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【摘 要】 注浆技术是以压送方式把具有一定凝胶时间的浆液注进松散土层或裂缝,使浆液固结成颗粒或填充裂缝,从而改善土层的力学性质。当前该技术在房屋建设工程中得到了广泛应用。注浆技术不但能提高建筑的安全性能,并且能延长建筑使用寿命,是建筑工程中值得研究和使用的一种技术。基于此,本文对岩土施工工程项目中的注浆技术进行了研究。
【关键词】 岩土;工程项目;注浆技术
引言:
在岩土工程的施工中,注浆法技术是一种很重要的施工手段。注浆法技术在岩土工程方面有着广泛的应用,其被应用于深基坑开挖施工时地下工程中对于漏水的处理,和对地下工程地层的改良。以及在进行矿山凿井过程中对地层的加固。在一些建筑物基础出现施工质量不合格,施工材料质量不达标,或者是因为地下水和生产用水的腐蚀导致的裂缝、孔洞的时候,都可以采用注浆法技术来进行处理。注浆法技术的处理不仅被运用在消除桩基病害,提高桩基本身缺陷,提高桩基强度,也可以将注浆法技术运用到桩基周围,起到改善受力的作用。岩土工程的施工方式不断的发展和改进,注浆法技术也将走上更高的技术和施工平台。
一、注浆技术的适用性及优点
1、注浆技术的适用性
对于已建成的工程应以最低限度不影响原混凝土结构和已装修的饰面为基础,采用注浆的方法能做到施工影响范围小,加固影响范围大,可达到“一针见效,长久保安”的目的。灌浆方法的技术原理是在压力的作用下,将流动性的、粘结剂、压入被加固体中,具有粘结效果好,密封性好。同时,灌浆方法尤其适用于受周边施工环境的限制无法采用常规方法施工的部位,具有操作简单,快捷的特点。
2、注浆技术的优点
(1)在施工工艺方面,设备轻巧、注浆工艺简单、易操作,对复杂环境的适应性强。(2)在防水方面,由于注浆技术是将液注入混凝土裂缝中,使其充填密实粘结。对老化、蜂窝、蚀变性的混凝土,采用注浆方法具有改善混凝土内部的密实性和强度,达到粘结补强的效果。(3)在性能方面,应用于混凝土的注浆补强材料,一般都应具有良好的综合力学性能,粘结性能好,材料耐老化,无污染。(4)对出现蜂窝、老化、蚀变性的混凝土,采用灌浆方法是最为理想的方法,能使强度下降的混凝土得到固结改性,提高强度延长使用寿命。
二、岩土施工工程项目中的注浆技术
1、高压喷射注浆技术
高压喷射注浆技术始于20世纪60年代后期,在我国已经有了广泛的应用,并且制定了相应的施工设计规范。在高速公路软弱地基加固、水利工程防渗、矿山井巷加固与防渗等方面得到了越来越多的应用。在一些大城市,随着地铁建设和高层建筑的崛起,不少深基坑工程亦都采用了高压喷射注浆技术来进行深基坑的止水防渗。高压喷射注浆技术是利用高压射流切割原理,通过带有喷嘴的注浆管在土层的预定深度以高压设备使浆液或水成为20MPa左右或更高的高压射流从喷嘴中喷射出来,冲击切割土体,当喷射流的动压超过土体结构强度时,土粒便从土体中剥离。一部分细小的颗粒随浆液冒出地面,其余土粒在喷射流的冲击力、离心力和重力的作用下,与浆液搅拌混合,并按一定的浆土比例和质量大小有规律的重新排列,浆液凝固后,便在土中形成一个固结体。
2、静压注浆技术
静压注浆是利用静压劈裂原理,采用外部静压力在软土地基中注入比重较大的水泥浆或水泥砂浆,钻孔中的浆液在自身压力传递作用下,沿地基应力的弱应力分布区向下灌入,对周围岩层土体产生挤压和密实作用,当注浆压力增加到一定程度时,浆液的流动使地层产生劈裂和延伸,形成脉状或条带状胶结体,减小土体孔隙,形成抗压骨架,以此提高地基承载力,减少沉降形变。
3、复合注浆技术
复合注浆技术是将静压注浆技术和高压旋喷注浆技术进行时序结合,发挥两种注浆技术优势的一种新型注浆技术。实际工程中先采用高压旋喷注浆成桩柱体,再采用静压注浆增强旋喷效果,扩散加固浆液,防止固结收缩,消除注浆盲区。将复合注浆技术应用在桩基础加固中,能充分发挥静压注浆技术和高压旋喷注浆技术的优点,克服其缺点。复合注浆技术适用地层范围广,它既可用于砂卵石层,又可用于粘土、粉土和粉细砂层及淤泥层,同时可用于处理岩溶土洞。而且复合注浆法可操作性强,施工简便,施工噪音小,注浆材料對环境无污染,加固效果好。
4、渗透注浆技术
渗透注浆技术是指通过注浆设备在高压的作用,使得浆液充分填充于岩土的孔隙和岩土裂隙之中,使得孔隙中存在水和气体排出,在高压而又不改变岩土内部结构,产生变形,影响岩土周围建筑构造情况下,因此此类的注浆方式,注浆的压力较小,适只适合于一般中砂或者有裂隙的岩土。
5、劈裂注浆技术
主要是用于在中细粉砂岩中注浆,在低渗透性的地层或坝体注浆中,由于具有较高注浆压力,浆液克服地层的初始应力和抗拉强度,使其在地层中发生水力劈裂作用,引发岩石或上体结构的破坏和扰动,使地层中原有的孔隙或裂隙扩张,或形成新的裂缝或孔隙,从而使低透水性地层的可灌性和浆液扩散距离增大。
6、爆破注浆技术
爆破注浆技术是将适量炸药放入注浆钻孔内部,利用炸药爆炸后形成的一定冲击力,来增加岩层土体结构的网状裂隙并沟通原有裂隙,增大灌注浆液的有效扩散范围,实现少孔注浆,提高堵水效果的新型注浆施工技术。爆破注浆技术适用于岩层裂隙不发育,岩层结构脆性较高硬度较强的地质结构环境。
7、电动化学注浆技术
电动化学注浆技术是指在注浆施工过程中,使用带孔的注浆设备管作为阳极,用滤水管作为阴极,将溶液由阳极压入土中,并通以直流电,在电的渗透作用下,孔隙水由阳极流向阴极,促使通电区域中土的含水量降低,并形成渗浆通路,化学浆液也随之流入土的孔隙中,并在土中硬结。
8、充填注浆法技术
在较低注浆压力,将水泥浆、水泥—水玻璃浆或黏土浆等注入巷道、井壁、或建筑物下的大空洞、大裂隙和大孔隙,达到减少涌水量或加固地基的作用。因为注浆压力选用低压,浆液不能进入岩土的微细裂隙,所以为了提高堵水防渗效果有时可以采用溶液浆液,但造价会相对比较高。 三、工程实例
1、工程概况
越秀公园站是广州地铁二号线的重要工程,工程由南北两端站厅和中间暗挖隧道组成。北基坑地层自上而下依次为素填土、淤泥质土层、断裂破碎带。地下水为第四系孔隙水和基岩裂隙水,流動性强,水位位于地表以下1~2.5m,基底为透水构造。
2、方案设计
为保证基坑开挖安全,在基坑开挖至一定深度后在基底施作基底水平注浆止水帷幕。根据工程地质及水文地质特征,采用基底封闭式止水帷幕。注浆孔基底全断面布置,梅花型布设,注浆孔间距1.3m,排距1.3m。设计帷幕厚度为基底以下3.2m。
3、注浆材料
注浆材料采用普通水泥–水玻璃双液浆,水泥采用#425普通硅酸盐水泥。根据室内及现场试验,水泥浆水灰比采用1.33:1~1.5:1,水泥水玻璃体积比1:1,水玻璃浓度30~35°Bé,缓凝剂掺量1%~3%。
4、注浆参数
浆液扩散半径0.8m,注浆终压1.2~1.7MPa,浆液凝胶时间50~90s,注浆速度20~30L/min,注浆分段长度0.4m,单孔单段注浆量100~120L。
5、注浆工艺
采用袖阀管后退式分段注浆工艺。基底水平注浆止水帷幕注浆施工划分为4个区域,施工顺序是在每一区域按单双排两序孔进行,每排孔由东向西顺序进行,这样基本上达到发散性注浆目的,使地下水由东向西流动,最后在西侧注浆封堵地下水。
6、注浆效果检查评定
(1)涌水量对比法:基坑开挖完成后,测试地层渗水量为2~5m3/d,和施工前设计单位预测涌水量600~1000m3/d相比,堵水率达到99%以上。
(2)水位推测法:在基坑开挖过程中,基坑外地下水位基本稳定,无明显下降,可见基底截水帷幕截水效果明显,这和基坑开挖过程中基本无水现象相吻合。
(3)变形推测法:通过采取基底水平注浆截水帷幕,在基坑开挖过程中,地表下沉速率缓慢,下沉值较小,累计下沉量仅为2.2mm。这充分说明了基底水平注浆截水帷幕的可靠性,它确保了工程施工期间周围建筑物的安全稳定。
四、总结
注浆技术是一门实用性强、应用广泛的工程技术,其被广泛应用于矿山、铁道、水利、土木工程等各个领域。随着注浆技术的广泛应用,新的注浆理论、新的施工工艺、新的注浆材料、新的检测手段将不断被研制出来,从而进一步扩大了注浆技术的应用范围,明显提高注浆效果。
参考文献:
[1]尚丽萍.注浆法在岩土工程施工中的应用及其各类方法之比较[J].福建建筑,2008,(9).
[2]费凌宛,杨宏彦.注浆技术及其应用在处理住宅工程病害中的措施[J].中小企业管理与科技(上旬刊).2011(02)
【关键词】 岩土;工程项目;注浆技术
引言:
在岩土工程的施工中,注浆法技术是一种很重要的施工手段。注浆法技术在岩土工程方面有着广泛的应用,其被应用于深基坑开挖施工时地下工程中对于漏水的处理,和对地下工程地层的改良。以及在进行矿山凿井过程中对地层的加固。在一些建筑物基础出现施工质量不合格,施工材料质量不达标,或者是因为地下水和生产用水的腐蚀导致的裂缝、孔洞的时候,都可以采用注浆法技术来进行处理。注浆法技术的处理不仅被运用在消除桩基病害,提高桩基本身缺陷,提高桩基强度,也可以将注浆法技术运用到桩基周围,起到改善受力的作用。岩土工程的施工方式不断的发展和改进,注浆法技术也将走上更高的技术和施工平台。
一、注浆技术的适用性及优点
1、注浆技术的适用性
对于已建成的工程应以最低限度不影响原混凝土结构和已装修的饰面为基础,采用注浆的方法能做到施工影响范围小,加固影响范围大,可达到“一针见效,长久保安”的目的。灌浆方法的技术原理是在压力的作用下,将流动性的、粘结剂、压入被加固体中,具有粘结效果好,密封性好。同时,灌浆方法尤其适用于受周边施工环境的限制无法采用常规方法施工的部位,具有操作简单,快捷的特点。
2、注浆技术的优点
(1)在施工工艺方面,设备轻巧、注浆工艺简单、易操作,对复杂环境的适应性强。(2)在防水方面,由于注浆技术是将液注入混凝土裂缝中,使其充填密实粘结。对老化、蜂窝、蚀变性的混凝土,采用注浆方法具有改善混凝土内部的密实性和强度,达到粘结补强的效果。(3)在性能方面,应用于混凝土的注浆补强材料,一般都应具有良好的综合力学性能,粘结性能好,材料耐老化,无污染。(4)对出现蜂窝、老化、蚀变性的混凝土,采用灌浆方法是最为理想的方法,能使强度下降的混凝土得到固结改性,提高强度延长使用寿命。
二、岩土施工工程项目中的注浆技术
1、高压喷射注浆技术
高压喷射注浆技术始于20世纪60年代后期,在我国已经有了广泛的应用,并且制定了相应的施工设计规范。在高速公路软弱地基加固、水利工程防渗、矿山井巷加固与防渗等方面得到了越来越多的应用。在一些大城市,随着地铁建设和高层建筑的崛起,不少深基坑工程亦都采用了高压喷射注浆技术来进行深基坑的止水防渗。高压喷射注浆技术是利用高压射流切割原理,通过带有喷嘴的注浆管在土层的预定深度以高压设备使浆液或水成为20MPa左右或更高的高压射流从喷嘴中喷射出来,冲击切割土体,当喷射流的动压超过土体结构强度时,土粒便从土体中剥离。一部分细小的颗粒随浆液冒出地面,其余土粒在喷射流的冲击力、离心力和重力的作用下,与浆液搅拌混合,并按一定的浆土比例和质量大小有规律的重新排列,浆液凝固后,便在土中形成一个固结体。
2、静压注浆技术
静压注浆是利用静压劈裂原理,采用外部静压力在软土地基中注入比重较大的水泥浆或水泥砂浆,钻孔中的浆液在自身压力传递作用下,沿地基应力的弱应力分布区向下灌入,对周围岩层土体产生挤压和密实作用,当注浆压力增加到一定程度时,浆液的流动使地层产生劈裂和延伸,形成脉状或条带状胶结体,减小土体孔隙,形成抗压骨架,以此提高地基承载力,减少沉降形变。
3、复合注浆技术
复合注浆技术是将静压注浆技术和高压旋喷注浆技术进行时序结合,发挥两种注浆技术优势的一种新型注浆技术。实际工程中先采用高压旋喷注浆成桩柱体,再采用静压注浆增强旋喷效果,扩散加固浆液,防止固结收缩,消除注浆盲区。将复合注浆技术应用在桩基础加固中,能充分发挥静压注浆技术和高压旋喷注浆技术的优点,克服其缺点。复合注浆技术适用地层范围广,它既可用于砂卵石层,又可用于粘土、粉土和粉细砂层及淤泥层,同时可用于处理岩溶土洞。而且复合注浆法可操作性强,施工简便,施工噪音小,注浆材料對环境无污染,加固效果好。
4、渗透注浆技术
渗透注浆技术是指通过注浆设备在高压的作用,使得浆液充分填充于岩土的孔隙和岩土裂隙之中,使得孔隙中存在水和气体排出,在高压而又不改变岩土内部结构,产生变形,影响岩土周围建筑构造情况下,因此此类的注浆方式,注浆的压力较小,适只适合于一般中砂或者有裂隙的岩土。
5、劈裂注浆技术
主要是用于在中细粉砂岩中注浆,在低渗透性的地层或坝体注浆中,由于具有较高注浆压力,浆液克服地层的初始应力和抗拉强度,使其在地层中发生水力劈裂作用,引发岩石或上体结构的破坏和扰动,使地层中原有的孔隙或裂隙扩张,或形成新的裂缝或孔隙,从而使低透水性地层的可灌性和浆液扩散距离增大。
6、爆破注浆技术
爆破注浆技术是将适量炸药放入注浆钻孔内部,利用炸药爆炸后形成的一定冲击力,来增加岩层土体结构的网状裂隙并沟通原有裂隙,增大灌注浆液的有效扩散范围,实现少孔注浆,提高堵水效果的新型注浆施工技术。爆破注浆技术适用于岩层裂隙不发育,岩层结构脆性较高硬度较强的地质结构环境。
7、电动化学注浆技术
电动化学注浆技术是指在注浆施工过程中,使用带孔的注浆设备管作为阳极,用滤水管作为阴极,将溶液由阳极压入土中,并通以直流电,在电的渗透作用下,孔隙水由阳极流向阴极,促使通电区域中土的含水量降低,并形成渗浆通路,化学浆液也随之流入土的孔隙中,并在土中硬结。
8、充填注浆法技术
在较低注浆压力,将水泥浆、水泥—水玻璃浆或黏土浆等注入巷道、井壁、或建筑物下的大空洞、大裂隙和大孔隙,达到减少涌水量或加固地基的作用。因为注浆压力选用低压,浆液不能进入岩土的微细裂隙,所以为了提高堵水防渗效果有时可以采用溶液浆液,但造价会相对比较高。 三、工程实例
1、工程概况
越秀公园站是广州地铁二号线的重要工程,工程由南北两端站厅和中间暗挖隧道组成。北基坑地层自上而下依次为素填土、淤泥质土层、断裂破碎带。地下水为第四系孔隙水和基岩裂隙水,流動性强,水位位于地表以下1~2.5m,基底为透水构造。
2、方案设计
为保证基坑开挖安全,在基坑开挖至一定深度后在基底施作基底水平注浆止水帷幕。根据工程地质及水文地质特征,采用基底封闭式止水帷幕。注浆孔基底全断面布置,梅花型布设,注浆孔间距1.3m,排距1.3m。设计帷幕厚度为基底以下3.2m。
3、注浆材料
注浆材料采用普通水泥–水玻璃双液浆,水泥采用#425普通硅酸盐水泥。根据室内及现场试验,水泥浆水灰比采用1.33:1~1.5:1,水泥水玻璃体积比1:1,水玻璃浓度30~35°Bé,缓凝剂掺量1%~3%。
4、注浆参数
浆液扩散半径0.8m,注浆终压1.2~1.7MPa,浆液凝胶时间50~90s,注浆速度20~30L/min,注浆分段长度0.4m,单孔单段注浆量100~120L。
5、注浆工艺
采用袖阀管后退式分段注浆工艺。基底水平注浆止水帷幕注浆施工划分为4个区域,施工顺序是在每一区域按单双排两序孔进行,每排孔由东向西顺序进行,这样基本上达到发散性注浆目的,使地下水由东向西流动,最后在西侧注浆封堵地下水。
6、注浆效果检查评定
(1)涌水量对比法:基坑开挖完成后,测试地层渗水量为2~5m3/d,和施工前设计单位预测涌水量600~1000m3/d相比,堵水率达到99%以上。
(2)水位推测法:在基坑开挖过程中,基坑外地下水位基本稳定,无明显下降,可见基底截水帷幕截水效果明显,这和基坑开挖过程中基本无水现象相吻合。
(3)变形推测法:通过采取基底水平注浆截水帷幕,在基坑开挖过程中,地表下沉速率缓慢,下沉值较小,累计下沉量仅为2.2mm。这充分说明了基底水平注浆截水帷幕的可靠性,它确保了工程施工期间周围建筑物的安全稳定。
四、总结
注浆技术是一门实用性强、应用广泛的工程技术,其被广泛应用于矿山、铁道、水利、土木工程等各个领域。随着注浆技术的广泛应用,新的注浆理论、新的施工工艺、新的注浆材料、新的检测手段将不断被研制出来,从而进一步扩大了注浆技术的应用范围,明显提高注浆效果。
参考文献:
[1]尚丽萍.注浆法在岩土工程施工中的应用及其各类方法之比较[J].福建建筑,2008,(9).
[2]费凌宛,杨宏彦.注浆技术及其应用在处理住宅工程病害中的措施[J].中小企业管理与科技(上旬刊).2011(02)