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山東茂隆新材料科技有限公司 2020-11-19 2777
自2005年至2013年七八年間,我們?cè)邙P臺(tái)縣采煤沉陷區(qū)堤防加固工程中,針對(duì)堤基軟弱問(wèn)題應(yīng)用了一些地基加固技術(shù)。經(jīng)過(guò)幾年來(lái)的運(yùn)行觀測(cè),效果很好,加固后的堤防安全穩(wěn)固,堤身滑坡問(wèn)題得到了很好的解決。堤防地基加固的方法很多,對(duì)于選擇何種方法進(jìn)行堤壩地基加固,需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)及施工條件進(jìn)行認(rèn)真研究。在堤防地基加固工程中,比較適用的有高壓噴射注漿技術(shù)、深層攪拌法加固技術(shù)等。 1、地基加固方法選擇要點(diǎn) 1.1地基加固方法選擇的基本原則 在除險(xiǎn)加固工程中,地基加固處理方案的選擇,具體取決于以下諸方面:(1)功能性:必須滿足工程目的和要求;(2)可實(shí)施性:方案的工程規(guī)模、有關(guān)參數(shù)和技術(shù)指標(biāo),在目前的技術(shù)水平條件下是可行的;(3)經(jīng)濟(jì)性:方案通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,投入產(chǎn)出分析,在滿足功能性要求的前提下,工程費(fèi)用較低,工程概預(yù)算能夠承受;在確定采用后尚應(yīng)采用先進(jìn)技術(shù),優(yōu)化方案,合理使用材料。(4)環(huán)境和安全性:避免工程污染環(huán)境或污染最??;能保障堤防結(jié)構(gòu)和相鄰建筑物安全,保證施工人員的安全?! ?strong style="border-bottom: 0px; border-left: 0px; padding-bottom: 0px; margin: 0px; outline-style: none; outline-color: invert; padding-left: 0px; outline-width: 0px; padding-right: 0px; border-top: 0px; border-right: 0px; padding-top: 0px">1.2地基加固方法與選擇 地基加固方法的選擇:(1)首先應(yīng)分析采用天然地基的可行性,如有可能應(yīng)盡量采用天然地基。(2)根據(jù)建筑物對(duì)地基的要求和地基條件,確定需要進(jìn)行處理的范圍和處理要求。(3)地基處理方法必須滿足堤防對(duì)地基的設(shè)計(jì)要求,主要指天然地基經(jīng)處理后應(yīng)能達(dá)到的物理力學(xué)指標(biāo)。(4尉天然地基的條件、處理要求、工程費(fèi)用及材料來(lái)源等各方面進(jìn)行綜合考慮,以確定合適的地基處理方法。(5)地基處理方法原則上一定要技術(shù)上可靠、經(jīng)濟(jì)上合理,又能滿足施工進(jìn)度要求。通過(guò)分析比較可以采用一種處理方法,也可以采用由兩種或兩種以上的處理方法組成綜合的處理方案。(6)注意節(jié)約能源,注意環(huán)境保護(hù),避免因地基處理而對(duì)地面水和地下水產(chǎn)生污染,振動(dòng)噪音等對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生不良影響?! ?strong style="border-bottom: 0px; border-left: 0px; padding-bottom: 0px; margin: 0px; outline-style: none; outline-color: invert; padding-left: 0px; outline-width: 0px; padding-right: 0px; border-top: 0px; border-right: 0px; padding-top: 0px">1.3幾種地基加固方法的比較 地基加固的方法較多,但在堤防除險(xiǎn)加固工程中,比較適用的有高壓噴射灌漿法、深層攪拌法和振沖法等幾種,其中高壓噴射灌漿法和深層攪拌法既可以做成防滲墻,處理地基滲漏問(wèn)題,也可以用于地基加固。而振沖法、強(qiáng)夯法、排水固結(jié)法等可應(yīng)用于新建或改建堤防工程中。幾種地基加固方法的特點(diǎn)及適用范圍見(jiàn)表1。

雖然常用的幾種地基加固方法可以用來(lái)加固堤身,但往往在經(jīng)濟(jì)上是不合理的。堤身問(wèn)題可以按照堤防工程施工規(guī)范的有關(guān)要求,采用人工翻建的方法重新填筑,施工質(zhì)量是可以得到保證的,而且還可以利用當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)閑勞動(dòng)力。 2、高壓噴射灌漿和深層攪拌法加固技術(shù) 高壓噴射灌漿和深層攪拌法加固技術(shù)相似,其主要差別在于采用不同的加料拌和手段?! ?strong style="border-bottom: 0px; border-left: 0px; padding-bottom: 0px; margin: 0px; outline-style: none; outline-color: invert; padding-left: 0px; outline-width: 0px; padding-right: 0px; border-top: 0px; border-right: 0px; padding-top: 0px">2.1高壓噴射灌漿技術(shù) 高壓噴射法就是利用工程鉆機(jī)鉆孔至設(shè)計(jì)處理的深度后,用高壓泥漿泵,通過(guò)安裝在鉆桿(噴桿)桿端置于孔底的特殊噴嘴,向周圍土體高壓噴射固化漿液(一般使用水泥漿液),同時(shí)鉆桿(噴桿)以一定的速度邊旋轉(zhuǎn)邊提升,高壓射流使一定范圍內(nèi)的土體結(jié)構(gòu)破壞,并強(qiáng)制與固化漿液混合,凝固后便在土體中形成具有一定性能和形狀的固結(jié)體?! 」探Y(jié)體的形狀和噴射流的移動(dòng)方向有關(guān)。一般分為旋轉(zhuǎn)噴射(簡(jiǎn)稱旋噴),定向噴射(簡(jiǎn)稱定噴)和擺動(dòng)噴射(簡(jiǎn)稱擺噴)。旋噴樁主要用于加固地基,提高地基的抗剪強(qiáng)度,改善地基土的變形性能,使其在上部結(jié)構(gòu)荷載作用下,不至破壞或產(chǎn)生過(guò)大的變形。定噴固結(jié)體呈壁狀,擺噴形成厚度較大的扇狀固結(jié)體。定噴和擺噴通常用于地基防滲,改善地基土的水力條件及邊坡穩(wěn)定等工程。 2.1.1加固機(jī)理 高噴法如三管高噴法用壓縮空氣包裹高壓噴射水流沖擊破壞攪動(dòng)土體,同時(shí)用低壓灌漿泵灌入漿液,漿液被高壓水、氣射流卷吸帶入,同時(shí)與被攪動(dòng)土體混合形成固結(jié)體。加固地基,形成樁、板、墻的機(jī)理可用五種作用來(lái)說(shuō)明:(1)高壓噴射流切割破壞土體作用噴流動(dòng)壓以脈沖形式?jīng)_擊土體,使土體結(jié)構(gòu)破壞出現(xiàn)空洞。(2)混合攪拌作用鉆桿在旋轉(zhuǎn)和提升的過(guò)程中,在射流后面形成空隙,在噴射壓力作用下,迫使土粒向與噴嘴移動(dòng)相反的方向(即阻力小的方向)移動(dòng),與漿液攪拌混合后形成固結(jié)體。(3)置換作用三重管高噴法又稱置換法,高速水射流切割土體的同時(shí),由于通入壓縮空氣而把一部分切割下的土粒排出灌漿孔,土粒排出后所空下的體積由灌入的漿液補(bǔ)入。(4)充填、滲透固結(jié)作用高壓漿液充填沖開(kāi)的和原有的土體空隙,析水固結(jié),還可滲入一定厚度的砂層而形成固結(jié)體。(5)壓密作用高壓噴射流在切割破碎土體的過(guò)程中,在破碎帶邊緣還有剩余壓力,這種壓力對(duì)土層可產(chǎn)生一定的壓密作用,使高噴樁體邊緣部分的抗壓強(qiáng)度高于中心部分?! ?.1.2基本種類 按噴射介質(zhì)及其管路多少可分為單管法、二管法、三管法等?! ?1)單管旋噴法 通過(guò)單根管路,利用高壓漿液(20-30MPa),噴射沖切破壞土體,成樁直徑為40-50cm。其加固質(zhì)量好,施工速度快和成本低,但固結(jié)體直徑較小?! ?2)-管旋噴法。在單管法的基礎(chǔ)上又加以壓縮空氣,并使用雙通道的二重灌漿管。在管的底部側(cè)面有一個(gè)同軸雙重噴嘴,高壓漿液以20MPa左右的壓力從內(nèi)噴嘴中高速噴出,在射流的外圍加以0.7MPa左右的壓縮空氣噴出。在土體中形成直徑明顯增加的柱狀固結(jié)體,達(dá)80~150cm?! ?3)三管旋噴法。使用分別輸送水、氣、漿三種介質(zhì)的三重灌漿管。高壓水射流和外圍環(huán)繞的氣流同軸噴射沖切破壞土體,在高壓水射流的噴嘴周圍加上圓筒狀的空氣射流,進(jìn)行水、氣同軸噴射,可以減少水射流與周圍介質(zhì)的摩擦,避免水射流過(guò)早霧化,增強(qiáng)水射流的切割能力。噴嘴邊旋轉(zhuǎn)噴射,邊提升,在地基中形成較大的負(fù)壓區(qū),攜帶同時(shí)壓入的漿液充填空隙,就會(huì)在地基中形成直徑較大、強(qiáng)度較高的固結(jié)體,起到加固地基的作用。 2.1.3漿液材料 水泥是噴射灌漿的基本材料,水泥類漿液可分為以下幾種類型;(1)普通型漿液一般采用普通硅酸鹽水泥,不加任何外加劑,水灰比一般為0.8:1~1.5:1,固結(jié)體的抗壓強(qiáng)度(28ct)最大可達(dá)1.O~20MPa,適應(yīng)于無(wú)特殊要求的工程。(2)速凝一早強(qiáng)型適于地下水位較高或要求早期承擔(dān)荷載的工程,需在水泥漿中加入氯化鈣、三乙醇胺等速凝早強(qiáng)劑。摻入 氯化鈣的水泥一土的固結(jié)體的抗壓強(qiáng)度為1.6MPa,摻入4%氯化鈣后為2.4MPa。(3)高強(qiáng)型噴射固結(jié)體的平均抗壓強(qiáng)度在20MPa以上??梢赃x擇高標(biāo)號(hào)的水泥,或選擇高效能的擴(kuò)散劑和無(wú)機(jī)鹽組成的復(fù)合配方等。 在水泥漿中摻入2-4%的水玻璃,其抗?jié)B性有明顯提高。如工程以抗?jié)B為目的,最好使用“柔勝材料”。可在水泥漿液中摻入10-50%的膨潤(rùn)土(占水泥重量的面分比)。此時(shí)不宜使用礦渣水泥,如僅有抗?jié)B要求而無(wú)抗凍要者,可使用火山灰水泥?! ?.1.4高壓噴射灌漿工藝 噴射范圍應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)試驗(yàn)確定。高噴固結(jié)體的范圍大小與土的種類和其密實(shí)程度有較密切的關(guān)系,不同的噴射種類和噴射方式所形成的固結(jié)體大小也不相同。定噴的噴射能量集中,噴射范圍較大。旋噴粘性土固結(jié)強(qiáng)度為0.3~6.0MPa,無(wú)粘性土固結(jié)強(qiáng)度為4~15MPa?! ?duì)于防滲工程多采用定噴、擺噴,地層含的粒徑較粗時(shí)多采用擺噴或旋噴。對(duì)處理深度大于20m的復(fù)雜地層最好按雙排或三排布孔,使高噴樁形成堵水帷幕??拙鄳?yīng)為1.73R(R為旋噴固結(jié)體半徑),排距為1.5R時(shí)最經(jīng)濟(jì)。一般定噴、擺噴孔距為1.2~2.5m,旋噴為0.8~1.2m。高噴防滲效果一般可達(dá)10̄⁵~10̄⁶cm/s?! 「邍姌稑毒鄳?yīng)根據(jù)上部結(jié)構(gòu)荷載、單樁承載力及土質(zhì)情況而定。一般取樁距為S=(3~4)d(d為旋噴樁直徑),樁的布置方式可選用矩形或梅花形布置?! 「邍姽酀{施工鉆孔的目的是將灌漿管插入預(yù)定的土層中,由下而上進(jìn)行噴射作業(yè)。近來(lái)也有用振沖方式成孔直接進(jìn)行噴射作業(yè)的方法。噴射時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng):(1)灌漿深度大時(shí),易造成上粗下細(xì)的固結(jié)體,影響固結(jié)體的承載能力或抗?jié)B作用,因而需采用增大壓力和流量或降低旋轉(zhuǎn)和提升速度等措施補(bǔ)救,(2)當(dāng)發(fā)現(xiàn)噴漿量不足而影響工程質(zhì)量時(shí),可采用復(fù)噴技術(shù),(3)當(dāng)冒漿量大于灌漿量的20%時(shí),可采用提高噴射壓力、縮小噴嘴直徑、加快提升速度和旋轉(zhuǎn)速度等措施,對(duì)冒出的漿液,可回收利用,(4)根據(jù)工程需要調(diào)節(jié)噴射壓力和灌漿量,改變噴嘴移動(dòng)方向和速度,控制噴射固結(jié)體的形狀,即圓盤狀、圓柱狀、大底狀、糖糊蘆狀、大帽狀和墻壁狀。(5)噴灌后的漿液有析水現(xiàn)象,可造成固結(jié)體頂部出現(xiàn)凹穴,對(duì)地基加固及防滲不利。為此,可采用靜壓灌漿或漿液中添加膨脹材料等措施預(yù)防?! 「邏罕檬歉邏簢娚涔酀{中的關(guān)鍵設(shè)備,要求壓力和流量能在一定的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。額定流量為85~l50L/min;額定壓力為2O~50MPa?! ?.1.5高噴固結(jié)體的責(zé)量檢測(cè) (1)開(kāi)挖檢驗(yàn):待漿液凝結(jié)具有一定的強(qiáng)度后,即可開(kāi)挖檢查固結(jié)體垂直度、形狀和質(zhì)量;(2)鉆孔檢查:從固結(jié)體中鉆取巖芯,進(jìn)行室內(nèi)物理力學(xué)性能試驗(yàn)。在鉆孔中做壓水或抽水試驗(yàn),測(cè)定其抗?jié)B能力;(3)標(biāo)準(zhǔn)貫人試驗(yàn):在旋噴固結(jié)體的中部可進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫人試驗(yàn)?! ?4)載荷試驗(yàn):靜載荷試驗(yàn)分垂直和水平靜載荷試驗(yàn)兩種。試驗(yàn)時(shí),需在受力部位澆筑O.2~0.3m厚的混凝土層,(5)圍井試驗(yàn):在板墻一側(cè)增加噴孔,與板墻形成封閉圍井,在井中進(jìn)行壓水和抽水兩種試驗(yàn),或觀測(cè)井內(nèi)外水位,多用于防滲效果檢查?! 「邏簢娚涔酀{加固地基技術(shù)主要適用于第四紀(jì)沖積層、殘積層及人工填土等。對(duì)于砂類土、粘性土、黃土和淤泥等都能加固。但對(duì)礫石直徑過(guò)大、含量過(guò)多及有大量纖維質(zhì)的腐植土噴射質(zhì)量稍差,有時(shí)甚至 復(fù)合土工膜(復(fù)合防滲膜)分為一布一膜和兩布一膜,寬幅4-6m,重量為200—1500g/平方米,抗拉、抗撕裂、頂破等物理力學(xué)性能指標(biāo)高,產(chǎn)品具有強(qiáng)度高,延伸性能較好,變形模量大,耐酸堿、抗腐蝕,耐老化,防滲性能好等特點(diǎn)。能滿足水利、市政、建筑、交通,地鐵、隧道、工程建設(shè)中的防滲、隔離、補(bǔ)強(qiáng)、防裂加固等土木工程需要。常用于堤壩、排水溝渠的防滲處理,以及廢料場(chǎng)的防污處理。
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