实例,为采用注浆法处理送电线路地基沉陷事故的工程提供借鉴。
关键词:基础沉陷;注浆法;施工工艺
Introducting grouting method used to dispose the sinkhole of the base of transmission line in loess area
LI Zhihong,WANG Chunfeng,HUANG Yinzhu,yangjin,ZHANG Fuping
(State Grid Gansu Economic Power Eco-Tech research Institut,Lanzhou730050,china)
Abstract:The sinkhole in loess area is secluded,making foundation soil lose bearing capacity as the moment it appeared,leading to the collapse of transmission line tower;To the example of disposing the base sinkhole using grouting method,By using the method of grouting of foundation treatment engineering technology and construction technology to give a certain guiding significance for the engineering practice of the base of transmission lines dispose.
Keywords:Grouting Method;Base sinkhole;Construction technology
1 引言
我国西北尤其是甘肃、陕西、山西的大部分地区分布有湿陷性黄土。黄土处于欠固结状态,受水浸湿后,水分子楔入颗粒间,破坏联结薄膜,并逐渐溶解盐类,土的抗剪强度显著降低,在土自重应力或自重应力和附加应力作用下,颗粒向大孔中滑动,骨架挤紧发生湿陷[6]。
输电线路大多在黄土塬、梁、峁上架设,受环境和交通条件限制,需要使用大型机械的地基处理方法(如强夯法、挤密法等)难以应用;采用垫层法时,往往人工开挖、回填,加之施工用水困难,工程质量难以保证;尤其是湿陷性黄土层厚度较大时问题更为突出。
地基处理不到位,如遇场地四周排水不畅,雨水汇集下渗引起土体湿陷,基础产生不均匀沉降[4],导致线路杆塔倾斜、构架内部结构各部杆件受力发生变化、局部杆件发生变形甚至断裂,处理不及时会产生倒杆断线的电网事故发生。采用什么方法有效、快速经济的处理塔基沉陷事故,是多年来人们关注的问题。压力注浆法是近年来使用的方法之一,本文以西北某330kV送电线路耐张转角铁塔基础采用注浆法治理基础沉陷为例介绍了该法的应用。
2 铁塔基础下沉原因
2.1 工程地质概况
本场地层自上而下依次为:人工填土、黄土状粉土、中风化花岗岩。人工填土为褐黄色,以粉土为主;黄土状粉土具湿陷性,有可见的大孔隙,垂直节理发育,可见灰白色钙质斑点,局部夹有少量植物根茎及零星小砾石,湿-饱和;花岗岩呈青灰色,细粒块状结构、成份以长石、石英、云母为主,敲击可碎,中等风化,层面埋深10m[14]。
2.2 基础下沉原因
铁塔基础底面与花岗岩层面间有5.4m厚的湿陷性黄土,它是一种欠压密土,在天然湿度下,其压缩性较低,强度较高,但遇水浸湿时,土的强度显著降低,在附加压力和土的自重压力下引起的湿陷变形是下沉量大、下沉速度快的失稳性变形,对建构筑物危害大。本工程铁塔基础“A”腿附近距地面以下0.8~1.6m处存在直径¢200的混凝土污水管道,管道有两处破裂,其中距“A”腿较近处破裂面下方长期受污水侵泡,导致“A”腿下方较大范围土体浸水湿陷引起基础沉降【14】。
2.3 铁塔变形情况
该工程为钢筋混凝土扩展基础,基础高5m、基底平面尺寸为4.6m×4.6m、埋深4.9m。经测量四个基础顶面相对高差见表2.3所示。由于四个基础的不均匀下降导致上部铁塔结构变形,造成铁塔内力重新分配。塔腿横隔面及铁塔变坡处(即瓶口)横隔面内水平斜材起拱弯曲变形。铁塔B、D腿的“八”字材及“A”腿主材有明显变形。全高42m的铁塔顶部向小号侧偏0.169m,向左偏0.329m。
3 地基加固方案选择
既有建(构)筑物地基基础加固方法主要有:加大基底面积法,锚杆静压桩法,人工挖孔桩托换法,注浆加固法等[7]。
由于地下污水管破裂,地基土长时间受水浸泡,其承载力及变形模量极低,加之地基土虽受水浸泡但湿陷性未必完全消除,加大基底面积法不适用。
锚杆静压桩法是在铁塔基础上开凿压桩孔和锚杆孔,埋好锚杆,安装压桩架并使其与基础一体,利用上部塔架作反力,用千斤顶将预制桩逐段压入土中[8]。由于上部塔架自重有限必须准备压载,且工艺复杂,成本高,本工程不宜采用。
人工挖孔桩托换法是一个较好的方法,但由于基底以下土体呈饱和或接近饱和状,施工安全无法保证,也无法采用。
综上,本工程采用了注浆加固法。
4 灌浆原理效果与设计
4.1 灌浆原理
注浆加固法是指通过注浆管把浆液均匀的注入地层中,浆液以填充、渗透和挤密等方式,将土颗粒中的水分与空气排出后占据其位置,经一定时间后,浆液将原来松散的土粒、裂隙、空洞胶结为整体,形成强度大、压缩性低、防水性能高的“结石体”,从而达到提高地基承载力,减小地基不均匀沉降的目的[11]。 按浆液在土中流动的方式注浆法可分为:渗透注浆、劈裂注浆、压密注浆等。渗透注浆是浆液在较低灌浆压力作用下,克服各种阻力而渗入孔隙和裂隙,并与土粒骨架产生固化反应达到加固目的。劈裂注浆是浆液在较高灌浆压力作用下,浆液克服地层的初始应力和抗拉强度,引起土体结构的破坏和扰动,使土体中原有的孔隙和裂隙扩张,或形成新的孔隙和裂隙,从而使低透水性土层可灌性和扩散距离增大。压密注浆是浓浆液在较高灌浆压力作用下,在注浆点形成“浆泡”,使土体压密,湿陷性黄土可借此消除部分湿陷量[12]。
实际工程灌浆中,渗透、劈裂、压密一般都会在注浆过程中同时出现,只是以何种形式为主的差别,单一的方式是难以产生的。
黄土地基中的注浆加固常采用两种浆材:颗粒型浆液(水泥系浆液)及溶液型浆液(化学浆液,如加固黄土地基的单液硅化法等)。
大量以水泥系浆材注浆工程的开剖观察表明:经灌浆后土体中可见的大孔隙,垂直节理被浆液填充(渗透);在土层较软弱处形成了“浆泡”(压密);整个土体被纵横交错的、不规则、不连续的脉状或片状体组成的网格切割、包围(劈裂),起到骨架支撑作用;总体上灌浆以劈裂注浆为主。
单液硅化法使用水玻璃(硅酸钠)溶液,水玻璃较易渗透入土孔隙,与土中的钙质相互作用形成凝胶,而使土颗粒胶结成具有一定强度的整体,其反应方程见式4.1。单液硅化法注浆总体上以渗透注浆为主[6]。
Na2OnSiO2+CaCl2+mH2O→n SiO2(m-1)H2O+Ca(OH)2+ 2NaCl (4.1)
4.2灌浆效果[8]
4.2.1挤密效果
注浆液在压力作用下浆液扩散,对基础底部土体产生了挤压效应,对土体的孔洞进行挤密效应。
4.2..2填充效果
注浆液沿导管在压力作用下浆液扩散,对基础底部土体孔隙、陷穴进行填充和加固效应,对湿陷性黄土地区的陷穴孔洞的处理是充分发挥注浆的挤密填充效应实现加固的目的。
4.2.3扩散效果
注浆液在压力作用下浆液扩散,在基础底部土体产生的劈裂以及在主脉上产生支脉在劈裂过程中的各个脉络上发生扩散和渗透效应。
4.2.4化学反应效果
注浆液沿导管在压力作用下浆液扩散过程中各个细小脉络上扩散层次多,浆液与土体充分填充,使得浆液中的钙离子与土体中的钠离子交换、碳酸化作用,这些反应使土颗粒形成凝胶体和较大颗粒;颗粒间形成蜂窝状结构;生成稳定的不溶于水的结晶化合物,从而提高土体强度。
4.2.5对地基土骨架支撑效果
注浆液在压力作用下与土体结构形成了复合体,弹性模量高于原来的土体弹性模量,极大提高土的稳定性和抗压能力,形成了较高抗压体的骨架。
4.3 灌浆设计
水泥系浆液的结石力学强度高、耐久性较好且无毒、料源广且价格较低。单液硅化法的最大特点为浆液属于真溶液,可用来灌注细小的裂缝和孔隙,灌浆效果较好,但其主要缺点是灌浆过程中的附加沉降较大。本工程注浆采用了水泥浆,水泥为425号以上的普通硅酸盐水泥,为加速浆液凝结,掺入一定量的水玻璃(掺量为水泥重的2%-3%)[14]。
本工程基础发生不均匀沉降的原因是,基底至岩层表面厚约5m黄土的浸水湿陷,应主要对基础以下此部分土体进行注浆加固。沿基础四周距基础边缘0.6 m,每边布置一排垂直注浆孔,孔深直达岩层表面,注浆后形成沿基础四周封闭的帷幕,起隔水与限制基底以下土体侧向变形的作用。由于基础平面尺寸大,基底以下土体仅靠周边垂直孔不能有效加固,为此在基础两边对称各布置三排直达岩层表面的倾斜注浆孔,倾角自内向外依次为60度、70度、80度。注浆孔平面布置见图4.2。现场注浆试验表明:浆液有效扩散半径1.0m~1.2m,灌浆孔间距取为1m。
5 施工工艺
图5-1 压力注浆施工工艺流程
注浆顺序为:先灌注基础外围的倾斜孔、后灌注垂直孔;灌注倾斜孔的顺序是先外排后内排;每排跳孔间隔注浆。
如图5-1所示,压力注浆施工工艺流程为:
进行场地平整,清除场地范围内地上、地下的一切障碍物,低洼处用土料回填夯实,并设置必要的防排水沟槽。
按照设计图进行测量放样,确定每一注浆孔的平面位置与标高,并经有关人员复核。
钻孔(采用钻机型号为Skb100-4型潜孔钻)。钻孔孔径为100mm,孔位偏差不大于5cm;垂直孔的垂直度偏差不得超过1%;为保证倾斜孔的倾斜角度,导向架与地面夹角采用水平尺和定位量角器校准,偏差不得超过1.5%,见图5-2。
下注浆管、封孔。注浆管为直径50mm金属花管,錐尖直径较花管直径大2mm,花管在头部1m范围内侧壁开孔,孔眼直径3mm。封孔采用水泥袋、棉纱及湿粘土等。
注浆。浆液经过搅拌机充分搅拌后方可压注,注浆过程中应不停缓慢搅拌,在泵送前应经过筛网过滤。注浆自下而上进行,每次上拔高度为0.5m。浆液水灰比1左右。注浆压力控制在0.3 ~1.5 范围内,流量控制在10 ~15 范围内。为避免孔间窜浆,相邻孔注浆间隔时间不小于3h。冒浆(窜浆)严重时停止注浆,间歇数小时后再行注浆。
为防止在注浆过程中产生的附加下沉对塔基的影响,应设置地面、塔基基础沉降观测点,在整个施工过程中每天进行观测,出现异常应立即停止注浆并研究处理措施。
6 施工质量检测
以水泥系为主剂的注浆加固地基,施工效果的检测方法主要有标准贯入、轻型动力触探、静力触探,以及探井取样室内试验[1]。本工程,采用了标准贯入和探井取样、室内试验相结合的施工质量检测方法,检测结果如下。
6.1 标准贯入检测结果
3个注浆孔中心为标准贯入检测点,共选3个点,检测深度5.40m,锤击数N在13~38间,平均为28.5,加固后的地基土为中密,见表6.1。检测过程中可以发现,在浆液形成集中浆脉或球形浆体处,锤击数较高。由于塔基对承载力要求不是很高,呈中密状态的地基土,可满足承载力要求。 6.2 加固后地基土物理力学指标
在加固后的场地挖探井2个,深度5.0m,每1.0m取一级土样一个,进行室内土工试验,检测处理后地基土物理力学性能,其干密度ρd=1.38~1.52,孔隙比e0=0.743~1.002,湿陷系数δs=0.000~0.022,自重湿陷系数δsz 全部小于0.015,压缩系数α0.1-0.2=0.12~0.23,渗透系数3.785×10-5~4.237×10-7。
从数据分析,注浆加固处理后地基湿陷性消除,但地基土湿陷性不能完全消除,这是因为,浆液在地基土的薄弱部分形成浆脉或浆液球体,并不是均匀或完全渗入全部土体,这与注浆加固处理地基的机理是相符的;同时,由于湿陷性土层在竖向上不贯通,横向上不连续,因此,可以判定该地基以消除湿陷性。注浆处理后地基土渗透性也明显得到提升,说明地基土密实度得意提高。
7 结束语
本工程注浆作业完成于2015年1月,至今历时5月,经量测基础沉降稳定。工程实践表明,采用水泥浆注浆工艺处理黄土地基湿陷事故技术上可行,具有效果好,经济可行,保护环境等优点,值得进一步推广应用,并应通过实践不断总结经验。
参考文献
[1]中华人民共和国建设部.JGJ79- 2002建筑地基处理技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2003.
[2]中华人民共和国建设部.GB 50330-2002建筑边坡工程技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2009.
[3]中华人民共和国国家发展和改革委员会DL/T5219-2005架空送电线路基础设计技术规定[S].北京:中国电力出版社,2005.
[4]中华人民共和国国家发展和改革委员会DL/50025-2005电力工程地基处理技术规范 [S].北京:中国电力出版社,2005.
[5]中华人民共和国国家发展和改革委员会DL/T5355-2006水利电力工程边坡设计规范[S].北京:中国电力出版社,2006.
[6]中华人民共和国建设部、中华人名共和国国家质量监督检验检疫总局联合发布GB50025-2004湿陷性黄土地区建筑规范 [S].北京:中国建筑工业出版社,2004.
[7]地基处理手册(第二版)[S].北京:中国建筑工业出版社,2000.
[8]锚固预注浆技术手册. [S].北京:中国电力出版社,1999.
[9]中华人民共和国建设部.GB50009-2001建筑结构荷载规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2002.
[10]电力工程高压送电线路设计手册 [M].北京:中国电力出版社,2003.
[11]中华人民共和国建设部.JGJ123-2000既有建筑地基基础加固技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2000.
[12]GBJ86中华人民共和国地质矿产行业标准锚杆喷射混凝土支护技术规范[S].北京:中国标准出版社1985.
[13]中华人民共和国地质矿产部 DZ 0240-2004滑坡防治工程设计与施工技术规范[S].北京:中国标准出版社,2004
[14]工程设计图纸[R].西安:西北电力设计院,2014
作者简介
李志宏,男,高级工程师,1965年3月出生,大学,长期从事输电线路工程技术研究。
汪春凤,女,高级工程师,1965年1月出生,大学、长期从事输变电工程技术研究
工作单位:国网甘肃省电力公司经济技术研究院、通讯地址:兰州市七里河区西津东路628号建设管理中心、邮编730050。电话0931-2952218、13919088245、E-mai llizhihongsdc@126.com。
关键词:基础沉陷;注浆法;施工工艺
Introducting grouting method used to dispose the sinkhole of the base of transmission line in loess area
LI Zhihong,WANG Chunfeng,HUANG Yinzhu,yangjin,ZHANG Fuping
(State Grid Gansu Economic Power Eco-Tech research Institut,Lanzhou730050,china)
Abstract:The sinkhole in loess area is secluded,making foundation soil lose bearing capacity as the moment it appeared,leading to the collapse of transmission line tower;To the example of disposing the base sinkhole using grouting method,By using the method of grouting of foundation treatment engineering technology and construction technology to give a certain guiding significance for the engineering practice of the base of transmission lines dispose.
Keywords:Grouting Method;Base sinkhole;Construction technology
1 引言
我国西北尤其是甘肃、陕西、山西的大部分地区分布有湿陷性黄土。黄土处于欠固结状态,受水浸湿后,水分子楔入颗粒间,破坏联结薄膜,并逐渐溶解盐类,土的抗剪强度显著降低,在土自重应力或自重应力和附加应力作用下,颗粒向大孔中滑动,骨架挤紧发生湿陷[6]。
输电线路大多在黄土塬、梁、峁上架设,受环境和交通条件限制,需要使用大型机械的地基处理方法(如强夯法、挤密法等)难以应用;采用垫层法时,往往人工开挖、回填,加之施工用水困难,工程质量难以保证;尤其是湿陷性黄土层厚度较大时问题更为突出。
地基处理不到位,如遇场地四周排水不畅,雨水汇集下渗引起土体湿陷,基础产生不均匀沉降[4],导致线路杆塔倾斜、构架内部结构各部杆件受力发生变化、局部杆件发生变形甚至断裂,处理不及时会产生倒杆断线的电网事故发生。采用什么方法有效、快速经济的处理塔基沉陷事故,是多年来人们关注的问题。压力注浆法是近年来使用的方法之一,本文以西北某330kV送电线路耐张转角铁塔基础采用注浆法治理基础沉陷为例介绍了该法的应用。
2 铁塔基础下沉原因
2.1 工程地质概况
本场地层自上而下依次为:人工填土、黄土状粉土、中风化花岗岩。人工填土为褐黄色,以粉土为主;黄土状粉土具湿陷性,有可见的大孔隙,垂直节理发育,可见灰白色钙质斑点,局部夹有少量植物根茎及零星小砾石,湿-饱和;花岗岩呈青灰色,细粒块状结构、成份以长石、石英、云母为主,敲击可碎,中等风化,层面埋深10m[14]。
2.2 基础下沉原因
铁塔基础底面与花岗岩层面间有5.4m厚的湿陷性黄土,它是一种欠压密土,在天然湿度下,其压缩性较低,强度较高,但遇水浸湿时,土的强度显著降低,在附加压力和土的自重压力下引起的湿陷变形是下沉量大、下沉速度快的失稳性变形,对建构筑物危害大。本工程铁塔基础“A”腿附近距地面以下0.8~1.6m处存在直径¢200的混凝土污水管道,管道有两处破裂,其中距“A”腿较近处破裂面下方长期受污水侵泡,导致“A”腿下方较大范围土体浸水湿陷引起基础沉降【14】。
2.3 铁塔变形情况
该工程为钢筋混凝土扩展基础,基础高5m、基底平面尺寸为4.6m×4.6m、埋深4.9m。经测量四个基础顶面相对高差见表2.3所示。由于四个基础的不均匀下降导致上部铁塔结构变形,造成铁塔内力重新分配。塔腿横隔面及铁塔变坡处(即瓶口)横隔面内水平斜材起拱弯曲变形。铁塔B、D腿的“八”字材及“A”腿主材有明显变形。全高42m的铁塔顶部向小号侧偏0.169m,向左偏0.329m。
3 地基加固方案选择
既有建(构)筑物地基基础加固方法主要有:加大基底面积法,锚杆静压桩法,人工挖孔桩托换法,注浆加固法等[7]。
由于地下污水管破裂,地基土长时间受水浸泡,其承载力及变形模量极低,加之地基土虽受水浸泡但湿陷性未必完全消除,加大基底面积法不适用。
锚杆静压桩法是在铁塔基础上开凿压桩孔和锚杆孔,埋好锚杆,安装压桩架并使其与基础一体,利用上部塔架作反力,用千斤顶将预制桩逐段压入土中[8]。由于上部塔架自重有限必须准备压载,且工艺复杂,成本高,本工程不宜采用。
人工挖孔桩托换法是一个较好的方法,但由于基底以下土体呈饱和或接近饱和状,施工安全无法保证,也无法采用。
综上,本工程采用了注浆加固法。
4 灌浆原理效果与设计
4.1 灌浆原理
注浆加固法是指通过注浆管把浆液均匀的注入地层中,浆液以填充、渗透和挤密等方式,将土颗粒中的水分与空气排出后占据其位置,经一定时间后,浆液将原来松散的土粒、裂隙、空洞胶结为整体,形成强度大、压缩性低、防水性能高的“结石体”,从而达到提高地基承载力,减小地基不均匀沉降的目的[11]。 按浆液在土中流动的方式注浆法可分为:渗透注浆、劈裂注浆、压密注浆等。渗透注浆是浆液在较低灌浆压力作用下,克服各种阻力而渗入孔隙和裂隙,并与土粒骨架产生固化反应达到加固目的。劈裂注浆是浆液在较高灌浆压力作用下,浆液克服地层的初始应力和抗拉强度,引起土体结构的破坏和扰动,使土体中原有的孔隙和裂隙扩张,或形成新的孔隙和裂隙,从而使低透水性土层可灌性和扩散距离增大。压密注浆是浓浆液在较高灌浆压力作用下,在注浆点形成“浆泡”,使土体压密,湿陷性黄土可借此消除部分湿陷量[12]。
实际工程灌浆中,渗透、劈裂、压密一般都会在注浆过程中同时出现,只是以何种形式为主的差别,单一的方式是难以产生的。
黄土地基中的注浆加固常采用两种浆材:颗粒型浆液(水泥系浆液)及溶液型浆液(化学浆液,如加固黄土地基的单液硅化法等)。
大量以水泥系浆材注浆工程的开剖观察表明:经灌浆后土体中可见的大孔隙,垂直节理被浆液填充(渗透);在土层较软弱处形成了“浆泡”(压密);整个土体被纵横交错的、不规则、不连续的脉状或片状体组成的网格切割、包围(劈裂),起到骨架支撑作用;总体上灌浆以劈裂注浆为主。
单液硅化法使用水玻璃(硅酸钠)溶液,水玻璃较易渗透入土孔隙,与土中的钙质相互作用形成凝胶,而使土颗粒胶结成具有一定强度的整体,其反应方程见式4.1。单液硅化法注浆总体上以渗透注浆为主[6]。
Na2OnSiO2+CaCl2+mH2O→n SiO2(m-1)H2O+Ca(OH)2+ 2NaCl (4.1)
4.2灌浆效果[8]
4.2.1挤密效果
注浆液在压力作用下浆液扩散,对基础底部土体产生了挤压效应,对土体的孔洞进行挤密效应。
4.2..2填充效果
注浆液沿导管在压力作用下浆液扩散,对基础底部土体孔隙、陷穴进行填充和加固效应,对湿陷性黄土地区的陷穴孔洞的处理是充分发挥注浆的挤密填充效应实现加固的目的。
4.2.3扩散效果
注浆液在压力作用下浆液扩散,在基础底部土体产生的劈裂以及在主脉上产生支脉在劈裂过程中的各个脉络上发生扩散和渗透效应。
4.2.4化学反应效果
注浆液沿导管在压力作用下浆液扩散过程中各个细小脉络上扩散层次多,浆液与土体充分填充,使得浆液中的钙离子与土体中的钠离子交换、碳酸化作用,这些反应使土颗粒形成凝胶体和较大颗粒;颗粒间形成蜂窝状结构;生成稳定的不溶于水的结晶化合物,从而提高土体强度。
4.2.5对地基土骨架支撑效果
注浆液在压力作用下与土体结构形成了复合体,弹性模量高于原来的土体弹性模量,极大提高土的稳定性和抗压能力,形成了较高抗压体的骨架。
4.3 灌浆设计
水泥系浆液的结石力学强度高、耐久性较好且无毒、料源广且价格较低。单液硅化法的最大特点为浆液属于真溶液,可用来灌注细小的裂缝和孔隙,灌浆效果较好,但其主要缺点是灌浆过程中的附加沉降较大。本工程注浆采用了水泥浆,水泥为425号以上的普通硅酸盐水泥,为加速浆液凝结,掺入一定量的水玻璃(掺量为水泥重的2%-3%)[14]。
本工程基础发生不均匀沉降的原因是,基底至岩层表面厚约5m黄土的浸水湿陷,应主要对基础以下此部分土体进行注浆加固。沿基础四周距基础边缘0.6 m,每边布置一排垂直注浆孔,孔深直达岩层表面,注浆后形成沿基础四周封闭的帷幕,起隔水与限制基底以下土体侧向变形的作用。由于基础平面尺寸大,基底以下土体仅靠周边垂直孔不能有效加固,为此在基础两边对称各布置三排直达岩层表面的倾斜注浆孔,倾角自内向外依次为60度、70度、80度。注浆孔平面布置见图4.2。现场注浆试验表明:浆液有效扩散半径1.0m~1.2m,灌浆孔间距取为1m。
5 施工工艺
图5-1 压力注浆施工工艺流程
注浆顺序为:先灌注基础外围的倾斜孔、后灌注垂直孔;灌注倾斜孔的顺序是先外排后内排;每排跳孔间隔注浆。
如图5-1所示,压力注浆施工工艺流程为:
进行场地平整,清除场地范围内地上、地下的一切障碍物,低洼处用土料回填夯实,并设置必要的防排水沟槽。
按照设计图进行测量放样,确定每一注浆孔的平面位置与标高,并经有关人员复核。
钻孔(采用钻机型号为Skb100-4型潜孔钻)。钻孔孔径为100mm,孔位偏差不大于5cm;垂直孔的垂直度偏差不得超过1%;为保证倾斜孔的倾斜角度,导向架与地面夹角采用水平尺和定位量角器校准,偏差不得超过1.5%,见图5-2。
下注浆管、封孔。注浆管为直径50mm金属花管,錐尖直径较花管直径大2mm,花管在头部1m范围内侧壁开孔,孔眼直径3mm。封孔采用水泥袋、棉纱及湿粘土等。
注浆。浆液经过搅拌机充分搅拌后方可压注,注浆过程中应不停缓慢搅拌,在泵送前应经过筛网过滤。注浆自下而上进行,每次上拔高度为0.5m。浆液水灰比1左右。注浆压力控制在0.3 ~1.5 范围内,流量控制在10 ~15 范围内。为避免孔间窜浆,相邻孔注浆间隔时间不小于3h。冒浆(窜浆)严重时停止注浆,间歇数小时后再行注浆。
为防止在注浆过程中产生的附加下沉对塔基的影响,应设置地面、塔基基础沉降观测点,在整个施工过程中每天进行观测,出现异常应立即停止注浆并研究处理措施。
6 施工质量检测
以水泥系为主剂的注浆加固地基,施工效果的检测方法主要有标准贯入、轻型动力触探、静力触探,以及探井取样室内试验[1]。本工程,采用了标准贯入和探井取样、室内试验相结合的施工质量检测方法,检测结果如下。
6.1 标准贯入检测结果
3个注浆孔中心为标准贯入检测点,共选3个点,检测深度5.40m,锤击数N在13~38间,平均为28.5,加固后的地基土为中密,见表6.1。检测过程中可以发现,在浆液形成集中浆脉或球形浆体处,锤击数较高。由于塔基对承载力要求不是很高,呈中密状态的地基土,可满足承载力要求。 6.2 加固后地基土物理力学指标
在加固后的场地挖探井2个,深度5.0m,每1.0m取一级土样一个,进行室内土工试验,检测处理后地基土物理力学性能,其干密度ρd=1.38~1.52,孔隙比e0=0.743~1.002,湿陷系数δs=0.000~0.022,自重湿陷系数δsz 全部小于0.015,压缩系数α0.1-0.2=0.12~0.23,渗透系数3.785×10-5~4.237×10-7。
从数据分析,注浆加固处理后地基湿陷性消除,但地基土湿陷性不能完全消除,这是因为,浆液在地基土的薄弱部分形成浆脉或浆液球体,并不是均匀或完全渗入全部土体,这与注浆加固处理地基的机理是相符的;同时,由于湿陷性土层在竖向上不贯通,横向上不连续,因此,可以判定该地基以消除湿陷性。注浆处理后地基土渗透性也明显得到提升,说明地基土密实度得意提高。
7 结束语
本工程注浆作业完成于2015年1月,至今历时5月,经量测基础沉降稳定。工程实践表明,采用水泥浆注浆工艺处理黄土地基湿陷事故技术上可行,具有效果好,经济可行,保护环境等优点,值得进一步推广应用,并应通过实践不断总结经验。
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[14]工程设计图纸[R].西安:西北电力设计院,2014
作者简介
李志宏,男,高级工程师,1965年3月出生,大学,长期从事输电线路工程技术研究。
汪春凤,女,高级工程师,1965年1月出生,大学、长期从事输变电工程技术研究
工作单位:国网甘肃省电力公司经济技术研究院、通讯地址:兰州市七里河区西津东路628号建设管理中心、邮编730050。电话0931-2952218、13919088245、E-mai llizhihongsdc@126.com。