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地基下土洞注漿處理的應(yīng)用論文

時(shí)間:2023-05-01 12:57:25 論文范文 我要投稿
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地基下土洞注漿處理的應(yīng)用論文

  摘要:南方地區(qū)地基暗伏土洞的處理,采用單液高壓注漿施工方案,質(zhì)量好。本文介紹其施工特點(diǎn)、工藝原理、工藝流程及操作要點(diǎn)、材料與設(shè)備、質(zhì)量安全和環(huán)保控制措施、效益分析及應(yīng)用實(shí)例。

地基下土洞注漿處理的應(yīng)用論文

  關(guān)鍵詞:土洞處理;高壓注漿;單液漿;操作要點(diǎn)

  1 前言

  南方地區(qū)多為丘陵地帶,地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,巖溶發(fā)育,地基中常暗伏土洞,有些土洞底部與石灰?guī)r相連,一般情況下,石灰?guī)r巖溶裂縫較為發(fā)育,致使土洞與巖溶裂縫間接相通。土洞長期在地下水的作用下,易發(fā)育,致使土洞不斷擴(kuò)大,若重要建(構(gòu))筑物建在有土洞的地基之上,則易使建(構(gòu))筑物下沉、開裂,甚至引起破壞。因此應(yīng)對土洞進(jìn)行處理,對中小型土洞(單個(gè)土洞直徑≤5m,深度≤10m),較好的處理方法是對土洞進(jìn)行單液高壓注漿,注漿灌滿土洞,并阻止土洞的發(fā)育。經(jīng)過對多個(gè)工程地基中土洞的處理,取得了較好的效果。

  2 特點(diǎn)

  2.1注漿材料采用水泥和水,取材容易,材料無污染、無毒,符合環(huán)保要求。

  2.2單液高壓注漿,注漿壓力大,漿液在土層、砂礫石層、泥礫石層等滲透性能好,凝結(jié)速度快,且分層注漿時(shí)對土層、砂礫石層、泥礫石層等擾動小,固結(jié)強(qiáng)度高,整體穩(wěn)定性好,并可形成較為均勻的復(fù)合地基。

  2.3與傳統(tǒng)的大開挖回填處理土洞施工方法比較,具有較為明顯的先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性和新穎性。兩種施工方法從工期、質(zhì)量、安全、造價(jià)等方面進(jìn)行比較詳見表1:

  3 工藝原理及適用范圍

  在土洞的中心位置及周圍按一定距離進(jìn)行鉆孔,用純水泥漿通過壓力注漿設(shè)備在高壓力的作用下將水泥漿通過注漿孔滲透充填土洞,漿液凝固膠結(jié)后,充填密實(shí)土洞以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。適用于工業(yè)與民用建(構(gòu))筑物地基暗伏土洞(中小型土洞)的施工。

  4 工藝流程及操作要點(diǎn)

  4.1工藝流程

  4.2操作要點(diǎn)

  4.2.1準(zhǔn)備工作

  4.2.1.1注漿孔布置原則

  一般情況下,土洞有一定的分布范圍,應(yīng)根據(jù)地質(zhì)勘測報(bào)告及施工勘測資料,初步確定土洞的主要發(fā)育方向,以土洞的中心位置為灌漿主孔。主孔灌漿后,沿土洞的主要發(fā)育方向分別施工灌漿孔、孔間距為5m,直至追探到土洞消失為止,土洞消失后,再外延施工探孔以證實(shí)。

  從上述主軸分別向另一個(gè)方向間距5m平行布置灌漿附軸,其灌漿孔與主軸灌漿孔呈梅花狀相錯(cuò)列。附軸灌漿孔,一是進(jìn)行灌漿,二是核實(shí)灌漿效果,如不足則補(bǔ)灌漿。灌漿孔平面布置詳見圖1。

  4.2.1.2測量定鉆孔位

  根據(jù)工程已有的坐標(biāo)控制點(diǎn)和地質(zhì)勘測報(bào)告及施工勘測資料用經(jīng)緯儀定出土洞的中心位置點(diǎn)1#孔,土洞主要發(fā)育方向?yàn)楣酀{主軸,分別以1#孔為中心向南、北和東、西方向按灌漿孔平面布置要求定出各注漿孔和外延探孔的中心位置,并打入木樁。

  4.2.2鉆孔

  灌漿孔、探孔均采用沖擊鉆進(jìn),全孔取“土心”,觸及堅(jiān)硬層(石灰?guī)r面或風(fēng)化巖面)后可停鉆。流塑充填物取不得“土心”,以“掉鉆”判認(rèn)。施工中應(yīng)注意可能遇到巖面陡然深降巖溶充填物。

  灌漿孔、探孔施工應(yīng)作好編號和記錄。

  4.2.2.1采用XJ100型液壓鉆孔機(jī),配備相應(yīng)空口管、扶正穩(wěn)定器及可撈取松軟渣樣鉆具。

  4.2.2.2鉆孔采用沖擊鉆進(jìn),直徑不小于φ110、深度以鉆至石灰?guī)r面或風(fēng)化巖面為止為終孔依據(jù)。

  4.2.2.3鉆機(jī)設(shè)備安裝周正、穩(wěn)固、底座水平。

  4.2.2.4每回次進(jìn)尺控制在1.0m內(nèi)。

  4.2.3清孔

  成孔后,下鋼套管并進(jìn)行清孔,清除孔內(nèi)泥漿、沉渣。

  4.2.4漿料配比及制漿

  配合比:水泥漿由稀到濃分為三個(gè)層次,水灰比(重量比)分別為2:1:1:1:0.5:1。

  配制:按配合比要求用0.25m3高速攪拌機(jī)攪拌水泥漿液,水泥漿液充分?jǐn)嚢杈鶆颉?/p>

  4.2.5壓漿施工要點(diǎn)

  4.2.5.1注漿裝置安設(shè):成孔及清孔后,下置鋼套管,管頂與輸漿膠管密封連接,用GTZ60/210型高壓注漿機(jī)壓漿。

  4.2.5.2壓漿:壓漿順序,先施工中軸線的孔,依次向外施工。

  采用水灰比為2:1的水泥稀漿開灌。隨著壓漿的進(jìn)行,漿液逐漸加濃。當(dāng)某一級水灰比漿液的壓漿量達(dá)500L以上而單位吸漿量不見減小,灌漿壓力無改變或改變小時(shí),則改濃一級進(jìn)行后續(xù)壓漿。

  根據(jù)吸漿量的大小,壓力由低至高逐漸增大,直至達(dá)到設(shè)計(jì)終灌壓力0.4~0.5MPa為止。最大壓力控制在1MPa以下。

  當(dāng)水泥漿液濃度已達(dá)0.5:1,在壓漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)壓力后,壓漿段吸漿量≤3Lmin-1,延續(xù)穩(wěn)定時(shí)間≥3min,即可結(jié)束。

  4.2.6注漿施工遇特殊情況的處理措施

  壓漿施工中出現(xiàn)周邊地表冒漿、孔內(nèi)漏漿及灌漿因故中斷等現(xiàn)象,根據(jù)具體情況采取如下技術(shù)措施。

  4.2.6.1冒漿:采用表面封堵、低壓、限量、改壓濃一級漿液、間歇灌注等方法進(jìn)行處理。

  4.2.6.2孔內(nèi)漏漿:少數(shù)鉆孔吸漿量特大,改壓0.5:1水泥濃漿長時(shí)間灌注仍達(dá)不到終灌標(biāo)準(zhǔn),采用間歇壓漿方法反復(fù)灌注,直至達(dá)到設(shè)計(jì)要求。間歇時(shí)間不宜過長,一般5~10min,避免濃漿在高壓下固化將壓漿管堵塞。

  4.2.6.3壓漿因故中斷:若中斷時(shí)間較短,盡快恢復(fù)壓漿,恢復(fù)壓漿時(shí),重新從稀漿開始,如吸漿量與中斷前接近,則恢復(fù)到中斷前的濃度,否則逐漸變濃;若中斷時(shí)間較長,一恢復(fù)壓漿后吸漿量減少很多,則重新鉆孔,按2:1水灰比的水泥漿液灌注。

  4.2.6.4壓漿過程中,密切注意壓漿可能造成的孔內(nèi)外及周邊環(huán)境的變化,如吸漿量、壓力、地表冒漿等變化情況,按照設(shè)計(jì)要求及時(shí)調(diào)整漿液配比。如壓漿初始即出現(xiàn)泵壓大、吸漿量小或注漿過程中突然出現(xiàn)這種情況,即應(yīng)停止送漿,清孔后再進(jìn)行壓漿。

  4.2.6.5注漿過程中發(fā)生相鄰鉆孔串漿時(shí),如果串漿孔具備條件可采用同時(shí)進(jìn)行注漿,應(yīng)一泵一孔,否則應(yīng)將串漿孔堵塞住,待注漿孔注漿結(jié)束后,串漿孔再進(jìn)行掃孔沖洗,然后繼續(xù)注漿。

  4.2.6.6對吸漿量大,注漿難以結(jié)束地段,應(yīng)采用低壓、濃漿、限流、間歇注漿或摻加速凝劑等方法進(jìn)行處理。

  4.2.6.7如遇到塌陷、淘空部位注漿量過大時(shí),應(yīng)在漿液中摻加粉細(xì)砂等摻和料。

  5 材料與設(shè)備

  5.1材料要求

  5.1.1水泥:采用P.O32.5普通硅酸鹽袋裝水泥或散裝水泥,要求新鮮無結(jié)塊。水泥有出廠合格證及檢驗(yàn)報(bào)告單,進(jìn)場使用前,見證取樣送當(dāng)?shù)赜匈Y質(zhì)的試驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn),由試驗(yàn)室提供水泥合格的試驗(yàn)報(bào)告。5.2機(jī)械設(shè)備

  機(jī)械設(shè)備配備如表2(1個(gè)獨(dú)立操作點(diǎn)機(jī)械設(shè)備)

  6 質(zhì)量控制

  6.1嚴(yán)格遵照執(zhí)行國家和行業(yè)現(xiàn)行有關(guān)質(zhì)量施工及驗(yàn)收規(guī)范、規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)。

  6.2原材料合格,配合比準(zhǔn)確,水泥漿液攪拌均勻。

  6.3土洞注漿充填密實(shí)。

  6.4嚴(yán)格按照工程坐標(biāo)控制點(diǎn)、地質(zhì)勘測報(bào)告和施工勘測資料確定土洞的具體位置及分布范圍。

  6.5嚴(yán)格控制材料質(zhì)量和配合比:水泥進(jìn)場后,檢查出廠合格證及檢驗(yàn)報(bào)告單,并見證取樣復(fù)檢,水泥復(fù)檢合格后方可使用。水泥漿液攪拌嚴(yán)格按配合比計(jì)量,攪拌均勻。

  6.6土洞注漿充填必須密實(shí),每個(gè)灌漿孔注漿必須先稀漿后濃漿,且注漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)要求,延續(xù)穩(wěn)定時(shí)間≥3min,方可注漿結(jié)束。

  6.7在灌漿孔外圍用探孔檢查是否還有土洞發(fā)育,在灌漿孔范圍之內(nèi)鉆孔抽芯抽查土洞充填密實(shí)情況。

  7 安全措施

  7.1嚴(yán)格遵照貫徹執(zhí)行國家和行業(yè)現(xiàn)行有關(guān)安全技術(shù)規(guī)范、規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)。

  7.2進(jìn)場施工前,作好安全技術(shù)交底和安全教育。

  7.3安拆鉆孔機(jī)、注漿機(jī),攪拌機(jī)等機(jī)具設(shè)備時(shí),應(yīng)由專人指揮、專人安拆,并嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。

  7.4施工用電設(shè)專用配電箱,并做好接零接地和設(shè)置觸電保護(hù)器,全部采用電纜,現(xiàn)場設(shè)電工1人,非電工不得從事電工作業(yè)。

  7.5施工人員必須配戴好防護(hù)用品,(如手套、口罩、工作服、安全帽等)。

  8 環(huán)保措施

  8.1環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)

  8.1.1嚴(yán)格貫徹執(zhí)行國家和行業(yè)現(xiàn)行有關(guān)環(huán)境保護(hù)規(guī)范、規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)。

  8.1.2根據(jù)工程特點(diǎn)和現(xiàn)場實(shí)際情況,布置好排水溝、集水井和泥漿廢漿池,及時(shí)清理,及時(shí)排除職水,污廢水經(jīng)沉淀后排入場區(qū)下水管網(wǎng)。

  8.1.3如使用包裝水泥,當(dāng)天工作完后,清理水泥袋,打包運(yùn)到倉庫進(jìn)行回收。

  8.1.4每日工作完后,及時(shí)清理現(xiàn)場,工程完后,應(yīng)清理干凈現(xiàn)場方可離場。

  8.1.5居民區(qū)附近施工,每天22:00時(shí)至凌晨7:00不得作業(yè)。

  9 效益分析

  以湖南華潤鯉魚江發(fā)電B廠翻車機(jī)區(qū)域汽車卸煤槽為例進(jìn)行效益分析如下:

  9.1工期如采用大開挖回填施工,工期需30d,采用單液高壓注漿施工,實(shí)際工期為15d,工期提前15d。

  9.2設(shè)備配置:如采用大開挖回填施工,需配置反鏟挖掘機(jī)、裝載機(jī)、運(yùn)土汽車、打夯機(jī)等;采用單液高壓注漿施工,配置鉆孔機(jī)、攪拌機(jī)、注漿機(jī)等。前者投入機(jī)械設(shè)備多,工期長,后者投入機(jī)械設(shè)備少,工期短。

  9.3環(huán)保:采用大開挖回填施工,需開挖大量土石方,施工場地作業(yè)面大,且易造成水土流失;回填土洞,需從場外挖運(yùn)土石方到現(xiàn)場進(jìn)行回填,挖土易造成水土流失,運(yùn)土易污染道路及現(xiàn)場,影響環(huán)境。

  9.4經(jīng)濟(jì)效益:采用大開挖回填施工,需投入較多機(jī)械設(shè)備、挖填大量土石方、投入勞動力多、工期長;采用單液高壓注漿施工,實(shí)際投入機(jī)械設(shè)備少,注漿材料水泥用量不大、投入勞動力較少、工期短。兩者比較,采用單液高壓注漿比采用大開挖回填施工節(jié)約機(jī)械費(fèi)用約3萬元,綜合降低工程成本約5萬元。

  9.5社會效益:采用單液高壓注漿與采用大開挖回填進(jìn)行比較,少投入機(jī)械設(shè)備、少耗油耗電、節(jié)約設(shè)備和能源;投入勞動力少,節(jié)約人力資源;不需挖填土石方,減少土地資源的浪費(fèi)、減少環(huán)境的污染、保護(hù)環(huán)境。

  10 應(yīng)用實(shí)例

  湖南華潤鯉魚江發(fā)電B廠2×600MW機(jī)組主廠房區(qū)域集控樓、電除塵支架基礎(chǔ)和翻車機(jī)區(qū)域汽車卸煤槽等3個(gè)單位工程的土洞處理均采用單液高壓注漿施工。

  10.1汽車卸煤槽,為鋼筋砼框剪結(jié)構(gòu),基礎(chǔ)底標(biāo)高-10.987m,基礎(chǔ)平面長×寬=92.85m×19.7m,KS196鉆孔揭露有土洞,土洞頂標(biāo)高距汽車卸煤槽基底下6m多,土洞垂直深度為9.3m(頂標(biāo)高為-17.20m),土洞施工開工日期為2005年8月10日,完工日期為8月25日。

  10.2電除塵支架基礎(chǔ),為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),基礎(chǔ)的底標(biāo)高為-2.00m,基礎(chǔ)平面尺寸長×寬=61.85m×23.46m,KS110鉆孔揭露有土洞,土洞頂標(biāo)高距電除塵支架基礎(chǔ)基底下5m多,土洞垂直深度為4.1m。土洞施工開工日期為2005年8月28日,完工日期為9月8日。

  10.3集控樓,為鋼筋砼框架結(jié)構(gòu),C-D軸基礎(chǔ)為沖孔樁基,E-M軸基礎(chǔ)為柱下砼條形基礎(chǔ),基礎(chǔ)平面尺寸長×寬=74m×23.5m,地質(zhì)勘測揭露有土洞,土洞頂標(biāo)高距集控樓基底(條基)下4m多,土洞垂直深度為5.2m。土洞施工開工日期為2005年9月15日,完工日期為9月30日。

  以上三個(gè)單位工程地基下土洞處理均采用單液高壓注漿施工,施工完后,均各在土洞注漿孔范圍內(nèi)鉆孔抽芯各4個(gè)點(diǎn)檢驗(yàn)土洞灌漿質(zhì)量,抽芯結(jié)果顯示土洞灌漿飽滿,滿足了設(shè)計(jì)要求。

  此后,在湖南和廣東等地區(qū)相應(yīng)工程中應(yīng)用,已得到進(jìn)一步推廣。

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