予力劈裂壓漿增強型複合地基施工工法

予力劈裂壓漿增強型複合地基施工工法

《予力劈裂壓漿增強型複合地基施工工法》是寧夏伊斯蘭地質工程公司、江蘇省建築工程集團有限公司完成的建築類施工工法,完成人是韓選江、周晶、高寶儉、訾兵、楊軍平。該工法適用於加固砂質吹填土和雜填土地基。它是一種劈裂擠密置換型高壓注漿且快速膠凝的地基土加固新工法。

《予力劈裂壓漿增強型複合地基施工工法》主要的工法特點是:壓漿快速,費用較低,且施工周期短,加固效果好。消除嚴重的不均勻沉降病理事故。

2011年9月30日,《予力劈裂壓漿增強型複合地基施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2009~2010年度國家二級工法。

基本介紹

  • 中文名:予力劈裂壓漿增強型複合地基施工工法
  • 工法編號:GJEJGF020-2010
  • 完成單位:寧夏伊斯蘭地質工程公司、江蘇省建築工程集團有限公司
  • 主要完成人:韓選江、周晶、高寶儉、訾兵、楊軍平
  • 審批單位中華人民共和國住房和城鄉建設部
  • 主要榮譽:國家二級工法(2009-2010年度)
形成原因,工法特點,操作原理,適用範圍,工藝原理,施工工藝,材料設備,質量控制,安全措施,環保措施,效益分析,套用實例,榮譽表彰,

形成原因

中國的軟基加固處理方法有幾百甚至上千種,對於加固處理新建、擴建港口碼頭陸域堆場的大面積吹填軟土,傳統處理方法多採用堆載預壓法或超載預壓法,但那樣處理的周期太長,不能滿足21世紀快速新建或擴建深水港的要求。而一般振沖、強夯、碾壓等施工方法的效率偏低,處理深度也受到限制,根本無法滿足快速建造大型深水港等21世紀化貨櫃碼頭的要求。加固不均勻雜填土地基,常用碾壓法、振沖法、強夯法等,雖然可用,但在城區內施工,振動、噪聲、排污等干擾環境因素會影響市民的正常生活,加上城區場地條件的限制,以上方法一般不便採用。
《予力劈裂壓漿增強型複合地基施工工法》加固砂質吹填土和雜填土可克服以上方法的缺點和不足。它是靠施加足夠的、能產生劈裂效應的高壓作用力,以及憑藉足夠的擠密充填注漿量來達到改善土體密實度標準的新工法。它能保證鬆散不均勻土質在不同深度土層中的擠密充填加固效果,並利用漿液配比調控以適應工藝特徵去實現高效、快速的加固。
《予力劈裂壓漿增強型複合地基施工工法》適用於加固處理不均勻砂質吹填土及雜填土地基,雖然多次壓漿充填擠密,但凝膠快速,費用較低,且施工周期短,加固效果明顯。套用該工法加固地基,施工既節能又環保。施工主要依靠機械化操作,節省了勞動用工;施工操作容易,符合“經濟、實用”和“建築機械化”的國家基本建設原則,因此具有套用前景和推廣價值。軟弱地基的加固處理,實質就是對軟弱土體施加一種廣義的、能夠改善地基土性的影響力。這種影響力,無論從時間上、空間上、數量上,還是在可控性、可調性方面,都可以由設計人員在設計時予以綜合考慮並進行最佳化。這種由工程技術人員主動給予的、對地基土體的廣義影響力,通過最佳化安排施工工藝和精心施工,將使地基土性達到最佳的改良狀態。

工法特點

《予力劈裂壓漿增強型複合地基施工工法》的工法特點是:
1、予力劈裂壓漿增強型複合地基施工工法依靠施加足夠的、能產生劈裂效應的高壓作用力,以及憑藉足夠的擠密充填注漿量來達到改善土體密實度標準的目的。該工法通過施加高壓予力作用於土體中,去劈開壓漿深入的通途路徑,實現充填土體孔隙並使周圍土體壓縮,從而在土體中形成割裂脈狀與連珠狀漿包結石體或壁柱狀漿包結石體,最終形成一種高壓密、非均勻型複合地基。
2、該工法根據預變形作用原理,多次施加予力作用,並適應鬆軟土質特點,不斷調整外力作用效果以達到相應予力度控制標準;通過連續推進的高壓硬質漿液不斷去充填土體孔隙,促使土體產生相應的預變形,同時利用置換與擠密雙重作用,快速減小和封閉土體孔隙以增加密實度,達到產生相應的預沉降量並消除大部分後期沉降量,使之形成縱橫向快速加固的複合地基。
3、該工藝可以形成兩大類複合地基形式:一類是直接在軟基中單獨布孔壓漿,成為單一的壓密注漿型複合地基;另一類是複合布孔在已有加固樁體的間隙中,成為複合的壓密注漿型複合地基,該複合地基土受到了兩次擠密效應作用。
4、該工法適用於加固處理不均勻砂質吹填土及雜填土地基,雖經多次壓漿充填擠密,但壓漿快速,費用較低,且施工周期短,加固效果明顯(通常採用該工法加固後的地基承載力可提高30%以上)。對吹填土和雜填土地基的處理深度可達15米以上。
5、對於已建建築物的基礎加固,採用該工法還可形成新的修復加固型複合地基。這種加固型二重複合地基需要通過直、斜孔聯合布置和超壓漿量的施工工藝來實現。它可有效消除嚴重的不均勻沉降病理事故。

操作原理

適用範圍

《予力劈裂壓漿增強型複合地基施工工法》屬於軟弱地基加固處理方法範疇。特別適合於加固砂質吹填土和雜填土地基。它是一種劈裂擠密置換型高壓注漿且快速膠凝的地基土加固新工法;同時,它也是處治已建建築物基礎工程病理事故和方便基礎托換技術套用的快速、高效、易行的新工法。

工藝原理

《予力劈裂壓漿增強型複合地基施工工法》的工藝原理敘述如下:
1、予力劈裂壓漿增強型複合地基施工工法,用於加固砂質吹填土和雜填土地基,特徵是利用鑽機和專門設計的套筒型高壓注漿設備以實施對土體連續施加予力作用;通過事先配製的粒狀混合型漿液,並按照精心設計的直、斜孔位插入注漿管進行脈狀劈裂連續注漿,使之在土體的適當部位形成割裂脈狀與連珠狀漿包結石體以及壁柱狀漿包結石體,並與原土體構成高壓密、非均勻的複合地基,將被加固土體承載後可能產生的絕大部分沉降量消除在加固處理產生的預變形中。
2、對於加固砂質吹填土地基而言,予力度標準可控制在0.78~0.92範圍內;對於加固雜填土而言,予力度標準可控制在0.82~0.94範圍內。
3、該工法的技術關鍵點是:要針對擬加固處理場地的地質條件和擬建工程的荷載條件、使用要求等,設計和控制好該工法所施加的予力度標準及施工工藝過程。對於實施的予力度匹配控制標準,可用處理前后土體的孔隙比指標來加以具體反映,並通過選擇試驗場地進行試驗性施工以獲取確保予力施加的機械匹配功率、施工工藝控制參數和質量檢測指標,從而達到處理目標所需的予力度控制標準。這其中以注漿材料的選用及配比為中心,做好鑽機和壓漿設備功率的匹配是最重要的,它能調控予力作用實施效果以滿足工程加固要求;其次是漿液配比,這是實現快速加固的重要條件;對於施工工藝過程,應堅持“因地制宜、實事求是”的原則,選型匹配好施工機械設備,並在試驗中對比選擇好施工參數以及在試驗性施工中優選好施工參數,憑藉充填置換與二次擠密雙重作用效應,使之形成符合予力度要求及密實度標準的加固漿包結石體,滿足工程使用的承載變形要求。

施工工藝

  • 工藝流程
《予力劈裂壓漿增強型複合地基施工工法》的施工工藝流程見下圖。
予力劈裂壓漿增強型複合地基施工工法
予力劈裂壓漿增強型複合地基施工工藝流程
  • 工藝操作圖示
《予力劈裂壓漿增強型複合地基施工工法》的工藝操作指導圖示(下圖1~圖3)。
註:圖3:1一漿液(雙漿液型);2一注漿孔;3一注漿劈裂面;4一滲透的漿液(通過劈裂面和鑽孔邊緣)。
  • 操作要點
《予力劈裂壓漿增強型複合地基施工工法》的操作要點如下:
一、進行全面分析,通過計算、試驗得出相關參數,確定最佳施工方案
首先進行全面、細緻的調查分析,掌握擬建場地、道路等設施的荷載標準及設計要求,明確擬建場地的加固處理等級標準(包括設計要求達到的各項指標)。同時,熟悉擬建場地的工程地質勘察資料和砂質吹填土層、雜填土層形成的技術條件與施工過程,認清土性、土質特徵,掌握處理深度及處理範圍,制定好工藝流程及合適的予力度控制標準。
這裡需要引入“予力”和“予力度”兩個概念。“予力”(噸小時egivenforce)是人們為了改善工程結構體系或部件的受力性能而對其主動施加的廣義影響力,包括預應力(如先張法、後張法)、預位移(如屋架“起拱”)、預變形(如加固地基的“預沉降”)和預應變(如木桶加鋼箍)等。它更能顯現主動性、能動性和時效持久性,以實現對結構體系受力的可控可調和人性化管理。為滿足建築結構承載變形和穩定性要求,事先使用人為處理方法以改良軟弱地基承載性狀。予力複合地基的予力度是表示施加在地基中以改善地基土性能的影響力程度,它影響著加固處理和改善地基土性能的好壞程度。地基土性的改良,主要目標是為了減小地基土的壓縮性和滲透性以提高地基承載力,去滿足承受上部作用荷載的要求。因此,用土體體積變化的孔隙比公式可以直觀的表達予力複合地基的“予力度”概念。
根據基礎工程予力技術作用原理[可參考《大型地下頂管施工技術原理及套用》和《21世紀予力混凝土結構設計理論及套用》(中國建築工業出版社)],地基處理工程的予力技術施加具有獨立性、迭加性和互補性,它是地基處理工程中的予力調控設計原則精髓。為了確保地基處理的質量,在處理過程中須認真貫徹予力調控設計原則,並採取有效措施調控好予力度標準。由於地基土體具有的散粒性、多相性和自然變異性,它們對予力作用施加更具適用性,使得地基處理中的予力度調控設計更能挖掘出地基土體的承載性狀潛力。在表述予力度(
)概念時,還需要引入不變予力度(
1)和可隨深度改變的可變予力度(
2)兩個概念。該工法的技術關鍵也正在於這兩個予力度的調控技巧。
式中
——予力度;
——振沖擠密的孔隙比;
——置換置換效應產生的孔隙比;
2——加固前地基土在使用荷載下的穩定孔隙比。
對於不變予力度(
1)的施加,可以根據地基處理深度以及地基土所受恆載與活載的比例兩個方面進行初選,然後在試驗施工時再予以微調。對於可變予力度(
2)的施加,應視土層深度、土質條件變化及地基承載力和變形要求,由設計人員確定。對於加固砂質吹填土而言,予力度標準可控制在0.78~0.92範圍內;對於加固雜填土地基而言,予力度標準可控制在0.82~0.94範圍內。土質越軟越疏鬆,予力度標準越接近上限。予力度控制標準應沿加固土層深度範圍,視具體土質條件特點及不均勻程度加以變化匹配,以確保土體加固密實度控制的總目標。
二、材料、機械設備、施工人員準備
根據加固方案設計情況並結合現場實際,及時組織足夠的砂石等原材料、施工機械設備及施工人員進場。施工人員宜選用經岩土工程基本知識相關培訓的熟練工。
三、測量放線,注漿孔位定點
根據場地土質條件及加固工程需要,可採取直、斜孔布置壓漿孔。一般直孔布置在新建工程場地上,斜孔需配合直孔套用在已建工程的地基基礎加固中。直孔間距一般為1.0~1.8米(孔隙比大時取小值,反之取大值),呈等邊三角形布置。如果是在加固樁體之間布置,應布置在矩形布樁或三角形布樁的中心點;對於斜孔布置,一般可靠近基礎1.0米遠,以小傾角(15度~40度)深入到基礎下。斜孔可布置為1~2排,每排點位之間的間距一般為1.0~1.2米,排距為0.8~1.0米(土的孔隙比大時或加固等級要求高時均取小值)。
四、鑽機和壓漿設備組裝、進場就位
施工過程中,選用的施工機械有鑽機、套筒型高壓注漿設備等。套筒型高壓注漿設備一般選用50毫米的雙套筒花管,里外兩層花管圓周上鑽有均布3排注漿孔,兩管注漿孔的鑽孔位置一樣,見下圖。高壓壓漿的施工順序應能方便人員和機械設備的撤出,同時還應方便砂石原材料的供給。施工順序宜沿平行直線逐點進行。
予力劈裂壓漿增強型複合地基施工工法
高壓漿包壓漿示意圖
五、鑽機對準孔位開鑽、接管
鑽探機選用主軸旋轉式鑽探機,就位且對準孔位後即可開鑽。如鑽孔深度較深,可接管後繼續鑽孔。鑽孔直徑ø為73毫米。
六、高壓壓漿的漿液配比(雙漿液型)
漿液配比是實現快速加固的重要條件。施工中漿液配比按100:(40~50):(2~4)(水泥:水;水玻璃)進行。水灰比及水玻璃摻量須視要求加固深入的路徑長度和凝固時間長短加以選擇,可通過室內試驗進行確定。通常水玻璃型號可選擇20~30度Bé,應參照具體施工條件及室內試驗結果進行選定。當工程場地需要速凝加固時,往往還要摻加水泥用量0.3%~0.6%的AF型減水劑。對於加固雜填土地基,在每立方米漿液中還應摻加20~30克的細砂,以提高加固充填效果和漿包結石體的強度。
七、鑽孔達到深度後即更換鑽頭,插雙套筒花管,並用止漿管封住孔口
當鑽機鑽孔達到要求的深度時提起,隨即更換鑽頭,插入高壓注漿套管(雙套筒花管),同時在接近地面1.2米處另壓入止漿管以防高壓注漿時外溢冒漿。
八、選擇適當的壓漿量,注漿管開始自下而上進行注漿
當要壓漿時,旋轉雙套筒花管,使之里外兩層管的注漿孔對齊,漿液就在高壓予力作用下壓出注漿孔深入到周圍的土層中。施工過程中藉助注漿孔口止漿管的逆止閥封口作用,施加予力作用的壓力控制在0.4~2.5兆帕範圍,確保漿液沿劈裂路徑深入到加固土體徑向範圍中,形成完整的漿包結石體。對於加固砂質吹填土而言,予力度標準可控制在0.78~0.92範圍內;對於加固雜填土而言,予力度標準可控制在0.82~0.94範圍內。只有通過予力作用達到相應的壓漿量才能確保劈裂壓漿的增強效果。
壓漿量的計算可採用以下公式確定:
式中Q——予力劈裂壓漿的壓漿量(立方米);v——注漿對象土體的體積(立方米);λ——注漿率,它表示單位土體中注入多少注漿材料。影響入的主要因素有被加固土體的孔隙率n、壓縮指數C、注漿壓力和壓漿方式等。
對於加固砂質吹填土地基,劈裂壓漿主要是打通擠密通道去排除土體中的自由水和封閉氣體,則公式可變成:
式中ng——壓漿可深入的有效孔隙率,也是注漿材料可置換的土體中容積;f—施加的予力加壓係數,可取13~1.6之間數值。它主要受注漿壓力和凝膠時間的影響。對於該公式中的有效孔隙率n,大小是在土體的貯水率秒和孔隙率n之間,即n≥ng≥Sw。而處於地下水位以下土體的貯水率Sw等於孔隙比n與持水率(不可能排出水的容積)St之差,即:
對於加固雜填土地基,劈裂壓漿主要是打通擠密通道壓縮土體並填滿土中孔隙,則該式可變為:
式中擬加固土體注漿前的孔隙比;e0——擬加固土體注漿前的孔隙比;P0—擬加固土體的壓縮屈服荷載兆帕,根據土的天然重度γ、天然含水量w和初始孔隙比e0等因素確定;
——設計加固的注漿壓力(兆帕),須保證劈裂注漿效果;Cc——擬加固土體的壓縮係數;f——加壓係數,意義和取值同於
公式的其他符號與上面公式意義相同。
九、依次鑽孔,連續鑽進到注漿設計深度,對土體連續施加予力作用進行高壓注漿
利用施加高壓予力作用,在土體中劈開壓漿深入的通道,將事先調配好的硬質漿液強行擠密充填到砂質吹填土或雜填土層中,形成高壓擠密和填充置換的漿包結石體,去減小和封閉土體孔隙並增加密實度,特別是依靠實施過程中的予力度調控手段,可消除該不均勻土質的大部分後期沉降量,形成一種增強型複合地基。予力劈裂壓漿增強型複合地基的施工操作要求如下:
1.施工現場事先應予平整,並沿鑽孔位置開挖溝槽與集水坑,以保持場地的整潔乾燥。
2.注漿工程系隱蔽工程,對施工過程等相關情況必須如實、準確記錄。
3.按照測量放線位置,在注漿孔上架設鑽機。如注漿孔有設計傾斜角度,應預先調節好鑽桿角度,該時鑽機必須用錨栓等進行牢固固定。
4.注漿前應充分做好有關準備工作,包括機械設備、儀器儀表、管路、注漿材料、水、電等的檢查及必要的試驗,注漿一經開始應連續進行,努力避免中斷。
5.當鑽機的鑽孔深度達到加固要求深度時提起,在接近地面1.2米處另壓入止漿管以防高壓注漿時外溢冒漿,然後更換鑽頭插入雙套筒套管,實施高壓注漿。注漿完畢後,套用清水沖洗套管內的殘留漿液,以利於下次重複注漿再用。
6.漿體必須經過高速攪拌機攪拌均勻後才能開始壓注,並應在注漿過程中不停頓地緩慢攪拌,以確保漿體在泵送過程中具有流動可灌性。
7.當日平均氣溫低於5攝氏度或最低溫度低於-3攝氏度的條件下注漿時,應在施工現場採取適當的措施,以保證漿體不會在注漿管中凍結。
8.在炎熱條件下注漿時,用水溫度不得超過30~35攝氏度,並應避免將盛漿桶和注漿管路暴露於陽光下,以免漿體凝固喪失流動性。予力劈裂壓漿後,雙漿液的膠凝時間根據地基條件和注漿目的決定。針對砂質吹填土地基注漿,漿液的膠凝時間一般為2~3分鐘;針對粉土、雜填土地基注漿,漿液的膠凝時間一般為5-6分鐘;針對黏性土地基注漿,漿液的膠凝時間一般為1~2小時。
十、鏟運填料找平、碾壓,鋪設好複合地基表層褥墊層
在所有增強型複合地基施工完成後(通常在施工完成後的1~7天內),地基表層用推土機及鏟運機進行場地平整,並在上做300~500毫米(或根據設計厚度)碎石或砂石墊層,選擇合適能量的振動碾壓機械,通過分層填料進行找平和碾壓,形成該複合地基表層的褥墊層。鋪築碎石或砂石的每層厚度,一般為150~200毫米,不宜超過300毫米。碎石或砂石的底面宜鋪設在同一標高上,如地表高差有不同深度時,高差處土面應挖成踏步或斜坡形,搭搓處應注意壓(夯)實。施工應按先深後淺的順序進行。分段鋪設時,接搓處應做成斜坡,每層接岔處的水平距離應錯開0.5~1.0米,並應充分壓(夯)實。鋪築的砂石應級配均勻。如發現砂窩或石子成堆現象,應將該處砂子或石子挖出,分別填入級配好的砂石料。
灑水:級配良好的砂石褥墊層在夯實碾壓前,應根據場地乾濕程度和氣候條件,適當地灑水以保證砂石層施工時接近最優含水量Wop,該值一般為塑限含水量Wp+1%。地基表層的褥墊層鋪設完成後,即可將荷載作用上去後的的絕大部分沉降量消除掉,使得經加固處理後的砂質吹填土層或雜填土層能更好的滿足工程使用階段的承載及變形要求。

材料設備

《予力劈裂壓漿增強型複合地基施工工法》所用的材料及設備明細如下:
一、材料選擇
1、水泥:宜採用矽酸鹽水泥、普通矽酸鹽水泥或礦渣矽酸鹽水泥,強度等級不低於32.5,過期或受潮水泥不得使用。
2、砂:砂應清潔無雜質,含泥量應小於%,宜用細砂,使用前必須過篩。
3、水:應是可以飲用的河水、井水及其他清潔水,不宜採用pH值小於4的酸性水和工業廢水。
4、為了改善漿液的性能,應在漿液攪拌時加入如下外加劑:
(1)加速漿體凝固的水玻璃:模數宜為2.5~3.3,濃度以20~45度Bé合適,參照具體施工條件及室內試驗數據進行選定。
(2)提高漿液擴散性能和可泵性能的表面活性劑(或減水劑),摻量為水泥用量的0.3%~0.5%。
二、機械設備、儀器儀表選擇
1、鑽孔及注漿用的施工配套機械見下圖。
予力劈裂壓漿增強型複合地基施工工法
予力劈裂壓漿增強型複合地基壓漿施工配套機械布置
註:1一水車;2一主劑槽;3一輸液泵;4一調和器;5一攪拌機;6一注漿泵;7一自動記錄流量計;8—注漿軟管;9一旋轉接頭;10—鑽機;11一鑽頭或雙套筒花管。
2、鑽孔及注漿用機械設備、儀器儀表的種類和性能要求見下圖。
予力劈裂壓漿增強型複合地基施工工法
鑽孔及注漿用機械設備、儀器儀表的種類和性能要求
三、輔助工具
1、振動碾壓機:可選用滾動式或垂直振動碾壓機。
2、鏟運機:可選用膠輪式鏟運機,方便場內鏟運工作。
3、汽車吊、拖車:用於吊運、轉移鑽機、高壓注漿設備等。
4、噴灑器:用於灑水濕潤砂石褥墊層。
5、手推車:用於場內小型、零星材料的運輸。
6、相關測量儀器:包括雷射經緯儀、水準儀、標竿、鋼捲尺等。
7、篩子、鐵鍬等。

質量控制

《予力劈裂壓漿增強型複合地基施工工法》的質量控制要求如下:
一、施工前應檢查有關的技術檔案,包括:注漿點的位置、漿液的配合比、注漿施工技術參數(注漿有效範圍、凝膠時間、注漿量、注漿壓力、注漿順序、漿液流量等)、檢測要求等,並對漿液組成材料的性能和注漿設備進行檢查。
二、施工過程中應經常檢查漿液配合比及主要性能指標、注漿的施工順序、注漿過程中的予力控制等。
三、施工結束後,應檢查注漿強度、承載力等。檢查孔數為總量的2%~5%,不合格率大於或等於20%時應進行2次補孔注漿。檢驗應在15天(對砂土、鬆土)或30天(對黏性土)後進行。
四、予力劈裂壓漿增強型複合地基的質量檢驗標準應符合《建築地基基礎工程施工質量驗收規範》GB 50202中主控項目和一般項目的規定(見下表)。
予力劈裂壓漿增強型複合地基質量檢驗標準
檢查項目
允許偏差或允許值
檢查方法
單位
數值
主控項目
1
原材料檢驗
水泥
設計要求
查產品合格證書或抽樣送檢
注漿用砂:粒徑細度模數含泥量及有機物含量
毫米
<2.5
試驗室試驗
/
<2.5
%
<3.0
粉煤灰:細度燒失量
不粗於同時使用的水泥
試驗室試驗
%
<3.0
水玻璃:模數
2.5~3.3
抽樣送檢
其他化學漿液
按設計要求
查出廠質保書或抽樣送檢
2
注漿體強度
按設計要求
取樣檢驗
3
地基承載力
按設計要求
按規定方法檢驗
一般項目
1
各種注漿材料稱量誤差
%
<3.0
抽查
2
注漿孔位
毫米
±20.0
用鋼尺量
3
注漿孔深
毫米
±100.0
量測注漿管長度
4
注漿壓力(與設計參數比)
%
±10.0
檢查壓力表讀數
五、保證施工質量的技術措施:
1、施工前必須熟悉圖紙、水文地質資料及施工驗收規範等。
2、測量人員應提前熟悉圖紙和施現場情況,施工隊伍一進場,測量人員應馬上布設放樣控制點。
3、把好布孔質量關,做到布孔要檢查,覆核要統一,孔位布置準確、醒目。注漿孔的布置應能使被加固土體在平面和深度範圍內連成一個整體。
4、加強施工環節的質量管理,經常檢查鑽機及注漿設備的運轉情況;壓漿前的封孔一定要密實;要嚴格控制壓漿時雙套筒花管的旋轉停留時間、上拔速度、壓漿量等。
5、注漿順序不宜採用自注漿地帶一端開始單向推進的壓注方式,應隔孔注漿以防竄漿,提高注漿孔與時俱增的約束性。
6、注漿應採用先外圍、後內部的施工方式,以防漿液流失。如注漿範圍外有邊界約束條件時,也可採用自內側開始順次往外側推進的方法。
7、地基表層的褥墊層處理必須符合圖紙及施工驗收規範的要求。
8、加強對壓漿效果的跟蹤檢查,包括:統計計算注漿量、抽水試驗測定加固土的滲漏係數、標準貫入試驗測定加固土體的力學性能、靜力觸探測試加固前后土體強度指標的變化等。發現問題應及時解決。
9、認真做好施工記錄,建立健全施工技術檔案。技術檔案中必須有注漿竣工圖、注漿成果統計表、量測成果表及分析報告、注漿竣工報告等。

安全措施

安全是施工質量和進度的前提,是生產的關鍵施工中應始終貫徹“安全第一、預防為主”的方針,做到安全生產,杜絕不安全事故的發生。應認真制定值班制度、崗位責任制度,遵守機械設備操作規程,積極開展安全活動。
一、施工過程中應嚴格執行安全技術操作規程特別要加強安全用電管理,同時應注意管道的穩固與保護。
二、施工操作人員應熟悉機械性能,熟練操作,能排除機械故障並能進行機械的日常維修與保養。
三、施工作業人員應嚴格遵守勞動紀律,履行自己的崗位職責,工作中不得擅自離崗,不得打鬧、睡覺,班前不得飲酒。
四、施工作業人員進入現場必須穿戴勞動保護用品,清除漿體堵塞時應戴防護眼罩,防止高壓漿體噴到眼中。
五、機架必須安放在平整、較硬的場地上施工。如果場地鬆軟,施工中液化會導致鑽機不穩,應在鑽機底部加墊枕木,確保鑽機操作中不發生塌陷、傾斜。
六、鑽機周圍5米以內不得有高壓線路,作業區內應有明顯標誌或圍欄,嚴禁閒人進入。
七、施工現場電氣設備的外殼必須保護接零,開關箱與電氣設備必須實行一機、一閘、一保險。
八、從事地基加固的施工作業人員應進行安全培訓,合格後方可上崗操作。
九、防止機電傷人事故:
1、所有機電設備均應制定切實可行、符合要求的操作規程,每個崗位的值班人員均應考試合格方能上崗。
2、各種機電設備檢修、維護時應停電、停運轉,如要試運轉,應有針對性的保護措施。
3、施工現場電氣設備的外殼必須保護接零,開關箱與電氣設備必須實行一機、一閘、一保險。
4、必須對現場各種設備進行經常性的安全檢查,尤其須對鑽機、鑽頭、雙套筒花管、注漿泵等更應注意維護和檢修。
十、其他
1、進入施工現場應戴安全帽。
2、做好安全防範工作,杜絕治安事件發生。
3、做好安全防火工作,制定防火、滅火措施。

環保措施

《予力劈裂壓漿增強型複合地基施工工法》的環保措施如下:
予力劈裂壓漿增強型複合地基施工工法所使用的材料、機械設備等較簡單,工藝過程也不複雜,施工完成後閥管中殘留的漿液必須及時清洗乾淨,保持管壁清潔。沖洗場地必須及時清理、疏通,下水道要進行污水處理,避免對環境造成污染。場地平整時,地面的高低差要小於100毫米並做成單向排水坡。施工中還應做好周邊環境衛生,組織好交通線路,並注意減少施工噪聲和粉塵污染,做到文明施工。進出現場的施工機械也應做到及時清洗,以保持環境整潔。

效益分析

《予力劈裂壓漿增強型複合地基施工工法》的效益分析如下:
予力劈裂壓漿增強型複合地基施工工法適用於加固處理不均勻砂質吹填土及雜填土地基,雖然多次注漿充填擠密,但注漿快速,費用較低,且施工周期短,加固效果明顯。對吹填土和雜填土地基的處理深度可達15米以上。套用該工法加固地基,施工既節能又環保。施工主要依靠機械化操作,因此節省了勞動用工。套用該工法加固地基,符合“經濟、實用”和“建築機械化”的國家基本建設原則,施工操作也較容易,因此具有套用前景和推廣價值。

套用實例

《予力劈裂壓漿增強型複合地基施工工法》的套用實例如下:
一、揚州港碼頭轉運儲庫吹填土地基加固
1、工程概況
該場地上有一塊3.9~5.0米厚的吹填土,剛吹填完不到一年時間,就建造了碼頭轉運儲庫。該吹填土地表面還覆蓋有0.1~3.1米的素填土,以下是砂土、粉土和粉質黏土,土層條件參見下表。該場地上建造碼頭、轉運儲庫及堆場,地基承載力要求達到120千帕。
擬建場地土層條件一覽表
分層號
土層名稱
層厚(米)
重度y(千牛/平方米)
孔隙比e
含水量W(%)
壓縮模量Es(兆帕)
承載力(千帕)
①-1層
素填土
0.1~3.1
17.1
0.802
30.5
4.09
70
①層
吹填土
3.9~5.0
17.8
0.781
35.8
4.81
80
②-1層
粉砂
4.0~6.0
18.6
0.682
32.1
6.50
115
②層
粉土
12.5~16.0
18.4
0.680
30.1
6.70
120
③層
粉砂
10.2~14.4
18.8
0.664
28.2
8.11
136
③層
粉質黏土
未穿
18.8
0.605
25.4
10.88
150
註:地下水的混合水位為3.40~3.80米左右,受潮汐影響有約1.0米的升降變化。
2、加固方案
考慮到主要加固深度為4.0~8.1米,且場地組成情況較好,決定採用予力劈裂壓漿增強型複合地基施工工法加固表層素填土和吹填土。加固範圍沿該儲庫外圍各邊均擴大3米,實施房屋室外地面的普通布孔注漿加固。雙漿液配比:水泥:水:水玻璃=100:(4550):(3~4),即水灰比WIC為0.45~0.50,視場地潮汐變化而改變,漲潮時取0.50,落潮時取0.45;相應水玻璃用量在漲潮時取水泥用量的4%,落潮時取水泥用量的3%。水泥選用32.5號普通矽酸鹽水泥,水玻璃選用20Bé20攝氏度,型號。室內配比試驗結果:初始凝膠時間為5分鐘,凝固時間為8小時10分鐘。
試驗區壓漿孔Φ73毫米布置為1.1米間距的等邊三角形(見下圖),注漿深度為15米,注漿壓力為0.55兆帕,予力度控制標準為0.83~0.86(表層素填土薄時取小值,厚時取大值)。
予力劈裂壓漿增強型複合地基施工工法
試驗區壓漿孔正三角形布置平面圖
3、實施效果
儲庫加固區劈裂注漿自2006年8月16日開始,2006年9月2日結束。施工完成一周后進行現場載荷板試驗,地表層承載力
=122~135千帕,完全滿足工程設計要求。該儲庫使用一年多後原來的開裂縫閉合,同時在其他部位也未發現新的裂縫。通過沉降觀測,平均沉降小於15毫米,差異沉降小於6毫米。
二、南京唐山路材料倉庫加層改造工程地基加固
南京唐山路材料倉庫為40米×15.6米的矩形平面,4層框架結構,採用400毫米厚筏板基礎,建造在6.5米厚的雜填土地基上,下為粉土和粉質黏土。採用了Φ500的水泥攪拌樁複合地基,樁距為1.5米×1.5米,樁長為12米,深入到承載力為120千帕的粉質黏土層。
該樓建成一年後,因擴大業務能力需要,建設單位決定將該倉庫加層到6層。地基承載力要求提高40%達到150千帕。經過方案比較後決定選用予力劈裂壓漿增強型複合地基施工工法進行地基補強加固。經過室內配比試驗,配比為:水泥:水:水玻璃=100:45:4。選用32.5號普通矽酸鹽水泥,水玻璃選用30Bé20攝氏度型,同時考慮每立方米漿液中摻加20千克細砂,以提高漿液在雜填土中的凝固強度。壓漿孔布置在原1.5米×1.5米的攪拌樁中心,即也是1.5米×1.5米的方形布孔。鑽孔中73毫米穿過400毫米厚混凝土筏板,深入到12米深土層中。注漿壓力為0.65兆帕,予力度控制標準為0.88。該高壓注漿孔平面布置圖如下圖所示。
予力劈裂壓漿增強型複合地基施工工法
南京某材料倉庫加層改造工程地基加固高壓注漿布孔平面布置圖
該倉庫大樓加層所需的地基加固施工自2007年6月25日開始,2007年8月6日結束。大樓加層竣工投入使用一年後實測,基礎平均沉降約5毫米,最大差異沉降才3毫米,說明該工法的加固效果顯著,確保了該加層改造工程的荷載使用要求。
三、江陰市裕豐織染有限公司住宅樓糾偏工程地基加固
江陰裕豐織染有限公司住宅區有多幢住宅樓建造在軟硬交界素填土場地上,因施工的挖填碾壓不到位,竣工後使用還不到一年,其中傾斜開裂的有10多幢住宅。其中有一幢住宅樓為三層磚混結構別墅,該樓東南角最大傾斜已達0.63%,正好該樓沿東北到西南角對角線分界,西北、東南部分的地基承載力分別為130千帕和80千帕。
經過方案比較後,決定選予力劈裂壓漿增強型複合地基施工工法就行房屋糾偏。經過室內配比試驗,設計配比為水泥:水:水玻璃=100:40:4。選用32.5號普通矽酸鹽水泥,水玻璃選用30Bé20攝氏度型,同時考慮每立方米漿液中摻加20千克細砂,以提高漿液在素填土中的凝固強度。
設計的注漿孔沿該樓東側和南側分兩排布置,間距為1米,鑽孔深入到1米深土層中,重點是壓注到2.0~8.0米土層中,以確保糾偏扶正效果。注漿壓力為0.68兆帕,予力度控制標準為0.90。該高壓注漿孔平面布置如下圖所示。
予力劈裂壓漿增強型複合地基施工工法
別墅高壓注漿孔平面布置圖
該樓糾偏加固施工於2007年8月26日開始,2007年9月7日結束。糾偏後實測外牆的傾斜角度為015%(水平糾偏距離達240毫米),使用效果好,牆體開裂縫隙經修復後未出現新的裂紋。
四、工法形成前的工程實例
該工法形成早期,曾在鎮江國貿大廈基坑工程中套用。該項目地下室3層,深基坑深度達到13.2米,基坑採用土錨支護。在土錨加固工程中,套用了增強型高壓漿包複合體加固技術,使得該土錨的錨固力提高了32%。

榮譽表彰

2011年9月30日,中華人民共和國住房和城鄉建設部審定《2009-2010年度國家二級工法名單》,以建質[2011]154號檔案公布,《予力劈裂壓漿增強型複合地基施工工法》被評定為中國國家二級工法。

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