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摘要:灌浆是将流动的混合材料快速的注入到地层中,来改进地基土的工作性能,根据浆液对岩体的作用机理和自身的运动形式,可以分为渗透灌浆、压密灌浆、劈裂灌浆、裂隙岩体注浆四类。灌浆的目的主要是加固即提高岩石土的力学强度和变形模量,恢复混凝土结构及其他建筑物的整体性;防渗堵漏,降低渗透性,减少渗透流量,提高抗渗能力,降低孔隙水压力,截断渗透水流。灌浆加固技术是地基处理中的一项重要技术,灌浆材料包括粒料和化学两个种类的,对灌浆加固技术的设计原则、方案选择、质量标准以及施工参数进行分析,并对加固处理效果检测的多种试验方式做了简要介绍,最后列出了加固技术实施过程的组成。
关键词:房屋建筑;灌浆加固技术;材料选择;质量标准;施工参数
灌浆加固技术在各个行业都应用广泛。与其他加固技术相比,这种方法工期短、设备简单、参与人员少、工程费用低,具有较高的适应性,是一种常用的地基处理技术。在建筑物地基加固中能够提高地基和桩基的承载力,增强土坡的稳定性等,但仍存在着很多不确定因素,浆液材料具有多样性,浆液配比复杂,加固的地质条件也存在着不可预见性,施工过程在岩体中进行,操作性差。这些因素都不同程度的制约着灌浆加固技术的发展。
1 灌浆材料
1.1 灌浆材料的基本要求
灌浆材料通常是指浆液中的主剂,决定着整个灌浆工程的成败,良好的浆液要具有较好的流动性,凝结时间合适,具有较好的渗透性。为了达到这一效果通常还会在浆液中加入各种溶剂。适合应用的浆液要在一定的时间内保持较低的黏度,能够很好的注入到岩体缝隙中,具有较好的流动性。根据工程需要调节控制浆液的凝结时间,提高工程灌浆效果。配置好的浆液稳定性符合要求,在长时间存放下不会发生太大的物理性质变化,属于非燃易爆物品。浆液不会影响周围环境和地下水。灌浆结束后管道设备内的浆液容易清理,腐蚀性小,从而延长设备的使用寿命。浆液固结后不会产生较大收缩,与土体具有较好的粘结性。浆液的制备要简便,容易操作,原料采购低廉。固结后受温度和湿度影响较小,具有较好的抗酸、抗碱、抗微生物等特性。实际运用时不可能满足上述全要求,要结合具体情况选择。
1.2 浆液材料的分类
根据浆液的主剂,可以分为粒状材料和化学材料两大类,实际工程中使用最为普遍的是水泥浆液,材料普遍,价格低廉,强度高、耐腐蚀性好。但水泥析水性大,长时间容易发生析水沉淀。可以在水泥中加入粉煤灰等材料来改善性能,常用的附加剂有缓凝剂、膨胀剂、加气剂、防析水剂等。化学材料黏度小,灌注微小裂缝和孔隙时具有很好的效果,主要应用在复杂地质条件,能够填补水泥浆液的很多空白,但材料造价高,多数带有毒性。目前常用的化学材料有酸性水玻璃、无毒丙凝、聚氨酯类、环氧树脂类等。
2 灌浆加固设计
2.1 灌浆加固设计的原则
灌浆加固设计要能够保证取得预期效果,加固方案应用简单,方案的造价和工期都在合理的范围内。所以加固设计的原则为保证加固的功能原则、工程方案适用原则、项目经济原则、方案可实施性原则、施工安全原则、保护环境原则。
2.2 灌浆方案选择。灌浆方案的选择要综合考虑其在技术上的可行性,对人体和周围环境的危害,以及工程造价的经济因素。其中灌浆方法和材料是确定施工方案的两个重要因素。灌浆方法和材料与其他因素也有很大的关联性,不同的加固目的选择的加固方式和材料也不尽相同。一般的加
固目的有防渗、加固、临时灌浆、堵水灌浆等。
2.3 灌浆的质量标准。灌浆的质量标准要确保能够达到加固施工结束后地质情况达到设计要求,地质状况存在很大的区域性差别,再加上检测手段缺乏有效性,同样的灌浆材料和灌浆工艺可能达到的效果确实不一样。目前灌浆标准有防渗标准、强度和变形标准、施工控制标准三个方面。防渗标准目的为减少渗透流量,避免渗透破坏,强度和变形要求为提高地基承载力和物理力学性能,改进地基的抗变形能力,具有较高的抗压、抗剪以及抗塑性变形能力。施工控制标准指在施工中要严格控制灌浆强度、灌浆量以及灌浆压力值,调整浆液的扩散状况。
2.4 灌浆施工参数的确定。灌浆施工的主要参数为灌浆的扩散半径和灌浆压力值。灌浆扩散半径,灌浆的扩散性和地层的状况有很大关系,可以通过地层渗透系数、孔隙大小、灌浆压力、浆液的灌入能力计算出大概数值。一般是在工程前期通过以往的经验进行类比得出的,根据灌浆扩散半径能够合理地确定灌浆孔的位置分布。灌浆压力与地层的灌浆孔深度、地层强度、密度、初始应力以及灌浆次序有关,主要通过灌浆试验得到,灌浆时要注意合理选择灌浆压力的大小,不能对地层结构产生破坏,一旦灌浆压力超过允许的最大值很可能会造成局部少量的破坏,严重时对整个地基以及上部结构造成影响,失去灌浆效果。
3 灌浆效果的检查
灌浆过程中要严格按照设计和施工工艺施工,时刻进行灌浆观察和记录,灌浆的大部分过程都是在岩体内隐蔽进行的,可能灌浆质量控制的很好,但加固效果却不是很理想,所以施工过程和施工结束后都要进行检查和试验,真实的掌握灌浆效果。通过对地基处理前后的强度、密度、渗透系数、地基土电阻率等对比了解土体的状态情况。检测的防渗标准可以通过压水试验、抽水试验、孔内探头观测等完成;强度变形可以通过标准贯入试验、弹性波法、电阻率法、现场载荷试验以及原位取样的方式完成。浆液的扩散半径可以通过开挖、同位素放射线、电阻法等完成。
3.1 开挖检测。开挖检测简单明了,能够非常直接的观测到浆液的扩散情况和凝结形状等,可靠性好。但处理地基较深时可以通过原位取样的方式,将土样带到试验室检测,比较加固前的土体密度、孔隙比等各项物理指标。
3.2 标贯试验和现场荷载检测。地基土的粘聚力不是很小,为非砂土地层时,可以通过标准贯入试验对处理和没处理的地基进行试验,得到贯入度差值,从而可以判断出浆液扩散的情况。在同一位置进行处理前后的贯入度试验能够得到浆液加固效果。现场的载荷试验可以得到较为直接准确的承载数据,當地基土不均匀时可以加大荷载板的面积来改善试验状况。
4 灌浆实施阶段组成
加固决策阶段,要对既有建筑产生的损伤提出加固计划,然后对加固的可行性进行咨询和调研。实施阶段调研和咨询的内容包括周围环境的调查、地基情况的勘察、建筑物状态的评估等。根据调查情况选择合理的加固方案,进行初步设计和工程费用方面的预估。然后将方案向甲方和有关单位汇报征求意见,如果不同意,则再次进行方案的选择和设计,如果同意则完善施工方案,进行施工图设计。然后进行室内的灌浆试验和室外的原位灌浆试验,根据试验结论,开始大范围的灌浆施工,进行灌浆效果的监测。
参考文献:
[1]王明洲,许涛. 论我国建筑地基与基础工程施工[J].黑龙江科技信息.2016(08)
关键词:房屋建筑;灌浆加固技术;材料选择;质量标准;施工参数
灌浆加固技术在各个行业都应用广泛。与其他加固技术相比,这种方法工期短、设备简单、参与人员少、工程费用低,具有较高的适应性,是一种常用的地基处理技术。在建筑物地基加固中能够提高地基和桩基的承载力,增强土坡的稳定性等,但仍存在着很多不确定因素,浆液材料具有多样性,浆液配比复杂,加固的地质条件也存在着不可预见性,施工过程在岩体中进行,操作性差。这些因素都不同程度的制约着灌浆加固技术的发展。
1 灌浆材料
1.1 灌浆材料的基本要求
灌浆材料通常是指浆液中的主剂,决定着整个灌浆工程的成败,良好的浆液要具有较好的流动性,凝结时间合适,具有较好的渗透性。为了达到这一效果通常还会在浆液中加入各种溶剂。适合应用的浆液要在一定的时间内保持较低的黏度,能够很好的注入到岩体缝隙中,具有较好的流动性。根据工程需要调节控制浆液的凝结时间,提高工程灌浆效果。配置好的浆液稳定性符合要求,在长时间存放下不会发生太大的物理性质变化,属于非燃易爆物品。浆液不会影响周围环境和地下水。灌浆结束后管道设备内的浆液容易清理,腐蚀性小,从而延长设备的使用寿命。浆液固结后不会产生较大收缩,与土体具有较好的粘结性。浆液的制备要简便,容易操作,原料采购低廉。固结后受温度和湿度影响较小,具有较好的抗酸、抗碱、抗微生物等特性。实际运用时不可能满足上述全要求,要结合具体情况选择。
1.2 浆液材料的分类
根据浆液的主剂,可以分为粒状材料和化学材料两大类,实际工程中使用最为普遍的是水泥浆液,材料普遍,价格低廉,强度高、耐腐蚀性好。但水泥析水性大,长时间容易发生析水沉淀。可以在水泥中加入粉煤灰等材料来改善性能,常用的附加剂有缓凝剂、膨胀剂、加气剂、防析水剂等。化学材料黏度小,灌注微小裂缝和孔隙时具有很好的效果,主要应用在复杂地质条件,能够填补水泥浆液的很多空白,但材料造价高,多数带有毒性。目前常用的化学材料有酸性水玻璃、无毒丙凝、聚氨酯类、环氧树脂类等。
2 灌浆加固设计
2.1 灌浆加固设计的原则
灌浆加固设计要能够保证取得预期效果,加固方案应用简单,方案的造价和工期都在合理的范围内。所以加固设计的原则为保证加固的功能原则、工程方案适用原则、项目经济原则、方案可实施性原则、施工安全原则、保护环境原则。
2.2 灌浆方案选择。灌浆方案的选择要综合考虑其在技术上的可行性,对人体和周围环境的危害,以及工程造价的经济因素。其中灌浆方法和材料是确定施工方案的两个重要因素。灌浆方法和材料与其他因素也有很大的关联性,不同的加固目的选择的加固方式和材料也不尽相同。一般的加
固目的有防渗、加固、临时灌浆、堵水灌浆等。
2.3 灌浆的质量标准。灌浆的质量标准要确保能够达到加固施工结束后地质情况达到设计要求,地质状况存在很大的区域性差别,再加上检测手段缺乏有效性,同样的灌浆材料和灌浆工艺可能达到的效果确实不一样。目前灌浆标准有防渗标准、强度和变形标准、施工控制标准三个方面。防渗标准目的为减少渗透流量,避免渗透破坏,强度和变形要求为提高地基承载力和物理力学性能,改进地基的抗变形能力,具有较高的抗压、抗剪以及抗塑性变形能力。施工控制标准指在施工中要严格控制灌浆强度、灌浆量以及灌浆压力值,调整浆液的扩散状况。
2.4 灌浆施工参数的确定。灌浆施工的主要参数为灌浆的扩散半径和灌浆压力值。灌浆扩散半径,灌浆的扩散性和地层的状况有很大关系,可以通过地层渗透系数、孔隙大小、灌浆压力、浆液的灌入能力计算出大概数值。一般是在工程前期通过以往的经验进行类比得出的,根据灌浆扩散半径能够合理地确定灌浆孔的位置分布。灌浆压力与地层的灌浆孔深度、地层强度、密度、初始应力以及灌浆次序有关,主要通过灌浆试验得到,灌浆时要注意合理选择灌浆压力的大小,不能对地层结构产生破坏,一旦灌浆压力超过允许的最大值很可能会造成局部少量的破坏,严重时对整个地基以及上部结构造成影响,失去灌浆效果。
3 灌浆效果的检查
灌浆过程中要严格按照设计和施工工艺施工,时刻进行灌浆观察和记录,灌浆的大部分过程都是在岩体内隐蔽进行的,可能灌浆质量控制的很好,但加固效果却不是很理想,所以施工过程和施工结束后都要进行检查和试验,真实的掌握灌浆效果。通过对地基处理前后的强度、密度、渗透系数、地基土电阻率等对比了解土体的状态情况。检测的防渗标准可以通过压水试验、抽水试验、孔内探头观测等完成;强度变形可以通过标准贯入试验、弹性波法、电阻率法、现场载荷试验以及原位取样的方式完成。浆液的扩散半径可以通过开挖、同位素放射线、电阻法等完成。
3.1 开挖检测。开挖检测简单明了,能够非常直接的观测到浆液的扩散情况和凝结形状等,可靠性好。但处理地基较深时可以通过原位取样的方式,将土样带到试验室检测,比较加固前的土体密度、孔隙比等各项物理指标。
3.2 标贯试验和现场荷载检测。地基土的粘聚力不是很小,为非砂土地层时,可以通过标准贯入试验对处理和没处理的地基进行试验,得到贯入度差值,从而可以判断出浆液扩散的情况。在同一位置进行处理前后的贯入度试验能够得到浆液加固效果。现场的载荷试验可以得到较为直接准确的承载数据,當地基土不均匀时可以加大荷载板的面积来改善试验状况。
4 灌浆实施阶段组成
加固决策阶段,要对既有建筑产生的损伤提出加固计划,然后对加固的可行性进行咨询和调研。实施阶段调研和咨询的内容包括周围环境的调查、地基情况的勘察、建筑物状态的评估等。根据调查情况选择合理的加固方案,进行初步设计和工程费用方面的预估。然后将方案向甲方和有关单位汇报征求意见,如果不同意,则再次进行方案的选择和设计,如果同意则完善施工方案,进行施工图设计。然后进行室内的灌浆试验和室外的原位灌浆试验,根据试验结论,开始大范围的灌浆施工,进行灌浆效果的监测。
参考文献:
[1]王明洲,许涛. 论我国建筑地基与基础工程施工[J].黑龙江科技信息.2016(08)