压力注浆在湿陷性黄土地区房屋加固中的应用研
0 引言
庆阳市位于黄土塬上,区域内黄土梁峁十分发育,随着社会经济的高速发展,建筑行业也随之突飞猛进的发展,现有的土地已不能满足建筑需求,因此便出现了一些填土地基,但填土地基后期沉降大,导致建筑物开裂破坏时有发生。
压力注浆通过一定的压力,将粘稠的浆液挤压到土体当中,并在土体中凝结成结石,同时对周围土体产生挤密效应,使土的密实度增大,从而达到加固地基土的效果。除此之外,青岛加固小编提醒各位由于注浆压力较大,注浆过程中还会产生较大的抬升力,因此,注浆法还可以减轻既有建筑物的后期沉降,防止建筑物由于沉降引起的建筑物开裂。
1 压力注浆技术的特点
1.1 压力注浆技术的适用性
压力注浆法是把流动的粘结剂( 浆液) 通过一定压力压入地基土中,将地基土粘结成一个整体,因此,压力注浆法处理的地基拥有良好的粘结效果和密封性。而且,由于压力注浆法设备轻巧,操作简单,处理后的地基承载力高,所以压力注浆法在湿陷性黄土地基处理中具有其独特的优势。
1.2 压力注浆法处理湿陷性黄土地基的优点
1) 在施工工艺上,由于压力注浆法施工工艺简单,设备轻巧,因此,在湿陷性黄土地基处理中,压力注浆法具有很强的适 应性。
2)在防水性能上,浆液凝固后形成的结石填充了地基土的孔隙,改变了地基土的透水性能,达到防止地基土遇水湿陷的 效果。
3)在环保性能上,压力注浆法凝结形成的结石具备很好的综合力学性能,耐久性好,无污染。
1.3 压力注浆的常用方法
在湿陷性黄土地区,经常使用的压力注浆方法主要有以下几种:
(1)高压喷射法。
在湿陷性黄土地区,高压喷射注浆法的应用相对比较广泛,而且有相应的规程规范,主要应用在高速公路软弱地基的加固、水利坝基工程渗漏的防治和基坑坡面防水等方面。
(2)静压压力注浆法。
静压注浆法,也称为劈裂灌浆法,这种方法是利用劈裂作用原理,将浆液经钻孔灌入地基土中,通过一定的压力,使灌入的浆液进行劈裂和延伸,从而形成浆脉状或者不规则状的凝结体,进而对土体进行挤密,减小了土体孔隙,提高了地基承载力。
(3)复合注浆法。
复合注浆法,是指将静压注浆法和高压旋喷注浆法结合起来的一种注浆方法,是一种新型的注浆技术,这种方法适用范围广,在砂土、粘土、卵石、软土和岩溶地区中都可应用。这种注浆法可操作性强,噪声较小,施工简便,对环境污染小,加固效果好。
2 工程概况
某住宅楼为5层砖混结构,基础采用条形基础,基础以下2.5m 范围内先用素土处理2m,然后采用三七灰土处理到基础底面,厚度为0.5m。
3 场地工程地质条件
该工程位于甘肃省庆阳市陇东黄土塬上。场地内黄土层厚达100m~150m左右,质地均一,具垂直节理。由于长期河流切割,形成塬高谷深,沟壑纵横的地貌景观。该住宅楼场地一部分原为沟谷地带,最大沟深大于30.0m,坡度较大,沟谷呈西北至东南走向。据勘探揭露,场地内地层为:
①填土:杂色,黄褐色,以黄土状粉土为主,含有粉质粘土,上部含有煤渣、碎石、白灰等生活垃圾及建筑垃圾,土质松散,大孔结构,少量植物根系,土质不均匀,局部含有碎石、砖块、姜结石,稍密~中密,稍湿,坚硬~硬塑。层厚为0.8m~33.0m。
②黄土状粉土及粉质粘土:褐黄色,以粉质粘土为主,含少量粉土,均匀性较好,稍湿,稍密~中密,坚硬~硬塑,具虫孔、大孔结构,可见少量白色钙质结膜,偶见蜗牛壳,无摇振反应,干强度中等。层厚0.5m ~10.0m,层顶埋深0.8m ~33.0m。
②-1古土壤:棕红色~红褐色,土质均匀,稍湿,稍密~中密,坚硬~硬塑,团粒结构,垂直节理发育,略呈大孔、虫孔结构,白色钙质结核零星分布,含有姜结石。无摇振反应,稍有光泽,层厚0.8m~4.0m。在②黄土状粉土及粉质粘土层中多处出现。
在勘探深度范围内未见地下水。
4 房屋下沉原因分析
由于该住宅楼基础一半位于原状土地基上面,一半位于回填土地基上面,由于回填土地基后期固结沉降加大,加上地表水浸入到地基中,造成地基土软化,地基承载力降低,使得该住宅楼发生严重的不均匀沉降,导致建筑物墙体多处开裂,建筑物发生严重倾斜,危及该建筑物的正常使用,急需加固处理。
5 建筑物加固处理方案
5.1 压力注浆孔孔位设计
根据场地地质勘察报告和建筑物实际情况,采用梅花状布置压力注浆孔,具体布孔原则如下:
1)压力注浆孔竖排间距为0.7m,横排间距为2.0m;
2)在地基不均匀沉降较大的建筑物下面,压力注浆孔间距可适当加密;
3)在地基不均匀沉降较小的地方,压力注浆孔在墙和柱的基础周围布置。
具体的压力注浆布孔图见图 1。
5.2 注浆压力的确定
在正式施工前,先进行试注浆,根据注浆试验和大厚度湿陷性黄土地区注浆经验,最后确定最终注浆压力不应大于250kPa。
5.3 注浆类型选择
由于水泥—水玻璃速凝浆液结石速度较快、早期强度高,压力产生的抬升力可以使裂缝部分闭合,浆液凝结后既不会因为浆液失水而产生附加沉降,又消除了地基土的湿陷性,迅速起到了加固地基的效果。因此,该建筑物加固压力注浆选用水泥—水玻璃速凝浆液。
5.4 压力注浆浆液的组成
根据注浆试验和大厚度湿陷性黄土地区注浆经验,综合考虑建筑物的特点、施工工期、凝结时间及凝结后强度等因素,压力浆液的水灰比取为0.7∶1 ~1∶1.2,水泥浆与水玻璃的体积比为1∶ 0.5~1∶0.7。
6 建筑加固效果分析
6.1 复合地基静载荷试验分析
建筑物地基加固施工结束28d后,采用复合地基平板静载荷试验,对该建筑物的加固效果进行检测,检测结果分别见图 2,图 3。
由图2可知,荷载加到80kN 时,p—s 曲线为直线,该复合地基处于弹性阶段,压力大于80kN 时,p—s 曲线变为曲线,压力大于400kN时曲线急剧下降,说明压力在80kN ~400kN 时复合地基处于弹塑性阶段,压力大于400kN时复合地基进入塑性阶段。联合图3可知,该复合地基的极限承载力为400kN。
同时,对桩间土进行探井取样,进行室内土工试验,试验结果发现,16m之内桩间土挤密系数和湿陷性系数都满足设计要求。
综上所述,经过压力注浆处理后,该复合地基极限承载力可达到400kPa,复合地基湿陷性消除,地基加固效果显著,能够满足设计要求。
6.2 建筑物压力注浆加固后的变形分析
该建筑物经压力注浆后,在注浆抬升力的作用下,建筑物的裂缝变小,倾斜减小到规范容许的范围之内。鉴于该建筑物持力层的一部分为回填土,因此,在加固结束后两年内,对该建筑物进行了多次的沉降观测,观测结果见表 1。
由表1可知,该建筑物经过压力注浆法处理后,其相对沉降量较小,基本趋于稳定,建筑物的总沉降量在规范允许范围内。
7 结语
1)压力注浆法加固的地基土湿陷性小,可以在湿陷性黄土地区使用。
2)压力注浆法施工设备简单,地基土承载力高、后期沉降变形小,在湿陷性黄土地区既有建筑物加固中有其独特优势。
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