1、浅层地基土水泥土注浆加固浅析 【摘 要】 本文在分析试验工程的基础上 ,总结了浆液在不同地层中的扩散形式及作用机理 , 并对不同土层的注浆效果及针对不同土层的注浆控制方法作了简要分析。 关键词：浅层地基土注浆加固，浆液扩散形式，注浆控制方法 随着国民经济的飞速发展，城市建设的突飞猛进，以及城市用地规划要求，一些原本需要被保护的历史建筑逐渐被包围，日益受到外部建设的影响。而这些历史建筑一般为浅基础，为了保护这些建筑，我们需要选择一种适应性较强的方法对这些建筑的基础进行加固处理，因此施工设备简单、占地面积小、工期短见效快、施工对环境影响小、对场地要求不高、加固深度可深可浅的注浆加固技术便得到了越来
2、越广泛的应用。 1 注浆工法 用压送的手段把具有一定凝固时间的浆液注入到松散土层或含水岩层裂隙中，浆液凝结后固结土的颗粒或者充填 岩层裂隙使围岩性质得以改善，这种方法称之为注浆加固工法，也称为化学注浆或化学灌浆。 2 试验工程 2.1 工程概况 场地位于广东省佛山市禅城区，因场地存在较厚的杂填土，为提高表层土的承载力和均匀性，防止后期基础施工对既有文物保护建筑产生不良影响，拟采用地基注浆进行地基加固处理，故进行本次试验。 2.2 场地地质条件： 1、工程地质条件： 杂填土层：深灰色，松散，以建筑垃圾为主，含较多砂及粘性土，层厚 1.6 3.1 米。 粉质粘土层：灰色，软塑，含较多粉细砂，层厚
3、0.8 米。 粉细砂层：灰色、青灰色，松散稍密，含粉粘粒约 10.0 38.0，层厚 7.6 12.6 米。 2、水文地质条件：孔深 5.0 m 范围内，存在孔隙潜水，主要赋存在 层及层，静止水位埋深为 1.3 1.4m，接受大气降水补给，以蒸发方式排泄。 2.3 设计参数：注浆孔呈长方形布置，孔间距 2.0m，孔直径 90mm ，孔深 5.0m。注浆水泥采用 P.C32.5R 普通硅酸盐水泥，水灰比 1.0，掺合料为粉煤灰，掺入量暂定为水泥的 20；要求注浆压力暂定为 0.2 0.3MPa。除满足上述要求外，其他施工要求参照既有 建筑地基基础加固技术规范（ JGJ123-2000）第 6.8
4、 条执行，最终设计目的：要求注浆完成 28 天后地基承载力特征值不小于 120 kPa。 2.4 工艺流程： 1、钻孔：移机就位，垂直对准孔位，采用 90mm 钻头泥浆护壁钻至 5.0m，要求孔位偏差不大于 2cm，入射角度偏差不大于 1 ；2、封孔采用水泥浆与泥浆混合液，从孔底灌注至孔口溢出浓浆为止； 3、插入袖阀管：为使套壳料的厚度均匀，应设法使袖阀管位于钻孔的中心； 4、浆液制作：按设计参数和现场工程师提供的配合比拌制水泥浆液，搅拌时间不少于 5分钟，要求 浆液搅拌均匀，随搅随用； 5、注浆：成孔超过 24小时后，待套壳料达到一定强度后（约 0.5 MPa），在袖阀管内放入注浆管进行注浆
5、，采用自下而上的注浆顺序，每 0.5 米上提一次，注浆压力不小于0.20.3 MPa； 6、洗管：注浆完毕，立即用清水冲洗袖阀管，保证在二次注浆时注浆管顺利下至孔底； 7、拔出注浆管：拔出注浆管，用盖封堵袖阀管口，防止杂物进入管内堵塞管道； 8、转入下一孔位注浆作业。 2.5 注浆施工情况汇总见表 1。 4 浆液扩散形式 浆液注入的前提是有空间存在，而空间的大小及 连通性决定了注浆的压力及浆量。浆液在地层中的实际扩散形态相当复杂，很难使它按照需要实行人工控制。根据注浆机理大体上可分成脉状扩散和渗透扩散两种。 脉状扩散是浆液沿着地层原有的和因劈裂形成的裂隙通道扩散，其形式类似于脉管。由于浆液材料
6、与孔隙通路不相适应或采用了高压注浆，浆液不能以渗透方式逐渐注入到孔隙中去，而是继续在注浆压力作用下，当压力升高到一定高度，便在地层的薄弱部位形成压裂脉状管道导浆系统。注浆压力起着压裂地层，扩大浆液通道及克服流动阻力的作用。浆液的运动过程是压裂 流动 凝胶，如此反复多次， 直到形成树枝状或脉状切割的胶凝带而不再被压裂为止。 渗透扩散是浆液沿着地层岩土、砂颗粒之间的孔隙均匀扩散基本上不改变地层颗粒位置，类似于水在其中渗透。孔隙性岩土层是由许多相互连通的网状孔隙而形成的导浆系统。当浆液材料与孔隙通路相适应，在注浆压力不大的条件下，浆液以渗透方式注入孔隙。这时，浆液的运动形式是渗透 扩散 胶凝，最后将
7、松散的固体颗粒胶结成整体。这种注浆，浆液流动符合液体渗流定律，浆液是以注浆孔为中心向外扩散。 5 不同土层的注浆效果及针对不同土层的注浆控制方法分析 由浆 液的扩散形式可知，针对上述试验工程，我们可以初步推测：浆液在杂填土层中的扩散形式接近渗透扩散；在粉质粘土和粉细砂层中的扩散接近脉状扩散（见图一）。 通过后期的重型圆锥动力触探试验结果对比分析，杂填土的重型圆锥动力触探锤击数为加固前的 2.7倍，粉质粘土的重型圆锥动力触探锤击数为加固前的 1.8倍，粉细砂的重型圆锥动力触探锤击数为加固前的 1.3倍。所对应的地基土的承载力特征值杂填土为加固前的 1.9倍，粉质粘土为加固前的1.4 倍，粉细砂为
8、加固前的 1.3 倍。由此我们不难发现，渗透扩散形式比脉状扩散形式的加固 效果要好。 浆液在杂填土层中的渗透扩散，其通道相对连续且土层的孔隙率较大，故实际注浆施工中应以计算的注浆量控制，控制注浆压力不超过设计值。在注浆过程中，注浆压力克服浆液流动的粘滞阻力和自身的凝胶阻力，随着浆液扩散距离的延长和注浆时间的延续，阻力增加，注浆压力逐渐升高，直到浆液的扩散范围达到设计要求时，即可停止注浆。 浆液在粉质粘土和粉细砂层中的脉状扩散，形成了各个方向上的脉状通道，包括横向的和纵向的通道。由于注浆深度较浅，上覆土的自重压力小，横向通道的浆液注入导致了地面的开裂、隆起和串浆 ，而一旦纵向的通道发展至地面，便
9、导致了冒浆现象。所以此类土层的注浆过程应以注浆压力控制，并且采取重复注浆的方式，直到形成树枝状或脉状切割的胶凝带而不再被压裂为止。 当然不论是脉状扩散形式，还是渗透扩散形式，正式施工前均应选择有代表性的区域进行试验，并且尽量缩短注浆孔之间的距离，达到渗透扩散的效果，另外应尽量采用间歇注浆、重复注浆以及跳孔施工等工艺，达到既在施工中不因压力过大而发生地面的开裂、隆起导致影响既有建筑的安全，又要避免串浆、冒浆导致浆液的浪费。 6 结论 注浆工法和注浆 材料的发展及其应用的领域越来越广。作为浅层地基土加固，地面的开裂、隆起和串浆、冒浆，无疑对被加固建筑的安全埋下隐患，而且对地基土加固效果产生不利影响。所以通过何种规范化的方式降低这类现象的发生成为需要继续探讨和解决的实际问题。 注：文章内所有公式及图表请以 PDF 形式查看。
