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                                灌漿加固法在既有建筑物軟土地基施工中的應用淺析

                                發布日期:2012-07-24 06:55:37 訪問次數:481

                                灌漿加固法在既有建筑物軟土地基施工中的應用淺析

                                 

                                 

                                摘要:對建于軟土地基上的建筑物出現的地基承載力不足(超沉)、傾斜(不均勻沉降)等問題,采用靜壓灌漿法進行加固處理是常用方法之一。但實踐證明,單一采用靜壓灌漿法加固已建建筑物地基,往往存在難以解決的問題,為了解決前述靜壓灌漿加固施工中存在的問題,充分發揮灌漿加固特有的優越性能,結合工程的實際情況我們研究提出了加固處理已建建筑物地基的新方法圍封灌漿加固法。
                                關鍵詞:灌漿加固法 原理 軟土地基 施工方法 
                                                在土質相同,但其密度或強度不同的兩種土區的界面處灌漿,則壓力漿液首先將較弱一邊的土層劈開,并沿劈裂面進行擴散和延伸,灌漿壓力愈大、注漿量愈多、土體的強度愈低、漿液擴散和延伸俞遠.只有當弱區土層得到一定程度的加固后,漿液才能進入密度和強度相對較大的土層,根據這一原理,如果要在已建建筑物基礎周邊打孔對該地基進行灌漿加固,因地基在建筑物荷載作用下,土體已得到相應的固結,則其密度與強度均大于基礎以外的土體,因此壓力漿液將向建筑物基礎以外土體劈裂、擴散和延伸。由斷裂力學理論可知,一旦土體劈裂后,則不需多大的灌漿壓力,劈裂縫將很快向外延伸,這樣,不但浪費了大量的灌漿材料,延長了加固工期,甚至達不到加固地基的目的。同時,由于嵌泥或淤泥質飽和粘性土透水性小、流動性大等特點,漿液進入土層后。不能很快固結,促使土體向地基外側推移一導致建筑物基礎產生附加沉降對需加固的工程更為不利。因此,對淤泥和淤泥質軟土地基采用灌漿加固時,為了有效地利用漿液,使其向所需加固的地基范圍內灌注。在進行靜壓灌漿加固時,須首先將加固區域進行圍封,切斷需灌地基與外圍弱土區的聯系,阻止漿液向地基以外流動、擴散和基土外移。
                                        1 灌漿加固既有建筑物軟土地基原理分析
                                        在軟土地基中進行灌漿,由于壓力漿液在劈裂、延伸和擴散過程中對周圍土體具有擠密和充填作用,從而改變原地基土的物理力學性質和承受荷載的反應機制,提高了地基承載力和降低沉降變形,達到軟土地基加固目的。由于在土體內灌入了可凝漿液,除基土彈性變形和土體結構改變容納了部分漿液凝結體的體積外,其余部分可使加固范圍內的土體體積增加,對建筑物基礎具有抬升作用。
                                        對地基進行灌漿加固通常采用在既有建筑物基礎周邊打孔灌漿,由于受建筑物荷載作用基礎下土層的強度大于基礎外土層的強度,因此壓力漿液將首先向建筑物基礎以外的土體劈裂、擴散和延伸。由斷裂力學理論可知,一旦土體劈裂后,則不需大的灌漿壓力,劈裂縫將很快向外延伸。這樣,不但浪費了大量的灌漿材料,延長了加固工期,甚至達不到加固地基的目的。同時,由于淤泥、淤泥質及飽和粘性土透水性小、含水量大、靈敏度高等特點,漿液進入土層后不能很快固結,在其壓力作用及擴散的帶動下,促使土體向地基外側推移,導致建筑物基礎產生附加沉降。所以采用常規方法對既有建筑物地基進行灌漿加固施工,易出現以下現象:難以保證持力層土體的加固效果;施工初期導致建筑物沉降加速;對于不能設置灌漿孔的建筑物中間部位的基土加固困難。出現上述問題的主要原因在于灌漿的漿液擴散范圍不能得到有效控制。
                                        2 圍封灌漿加固既有建筑物地基的應用研究
                                        2.1 加固方案的設想 為使灌注的漿液擴散范圍得到控制,我們提出了先圍擋后灌漿(稱為圍封灌漿)這一新的灌漿加固和糾偏抬升施工方法;在對既有建筑物地基進行加固施工時,首先采用高壓噴射灌漿或其它工藝,在需進行加固的區域外緣構筑具有一定強度,能夠阻止土體側移、限制漿液擴散范圍的地下圍封擋墻,隔斷加固區土體與周圍土體有聯系。其后采用靜壓灌漿法從靠近圍封擋墻處開始,順序逐步向建筑物基礎靠近進行灌漿施工,迫使基礎外圍灌注的漿液向基礎下土層擠入,以此來調整控制建筑物的沉降速率。圍封擋墻可以根據工程情況對需加固區域進行全部圍封或部分威風。全圍封主要針對既有建筑物地基整體加固或抬升的工程;部分擋墻則主要針對建筑物的糾偏工程。
                                        2.2 現場試驗 為驗證圍擋灌漿在工程應用上的可行性及實用性,我們進行了一次小型圍封、單孔多次灌漿試驗。試驗采用高壓噴射灌漿方式進行四面圍封,圍封面積約4m×4m,中間部位設置單個灌漿管,分3次灌漿。灌漿完成3d后進行開挖,試驗證明實際施工可以達到預期效果。
                                2.2.1 注入地下的漿液凝結體(漿脈)呈樹根狀、豎向薄板狀向四周以折線形輻射延伸,薄板狀漿脈分為3層,即每次灌漿都形成1個新層,向兩側擠壓土體。
                                        2.2.2 向四周輻射的漿脈在近圍擋墻處折轉回頭。
                                        3 基本施工方法
                                        在加固施工時,首先采用高壓噴射灌漿工藝,在需進行加固的區域外緣營造地下圍封板墻,隔斷需加固土體與周圍土體的聯系,形成圍封一高噴板墻具有一定的強度,且為一整體結構?可以起到阻止土體側移、限制漿液擴散方向的作用。
                                        為避免因施工擾動引起建筑物的附加沉降,圍封板墻可設置在距建筑物稍遠的安全距離處,靜壓灌漿從靠近圍封板墻處開始分序逐步向建筑物靠近。迫使基礎外圍土體向基礎底部擠壓以此來控制施工初期建筑物的沉降速率基土內的灌漿外管宜采用較耐久的鋼制品以便使用較大的灌漿壓力進行多次重復灌注多次注入的漿液迫使基土經過擾動固結再擾動再固結的多次循環過程,大幅度提高被灌土體的強度。
                                        對于樓房等建筑物的地基,為防止施工對建筑物造成新的損害,灌漿施工過程中應對建筑物沉降位移進行精密觀測,根據觀測結果及時調整灌漿位置及灌漿量等施工參數。在圍封區內設置排水孔或排水板,以加快體中多余水分的消散,降低灌漿引起的超孔隙水壓力值.
                                        4 對幾個問題的認識
                                        通過工程實踐和對實際資料的分析研究,形成以下看法,現介紹如下:
                                        4.1 圍封灌漿土體排水規律的認識 在進行過數次灌漿后.通過劈裂進入土體內的漿液凝固后體積產生收縮,凝結的漿脈與基土界面透水性遠大于地基軟土。形成縱橫交錯的排水通道,土體中排出的和漿液凝固析出的水體袷透水通道進入灌漿外管,從管口排出。排出的水體壓力水頭可超出地面數米。流量達每小時數10升。由于這一現象的存在,在淤泥或淤泥質軟土中進行圍封灌漿有時可不必另專設排水孔。根據這一認識,在5萬立方米。的油罐地基灌漿加固時未設排水孔,施工時所有的灌漿孔均出現滴冒水現象,施工結束十數天后逐漸消失。
                                        4.2 漿液 圍封后灌漿使用的漿液以粗、稠為好,一般以灌漿泵的能力為限。灌注漿液多采用水泥漿并摻加部分粉煤灰(可為濕排原漿灰)等摻加料。水泥漿液摻加較多的粉煤灰后,凝結體的強度會大幅度降低,灌漿加固后漿脈在土體中的骨架作用隨之降低,漿液凝固析出的水體隨之增加,有可能給灌漿效果帶來不利的影響。但是這種漿液的造價低廉,而且形成的漿脈強度終究還是遠大于軟土地基強度,通過對基土的多次大量灌注,以基土強度的大幅度提高來彌補漿脈的強度降低影響,仍可達到地基加固目的要求?;谶@種指導思想,在5萬立方米的油罐地基灌漿加固施工中,水泥與粉煤灰比例曾試驗性的用到12,并未發現有任何不良后果。
                                        4.3 孔隙水壓力對建筑物沉降的影響問題 根據研究和實鍘資料證明,在一般情況下,孔壓上升時建筑物上抬;孔壓下降,建筑物下沉.但當孔隙水壓力上升達到上浮自重應力后,繼續灌漿將不會使建筑物抬升,反而出現沉降情況,待孔隙水壓力得到一定消散后(一般停12d),繼續灌漿才能獲得正常施工效果,對軟牯土中大量灌漿出現的這一現象可能是在高孔隙水壓力下。土體的有效應力減小,土體產生側向滑移的結果,其原因及其后果尚需進一步研究。對圍封后進行灌漿比較一致的意見是采取適當工程措施。加速排放基土中析出的水體,控制孔隙水壓力的增長,灌漿期間孔隙水壓力的變化情況可作為灌漿加固效果的間接衡量標準。

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