水泥压密注浆加固软弱地基的施工技术

２００６年１月第３５卷第１期施Ｔ技术ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＨＯＬＤＧＹ水泥压密注浆加固软弱地基的施工技术戚肇月《，马景祥，刘亚新，汪仲琦（中国建筑第八工程局第Ｅ－建筑公司，江苏南京２１００４６）［摘要】结合工程实例，介绍在复杂条件下的软弱地基，应用水泥压密注浆加固的施工工艺和施工要点。［关键词】地基处理；流砂；管涌；止水帷幕［中图分类号］ＴＵ７５３８［文献标识码］Ａ［文章编号］１００２－８４９８（２００６）０１—００２５—０２ＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＣｅｍｅｎｔＧｒｏｕｔｉｎｇＳｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇＳｏｆｔＦｏｕｎｄａｔｉｏｎＱＩＺｈａｏ—ｇａｎｇ，ＭＡＪｉｎｇ—ｘｉａｎｇ，ＬＩＵＹａ－ｘｉｎ，ＷＡＮＧＺｈｏｎｇ—ｑｉ（ＴｈｅＴｔｄｒｄＣｏｍｐａｎｙ，Ｃｈｉｎａ舳．８ＣｏｍｔｒａｃｔｉｏｎＢｕｒｅａｕ，舳嘣ｗ，皿ｗｕ２１００４６，Ｃｈ／ｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＷｉｔｈｐｍｃｔｌｃａＩｐ删ｅｃｔｓ，ａｕｔｈｏｒｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｃｏｔｔｓｔｒｏｃｔｉｏｎｇｒｏｕｔｉｎｇｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇｓｏｆｔｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｕｎｄｅｒｃｏｍｐｌｅｘｃｏｎｄｉｔｉｏｎ．ｍｅａｓＬＬ№ａｎｄｃｏｎｓｔｍｃｆｉｏｎ西８ｔｏｆｃｅｍｅｎｔＫｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｔｒｅａｔｍｅｎｔ；ｑｕｉｃｋｓａｎｄ；ｐｉｐｉｎｇ；ｗａｔｅｒｐｒｏｏｆｉｎｇｃｕｒｔａＪ．ｎｗａｌｌ江心洲污水处理厂扩建工程位于南京市江心洲腹在管涌中心处埋设１个高ｌｍ的｝１０００１ｍｎ钢护地，占地面积２８．５６万矗，建（构）筑物共计５０座，主要为池类构筑物。基础主要采用ＣＦＧ桩和沉管灌注桩，个别桩基改用潜水钻孔灌注桩，部分较小的附属单体采用天然地基。筒，在护筒底部铺设３０ｃｍ厚砂石做滤水层，砂石上铺设ｌ层滤水布，以此防止泥砂流失，积水用ｑ，５０ｍｍ潜水泵排除，同时在该桩产生涌水位置四周加设Ｉ套轻型井点降水机组，埋设１４根井点管，深度５．５ｍ。１号辐流沉淀池设置４套一级井点降水、集泥坑设置１套二级井点降水。平面、剖面如图ｌ所示。本工程隶属长江冲淤积——江心洲地貌单元，系长江新近冲淤积堆积而成的心滩。由工程勘察报告得知．工程地质情况复杂，具有地质条件不匀，压缩性高，含水率及孔隙率高，强度低的特征。本工程地下水由上部孔隙水与下部微承压水组成，受大气降水及地表水渗入补给，水量充沛。孔隙水与下部微承压水之间无良好的隔水层，并与江水水流联系密切，水位相近似。本工程场地平均标高６施工期间平均水位６３０ｍ。８０ｍ，⑧孽群图１辐流沉淀池井点降水平面布置［收稿１３期］２００５．０９－０７１００号２１００４６，电话：（０２５）８６３３２８７７１．２构筑物及管道的不均匀沉降及原因分析１．２．１产生不均匀沉降的情况本工程化学除磷池、排泥井设计为天然地基，采用整板基础。上述单体完工后，经观测发现沉降速度过快且不均匀。本工程工艺管道计１１８００ｍ，距各构筑物池壁外侧１１工程施工过程中出现的问题和处理１．１流砂、管涌本工程在１号辐流沉淀池、排泥井、接触池等池体土方开挖过程中，均发现不同程度的流砂、管涌，尤以１号辐流沉淀池为典型。１号辐流沉淀池内径５０ｍ，基础为倒锥形（高差２．３ｍ），池中心部位为内径５ｍ、深３．３ｍ的集泥坑。土方开挖前，采用轻型井点降水降低地下水，一级井点共设置４套机组，集泥坑设置二级井点１套。土方开挖完成后，集泥坑西侧的一根边桩旁涌水并迅速扩大且携带泥砂，形成管涌，涌水量约３．２ｔｎ３，ｈ，采取了以下处理方法。８ｍ处采用橡胶软接头连接，规格为ＤＮｌ０００～ＤＮ２８００，埋设深度６．１０一３．２５ｍ，共计卯个。管道基础采用砂石垫层。橡胶软接头两侧各０５ｍ段采用细砂回填至管顶０．５ｍ处，其余部分回填采用原槽开挖土回［作者简介］戚肇剐（１９７５一），男，黑龙江铁力人，中国建筑第八工程局第三建筑公司工程师，江苏省南京市尧化门尧建新村万方数据　施工技术第３５卷填，分层夯实。施工后６０ｄ左右，经检查发现４４个接头有变形，且有拉脱的情况，沉降范围在２０一ｌＯＯｍｍ，变形较大且拉脱的有３０个，变形较小的有１４个。１．２．２原因分析（１）流砂、管涌的原因分析本工程地下水丰富，渗透性强，土方开挖造成地下承压水的水力梯度相差大，渗透路径变短，集泥坑部位虽布置二级井点降水，但由于井点管底端位于渗透性较强的粉砂层中，涌水量大，且土层含淤泥夹层，导致降水效果不好，实际降水曲线与理论降水曲线相差较大。（２）构筑物与管道连接处不均匀沉降的原因分析引起沉降的主要原因是大型构筑物和管道基础下的地基条件不同而引起的，在主要构筑物以下采用的是桩基，而管道基础为砂垫层和砂石垫层下的天然地基，而且靠近工程部位的土层主要是呈中高压缩性、低强度土质，且随着地下水位的上升，｝Ｌ隙经地下水填充后，土体受地下水波动压力的影响使管道基础下局部地基土下沉．从而造成构筑物连接处橡胶软接头被拉裂甚至断开。２水泥压密注浆的施工２．１水泥压密注浆加固机理针对上述情况，决定采用水泥压密注浆的施工方法来解决上述问题，注浆可以改善土体，形成止水傩幕，使其遏止流砂管涌；注浆还可以形成强度较高的水泥土，提高地基的变形能力，从而减少不均匀沉降。水泥压密注浆是用水泥浆液，通过压浆泵、注浆管均匀地注入土体中，以填充、渗透和挤密等方式，驱走土颗粒间的水分和气体，并填充其位置，通过水泥中所团粒作用等，形成悬浮胶体和团粒，硬化后形成强度水泥土结硬后，土体的孔隙率和含水率降低，密度施工机具：泥浆泵（２台）、钻孔机、搅拌机、灌浆施工工艺流程：钻孔一下注浆管、套管一填砂一拔针对１号辐流沉淀池土方开挖过程中管涌的径流万　方数据布置９条注浆孔线（见图２），ｌ～２、７—９号的５条注浆孔线作为２道止水帷幕，注浆｝Ｌ间距１０００ｍｍｘ５００ｍｍ；３～６号的４条注浆孔线为填充注浆，注浆孔间距１１３００ｒａｎｌ×１０００ｍｍ，以此填充土体、加固地基。注浆深度７～９ｍ，１～２号注浆孔线的注浆深度为９ｍ，其余７条注浆孔线的注浆深度为７ｍ。施工顺序按照先外后内依次进行，即先进行止水帷幕葱工，后进行填充注浆的同时对５根注浆管注浆，填图２注浆孔布置示意充注浆采用单孔连续、高压５ｍ为一个注浆段分层注浆。注浆孔沿构筑物底板周边布置３５００ｌ／ｔｌ＿１１，注浆图３所示。板注浆孔布置对于已经或接近脱落的软接头，将管道部位降水圈４地基处理示着管道的压密注浆根据橡胶接头远离构筑物一侧的在管道两侧１０００～Ｉ５ｔ『】Ｏｒｒａｎ各布孔２排，每排孔（下转第３２页）施工。止水帷幕采用多孔连续、低压力、勤拔管的工艺，力、少拔管的工艺。为防止串浆，保证注浆的均匀性和有效影响半径，采用跳孔间隔注浆，并按０２．３．２针对构筑物不均匀沉降的注浆ｉＬ布置及施工道，注浆孔间距８００ｒｒｔｒａｘｆＬ７５。一８０口斜向插入土中，内排注浆孑Ｌ与底板的水平距离为３００ｒａｍ。如图３构筑物底含矿物与土体中的水土分别发生水解、水化反应以及大、压缩性小和抗渗性高、稳定性良好的水泥土。加大，同时由于水泥土挤压土体，使地基抗变形能力增加，提高了变形模量，从而防止或减少不均匀沉降。土２．３．３针对管道不均匀沉降的注浆孔布置及施工支护，开挖土方至管底，在软接头外侧切割管道，通过加弯调整管道使软接头两侧管道同心，下部用术桩加固，地基处理如图４所示，然后按下述方法进行水泥压密注浆。体孔隙率降低后还提高了土体的抗渗性能，减少地Ｆ水波动压力的影响。２．２注浆机具及工艺流程管、阀门、压力表等。各条工艺管道的长度分别确定注浆范围：①带拐点的直线管道小于３０ｍ，在直线管道下均采用注浆，拐点向外注浆长度６１：ｎ；②直线管道大于３０ｍ按３０ｍ长注浆；套管一封口一边注浆边拔管一封孔。２．３注浆孔的布置及施工要点２．３．１针对流砂、管涌部位的注浆孔布置路线自西向东，故在辐流沉淀池西侧半个池底范围内③直线管道小于３０ｍ，且与其它管道相交的注浆，管道下均注浆，并在管道相交的两侧注浆６ｍ。施工技术第３５卷施工现场地坪为一１２ｍ，基础底标高为一６１ｍ，基坑净深度为４．９ｍ。场地周围地势平坦开阔，临近无重要建筑物、道路及管线。场地地下土表层为素填土及耕填土，埋深３—１３ｍ为淤泥质粘士和淤泥，土层含水率高达４０％～６０％。地Ｆ水埋深１．０～１３，２基坑支护设计该工程采用重力式水泥土搅拌桩挡墙坡脚加固支护工艺，如图１所示。２ｍ。（２）水泥搅拌桩送桩２．５ｍ，桩顶标高一３．７ｍ。（３）在水泥土搅拌桩顶沿外侧做４５０放坡，坡面设５０ｒａｍ厚细石混凝土护坡层。（４）水泥搅拌桩布桩形式为平面格构式。（５）建筑物西山头部位由于临近道路，为保证道路安全，设置封闭式止水帷幕加钢筋混凝土灌注桩支护。采用启明星基坑支护设计软件，对该工程的坡脚加固措施及两山墙支护措施进行计算，其抗滑及稳定安全系数均满足要求，基坑最大变形７ｃｍ。３．３土方开挖施工及测试（１）为防止基础桩位变位，土方开挖分２步。第１步开挖至水泥搅拌桩桩顶及帽梁底皮后，开始放坡和破桩头。（２）在坡面上抹５０ｍｍ厚细石混凝土；两侧山头部分在灌注桩上做钢筋混凝土帽梁。（３）待帽梁及水泥搅拌桩养护期均达设计要求后，水泥搅拌桩加固区开挖第２步土方。为减少两山头部分道路变形，基坑霄～具体做法为：（上接第２６页）管底下２～３ｍ。开挖时先开挖水泥搅拌桩坡脚加固处，后开挖两侧灌注桩支护处土方。（４）在开挖过程中，对基坑四周水平位移进行测太样建信大厦坡脚加固示意试，由于施工中严格按设计要求，因此，基坑四周最大变形为５ｅｍ，保证了临近道路安全，及基坑施工工期和质量，具有很大的社会效益及经济效益，同时也为软土地基浅基坑施工创造了一个低造价的典型实例。图１建信大厦基坑支护示意（１）在基坑边缘设置们００１ｍｎ水泥土搅拌桩加固区。坑底以下部位设置６排，坑底蹦上部位设置５排。液缓慢凝固，掺入水泥用量０５％的木质素磺酸钙。２．５注浆效果在注浆施工结束后，管涌、流砂逐渐停止；经过近１年的观测，构筑物及管道沉降量减小且沉降均匀，其沉降符合规范要求。３结语（１）水泥压密注浆由于高压浆体对于土体的填充、挤密发生的物理、化学反应等作用，可有效改善饱和软土的性质，提高土体强度，减小变形，降低渗透性。间距０８～１．Ｏｍ，管道两侧同时对称布７Ｌ。注浆深度至先在注浆确定的范围管道两侧外围微压注浆形成封闭体，再在封闭体范围内进行压力注浆，要求同时对称注浆施工，自下而上每０．５～１．Ｏｍ拔管注浆１次。２．４注浆的技术参数（Ｉ）注浆压力０．ｉ～０．３ＭＰａ，当稳定压力达到０．６～０．８ＭＰａ时停止注浆。（２）注浆速率１０～３０Ⅳｍｉｎ。（３）设计注浆量５０ｋｇ／ｍ。（４）因工期紧，为迅速提高注浆地基的强度，采用（２）针对不同的施工条件，如土体的含水率、压缩性、渗透性及工艺要求，要制备不同配合比的浆液。（３）对采用天然饱和软土地基的构筑物，应在基础施工前就采用水泥压密注浆对地基进行加固，以减小后期沉降。我们在二期工程的放空井及排泥井中，均提前进行水泥压密注浆，经观测地基加固效果良好。４２．５级普通硅酸盐水泥，水：水泥：粉煤灰＝１：（０４５～１）：ｏ．３。其中止水帷幕的水灰比１：１，填充注浆的水灰比１：（Ｏ．４５～０．６０）。构筑物及管道的注浆初期水灰比采用１：ｌ，若“吃浆”均匀，可调整水灰比的浓度直至０５—０６为促进止水帷幕的凝固速度，掺入水泥用量１％的水玻璃，而填充注浆区域为尽可能填充孔隙，要求浆ｉ欢迎订阅《施工技术》２００６年杂志；万方数据　水泥压密注浆加固软弱地基的施工技术

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：

戚肇刚， 马景祥， 刘亚新， 汪仲琦， Qi Zhao-gang， MA Jing-xiang， LIU Ya-xin，WANG Zhong-qi

中国建筑第八工程局第三建筑公司,江苏,南京,210046施工技术

CONSTRUCTION TECHNOLOGY2006,35(1)

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