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 電器技術(shù)問題解答 => 關(guān)于加固污水提升泵站地基的方法分析  
發(fā)布日期:[2017-12-22]    共閱[5723]次
    一,工程概況
  玉屏橋污水泵站是南平市區(qū)污水提升的中心樞紐泵站,建設(shè)
地點位于玉屏山大橋左側(cè)的閩江河岸邊660m高程(黃海高程,下
同)平臺上。
  該工程地勘報告揭示:場地土層自上而下為雜填土層(厚度
35m~40m),粉質(zhì)粘土層(厚度26m~36m)和卵石層(厚度
53m~75m)組成。原設(shè)計考慮到施工期間閩江建溪水位較高,地基
土無法采用換填處理,根據(jù)南平市當(dāng)?shù)貙嶋H施工經(jīng)驗,采用鉆孔
灌注樁基礎(chǔ)方案。但在開工后發(fā)現(xiàn)軸樁基共5根全部位于漿砌舊城
墻身及墻址交接處,規(guī)劃要求泵站外側(cè)必須保留4m寬的防洪通
道。受場地條件限制,泵站無法外移避開舊城墻。
  我們經(jīng)過仔細(xì)分析,確認(rèn)只要對雜填土層進(jìn)行處理使之承載
力達(dá)到130kPa即可滿足上部荷載對地基土承載力的要求。經(jīng)與相
關(guān)單位反復(fù)協(xié)商并征得設(shè)計單位同意,決定對該泵站地基進(jìn)行注
漿加固處理:軸孔樁取消,軸已施工的樁基不與設(shè)計結(jié)構(gòu)底板連
接,同時先施工泵站C25鋼筋砼底板(厚度為800mm),待泵站底
板施工完畢,再對地基粉質(zhì)粘土層頂面以上的雜填土層及舊城墻
坡面進(jìn)行注漿加固。這主要是基于雜填土孔隙大,可注性好,注
漿后其力學(xué)強(qiáng)度,抗變形能力和均一性會有所提高。
  二,本工程地基壓力注漿加固機(jī)理
  注漿技術(shù)是利用一定的壓力注入濃度較大的水泥漿。使水泥
漿滲入土體孔隙。隨著土層孔隙水壓力升高擠壓土體,直至出現(xiàn)
剪切裂縫,產(chǎn)生劈裂,漿液隨之充填裂縫。形成漿脈,使得土體
內(nèi)形成新的網(wǎng)狀骨架結(jié)構(gòu)。漿脈在形成過程中由于占據(jù)了土體中
一部分空間,加上土層內(nèi)孔隙被漿液所滲透,從而將土體擠密。
構(gòu)成了新的漿脈復(fù)合地基,改善了土體的強(qiáng)度和防滲性能,也改
變了土體物理力學(xué)性質(zhì),從而提高了軟土地基的承載力。
  就本泵站工程而言,地基壓力注漿是通過壓漿泵,注漿管將
水泥漿液均勻注入雜填土土層中,以填充,滲透和擠壓方式,驅(qū)
走顆粒間的水分和氣體并占據(jù)其位置,硬化后將巖土膠結(jié)形2010
年3期總第141期林健壓力注漿技術(shù)在加固污水提升泵站地基中的
應(yīng)用108成一個強(qiáng)度大,壓縮性低,抗?jié)B性強(qiáng),穩(wěn)定性良好的新巖
土體。
  三,注漿設(shè)計參數(shù)要求及實際調(diào)整
  1)設(shè)計要求注漿后,雜填土承載力標(biāo)準(zhǔn)值要求達(dá)到130kPa.
  2)漿材及配比設(shè)計:漿材采用強(qiáng)度等級為P0325普通硅酸鹽
水泥和水玻璃的雙液混合漿液,水灰比通常為06~ 15,試驗孔注
漿用水灰比調(diào)整為:第一注漿段為06,第二注漿段為09.
  3)漿液擴(kuò)散半徑(r):由于雜填土均一性差,其孔隙率,
滲透系數(shù)變化大,因而僅用理論公式計算漿液擴(kuò)散半徑顯然不甚
合理,現(xiàn)據(jù)大量的經(jīng)驗數(shù)據(jù),暫定r值為15m.在現(xiàn)場進(jìn)行注漿試驗
后進(jìn)一步調(diào)整r值。
  4)注漿孔間距:根據(jù)該泵站工程實際情況,為使被加固土體
能在平面和深度范圍內(nèi)連成一體,縱橫孔距均取10m,呈梅花形布
置。
  5)注漿孔深設(shè)計要求:孔深35m~40m,以孔口到粉質(zhì)粘土層
面為準(zhǔn)。
  6)注漿量確定:注漿量主要與注漿對象的體積v,土的孔隙
率n和經(jīng)驗系數(shù)k值有關(guān),本工程注漿量依據(jù)Q=k.v.n公式,理論估
算雜填土層單位吸漿量為0.35m3.由于雜填土均一性差,孔隙變化
大,理論耗漿量不定,故不單純用理論耗漿量來控制,同時還按
耗漿量降低率來控制,即孔段耗漿量隨注漿次序的增加而減少。
既有地基中,漿液注入率為15%~20%,注漿流量可取7~15L/min.
  7)注漿壓力:由于注漿壓力與土的重度,強(qiáng)度,初始應(yīng)力,
孔深,位置及注漿次序等因素有關(guān),而這些因素又難以準(zhǔn)確地確
定,因而本次注漿的壓力通過注漿試驗來確定。根據(jù)有關(guān)規(guī)范及
類似工程的經(jīng)驗,暫定注漿壓力在第一,第二注漿段注漿時分別
為0.1MPa~0.2MPa,0.3MPa~0.4MPa,在注漿過程中再根據(jù)具體情
況再作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。
  8)注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn):在一定的壓力下注漿,孔段吸漿量小于
0.6L/min,延續(xù)30min即可結(jié)束注漿,或孔段單位吸漿量大于理論
估算值時也可結(jié)束注漿。
  四,本工程注漿施工要點
  正式施工前著重做好注漿試驗工作,調(diào)整注漿壓力,漿液擴(kuò)
散半徑,孔距和排距后及時將孔位放樣至實地,同時應(yīng)選擇合適
的施工設(shè)備機(jī)具。
 。ㄒ唬┍竟こ套{施工工藝:
  1,施工順序:采用二臺機(jī)同時鉆孔作業(yè),根據(jù)現(xiàn)場施工條
件,工程地質(zhì)條件和注漿方法等,施工順序采取從河邊擋墻開始
往舊城墻方向進(jìn)行。
  2,施工程序:成孔#安放注漿管并孔口封堵#攪漿#注漿#待凝
#成孔#安放注漿管并孔口封堵#攪漿#注漿#封孔。
 。ǘ┦┕ぜ夹g(shù)要點
  (1)成孔:鉆頭(110mm)對準(zhǔn)孔位后,采取沖擊成孔的方
法鉆進(jìn)。在雜填土中鉆進(jìn)時,若孔壁不穩(wěn),可下入導(dǎo)管護(hù)壁;當(dāng)
鉆進(jìn)到粉質(zhì)粘土層時,下入導(dǎo)管護(hù)壁,然后采取撈砂筒取砂成孔
的方法直至下臥粘性土層。
 。2)灌入封閉泥漿,當(dāng)鉆孔到設(shè)計深度后,從鉆孔內(nèi)灌入封
閉泥漿。插入塑料閥管到設(shè)計深度。閥管下端部有管塞,管中應(yīng)
逐段加入清水,以增加重量,減少彎曲。待封閉泥漿凝固后,在
塑料閥管中插入雙向密封注漿芯管進(jìn)行注漿。待注漿完畢用清水
沖洗塑料閥管中的殘留漿液,以利下次重復(fù)注漿。
 。3)攪拌:先往攪拌漿筒內(nèi)注入預(yù)定的水量并開動攪漿機(jī),
再逐漸加入P0325普通硅酸鹽水泥直到預(yù)定的用量,攪拌附圖三
3min~5min后將漿液通過過濾網(wǎng)流到儲漿筒內(nèi)待注。
  (4)注漿:注漿順序按跳孔間隔注漿方式進(jìn)行,并采用先外
圍后內(nèi)部的施工方法。由于上部有800mm厚的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)底
板,注漿可采用自上而下孔口封閉分段純壓式注漿方法,即自上
而下鉆完一段灌注一段,直到預(yù)定孔深為止。注漿段的長度以雜
填土厚度來確定;注漿壓力采取二次或三次升壓法來控制,即注
漿開始采用低壓(小于0.1MPa)或自流式注漿。對雜填土而言,
當(dāng)吸漿量較大時采取間歇注漿或用砂漿灌注,終注時的壓力要達(dá)
到設(shè)計值;注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格按設(shè)計執(zhí)行。
 。5)封孔:注漿結(jié)束后及時封孔,即第二注漿段注漿結(jié)束過
半小時后,排除孔口封堵物,再往孔內(nèi)投入砂石直到水穩(wěn)層頂
面,過24h后,若漿液下沉,再補(bǔ)充漿液至水穩(wěn)層頂面。
  五,本工程在特殊情況下的技術(shù)處理措施
  (1)在實際注漿過程中,發(fā)現(xiàn)地表有少量漿液冒出,河邊擋
墻也有冒漿現(xiàn)象,我們經(jīng)過仔細(xì)觀察并采取如下控制性措施:降
低注漿壓力,同時提高漿液濃度,有時加摻砂或水玻璃;
  限量注漿,控制單位吸漿量不超過30L/min~40L/min或更小一
些;采用間歇注漿的方法,即發(fā)現(xiàn)冒漿就停止注漿,間隔時間約
15min左右。
 。2)在注漿過程中,當(dāng)漿液從附近其他鉆孔流出即串漿,采
取如下方法處理:加大第次序孔間的孔距;在施工組織安排上,
適當(dāng)延長相鄰兩個次序孔施工時間的間隔,使前一次序孔漿液基
本凝固或具有一定強(qiáng)度后,再開始后一次序鉆孔,相鄰?fù)淮涡?br>孔不要在同一高程鉆孔中注漿;串漿孔若為待注孔,采取同時并
聯(lián)注漿的方法處理,如串漿孔正在鉆孔,則停鉆封閉孔口,待注
漿完后再恢復(fù)鉆孔。
  六,注漿效果分析,檢驗
  (一)對注漿施工記錄資料分析本次注漿施工共完成注漿孔
85個,計343m,共注入水泥1203t,平均每孔注入水泥1412t,平
均注入水泥035t/m,靠河邊一側(cè)單位孔耗漿量比靠舊城墻一側(cè)
大,并且泵站底板外側(cè)土面上抬數(shù)厘米。從總注入量和單位注入
量數(shù)據(jù)分析,受注段土體空隙均有大幅度地降低,表明該施工段
雜填土層的可注入性較好。
 。ǘ⿲ψ{效果進(jìn)行檢驗
  1,探槽開挖查驗及鉆孔取芯,標(biāo)貫試驗通過探槽開挖查驗:
雜填土層空隙中可見大量的呈帶狀,片狀的水泥結(jié)石,表明注漿
區(qū)內(nèi)的雜填土層空隙得到了較好充填。監(jiān)理單位于注漿施工結(jié)束
28天后,在注漿區(qū)內(nèi)任意選擇了六個注漿點,委托有資質(zhì)的專業(yè)
檢測單位進(jìn)行鉆孔取芯和標(biāo)貫試驗。取出芯樣顯示:雜填土中水
泥結(jié)石與地基土體膠結(jié)緊密;土體由原來的松散狀態(tài)變?yōu)槊軐崰?br>(e=0656),土工試驗也說明密度有所增加。標(biāo)貫試驗表明:經(jīng)
注漿后的雜填土較為密實,平均擊數(shù)大于11擊;多數(shù)因遇凝固的
水泥漿打不下去,由此可見注漿區(qū)雜填土層力學(xué)性能得到極大改
善。
  2,復(fù)合地基壓板載荷試驗
  為進(jìn)一步探明玉屏橋污水泵站地基經(jīng)注漿后承載力變化情
況,設(shè)計單位在泵站底板周邊注漿區(qū)選擇了4個有代表性的點位
(如下表說明),提出進(jìn)行地基壓板載荷試驗(承壓板面積
05m2)。要求在試驗坑頂面加載達(dá)260Kpa即滿足設(shè)計要求后便停
止加載(基礎(chǔ)已有9根孔樁)并進(jìn)行觀測,顯示加載后沉降量變化
范圍為47mm~72mm,平均沉降量為595mm.試驗表明地基土尚未達(dá)極
限破壞狀態(tài),同時也驗證了地基雜填土層經(jīng)注漿后復(fù)合地基承載
力標(biāo)準(zhǔn)值完全達(dá)到設(shè)計要求。
  七,結(jié)束語
  1,由于泵站位于閩江河邊,地下水位較高,設(shè)計和監(jiān)理方原
先擔(dān)心注漿效果不理想,注漿后地基承載力仍然不足,而且會導(dǎo)
致日后泵站沉降不均勻。但實際上地基經(jīng)注漿加固后,承載力完
全達(dá)到設(shè)計要求,費用也相應(yīng)較低。在該泵站投入使用一年后再
次進(jìn)行觀測,各觀測點沉降量均在7mm范圍內(nèi),完全滿足使用要
求。
  2,地基加固處理的方法有很多(如基礎(chǔ)大開挖換填等),從
本污水泵站工程實際情況出發(fā),我們采用了切合實際的注漿施工
方案,在施工質(zhì)量和處理效果上是好的,地基承載力和穩(wěn)定性得
到了較大的提高,做到了技術(shù)上可行,經(jīng)濟(jì)上合理。極大地減少
了環(huán)境污染問題,而且具有不受地下障礙物影響等優(yōu)點,值得在
類似工程中推廣應(yīng)用。
  3,注漿技術(shù)的關(guān)鍵是注漿參數(shù)的選擇和調(diào)整,漿材配比和注
漿工藝,而注漿參數(shù)的選擇是一個復(fù)雜的問題,只有通過現(xiàn)場試
驗才能確定,并根據(jù)具體情況及時調(diào)整。
 
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