关于加固污水提升泵站地基的方法分析-电器技术问题解答-天津奥特泵业有限责任公司

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电器技术问题解答 => 关于加固污水提升泵站地基的方法分析

发布日期：[2017-12-22] 共阅[4633]次

一，工程概况
　　玉屏桥污水泵站是南平市区污水提升的中心枢纽泵站，建设
地点位于玉屏山大桥左侧的闽江河岸边660m高程（黄海高程，下
同）平台上。
　　该工程地勘报告揭示：场地土层自上而下为杂填土层（厚度
35m~40m），粉质粘土层（厚度26m~36m）和卵石层（厚度
53m~75m）组成。原设计考虑到施工期间闽江建溪水位较高，地基
土无法采用换填处理，根据南平市当地实际施工经验，采用钻孔
灌注桩基础方案。但在开工后发现轴桩基共5根全部位于浆砌旧城
墙身及墙址交接处，规划要求泵站外侧必须保留4m宽的防洪通
道。受场地条件限制，泵站无法外移避开旧城墙。
　　我们经过仔细分析，确认只要对杂填土层进行处理使之承载
力达到130kPa即可满足上部荷载对地基土承载力的要求。经与相
关单位反复协商并征得设计单位同意，决定对该泵站地基进行注
浆加固处理：轴孔桩取消，轴已施工的桩基不与设计结构底板连
接，同时先施工泵站C25钢筋砼底板（厚度为800mm），待泵站底
板施工完毕，再对地基粉质粘土层顶面以上的杂填土层及旧城墙
坡面进行注浆加固。这主要是基于杂填土孔隙大，可注性好，注
浆后其力学强度，抗变形能力和均一性会有所提高。
　　二，本工程地基压力注浆加固机理
　　注浆技术是利用一定的压力注入浓度较大的水泥浆。使水泥
浆渗入土体孔隙。随着土层孔隙水压力升高挤压土体，直至出现
剪切裂缝，产生劈裂，浆液随之充填裂缝。形成浆脉，使得土体
内形成新的网状骨架结构。浆脉在形成过程中由于占据了土体中
一部分空间，加上土层内孔隙被浆液所渗透，从而将土体挤密。
构成了新的浆脉复合地基，改善了土体的强度和防渗性能，也改
变了土体物理力学性质，从而提高了软土地基的承载力。
　　就本泵站工程而言，地基压力注浆是通过压浆泵，注浆管将
水泥浆液均匀注入杂填土土层中，以填充，渗透和挤压方式，驱
走颗粒间的水分和气体并占据其位置，硬化后将岩土胶结形2010
年3期总第141期林健压力注浆技术在加固污水提升泵站地基中的
应用108成一个强度大，压缩性低，抗渗性强，稳定性良好的新岩
土体。
　　三，注浆设计参数要求及实际调整
　　1）设计要求注浆后，杂填土承载力标准值要求达到130kPa.
　　2）浆材及配比设计：浆材采用强度等级为P0325普通硅酸盐
水泥和水玻璃的双液混合浆液，水灰比通常为06~ 15，试验孔注
浆用水灰比调整为：第一注浆段为06，第二注浆段为09.
　　3）浆液扩散半径（r）：由于杂填土均一性差，其孔隙率，
渗透系数变化大，因而仅用理论公式计算浆液扩散半径显然不甚
合理，现据大量的经验数据，暂定r值为15m.在现场进行注浆试验
后进一步调整r值。
　　4）注浆孔间距：根据该泵站工程实际情况，为使被加固土体
能在平面和深度范围内连成一体，纵横孔距均取10m，呈梅花形布
置。
　　5）注浆孔深设计要求：孔深35m~40m，以孔口到粉质粘土层
面为准。
　　6）注浆量确定：注浆量主要与注浆对象的体积v，土的孔隙
率n和经验系数k值有关，本工程注浆量依据Q=k.v.n公式，理论估
算杂填土层单位吸浆量为0.35m3.由于杂填土均一性差，孔隙变化
大，理论耗浆量不定，故不单纯用理论耗浆量来控制，同时还按
耗浆量降低率来控制，即孔段耗浆量随注浆次序的增加而减少。
既有地基中，浆液注入率为15%~20%，注浆流量可取7~15L/min.
　　7）注浆压力：由于注浆压力与土的重度，强度，初始应力，
孔深，位置及注浆次序等因素有关，而这些因素又难以准确地确
定，因而本次注浆的压力通过注浆试验来确定。根据有关规范及
类似工程的经验，暂定注浆压力在第一，第二注浆段注浆时分别
为0.1MPa~0.2MPa，0.3MPa~0.4MPa，在注浆过程中再根据具体情
况再作适当的调整。
　　8）注浆结束标准：在一定的压力下注浆，孔段吸浆量小于
0.6L/min，延续30min即可结束注浆，或孔段单位吸浆量大于理论
估算值时也可结束注浆。
　　四，本工程注浆施工要点
　　正式施工前着重做好注浆试验工作，调整注浆压力，浆液扩
散半径，孔距和排距后及时将孔位放样至实地，同时应选择合适
的施工设备机具。
　　（一）本工程注浆施工工艺：
　　1，施工顺序：采用二台机同时钻孔作业，根据现场施工条
件，工程地质条件和注浆方法等，施工顺序采取从河边挡墙开始
往旧城墙方向进行。
　　2，施工程序：成孔#安放注浆管并孔口封堵#搅浆#注浆#待凝
#成孔#安放注浆管并孔口封堵#搅浆#注浆#封孔。
　　（二）施工技术要点
　　（1）成孔：钻头（110mm）对准孔位后，采取冲击成孔的方
法钻进。在杂填土中钻进时，若孔壁不稳，可下入导管护壁；当
钻进到粉质粘土层时，下入导管护壁，然后采取捞砂筒取砂成孔
的方法直至下卧粘性土层。
　　（2）灌入封闭泥浆，当钻孔到设计深度后，从钻孔内灌入封
闭泥浆。插入塑料阀管到设计深度。阀管下端部有管塞，管中应
逐段加入清水，以增加重量，减少弯曲。待封闭泥浆凝固后，在
塑料阀管中插入双向密封注浆芯管进行注浆。待注浆完毕用清水
冲洗塑料阀管中的残留浆液，以利下次重复注浆。
　　（3）搅拌：先往搅拌浆筒内注入预定的水量并开动搅浆机，
再逐渐加入P0325普通硅酸盐水泥直到预定的用量，搅拌附图三
3min~5min后将浆液通过过滤网流到储浆筒内待注。
　　（4）注浆：注浆顺序按跳孔间隔注浆方式进行，并采用先外
围后内部的施工方法。由于上部有800mm厚的钢筋混凝土结构底
板，注浆可采用自上而下孔口封闭分段纯压式注浆方法，即自上
而下钻完一段灌注一段，直到预定孔深为止。注浆段的长度以杂
填土厚度来确定；注浆压力采取二次或三次升压法来控制，即注
浆开始采用低压（小于0.1MPa）或自流式注浆。对杂填土而言，
当吸浆量较大时采取间歇注浆或用砂浆灌注，终注时的压力要达
到设计值；注浆结束标准严格按设计执行。
　　（5）封孔：注浆结束后及时封孔，即第二注浆段注浆结束过
半小时后，排除孔口封堵物，再往孔内投入砂石直到水稳层顶
面，过24h后，若浆液下沉，再补充浆液至水稳层顶面。
　　五，本工程在特殊情况下的技术处理措施
　　（1）在实际注浆过程中，发现地表有少量浆液冒出，河边挡
墙也有冒浆现象，我们经过仔细观察并采取如下控制性措施：降
低注浆压力，同时提高浆液浓度，有时加掺砂或水玻璃；
　　限量注浆，控制单位吸浆量不超过30L/min~40L/min或更小一
些；采用间歇注浆的方法，即发现冒浆就停止注浆，间隔时间约
15min左右。
　　（2）在注浆过程中，当浆液从附近其他钻孔流出即串浆，采
取如下方法处理：加大第次序孔间的孔距；在施工组织安排上，
适当延长相邻两个次序孔施工时间的间隔，使前一次序孔浆液基
本凝固或具有一定强度后，再开始后一次序钻孔，相邻同一次序
孔不要在同一高程钻孔中注浆；串浆孔若为待注孔，采取同时并
联注浆的方法处理，如串浆孔正在钻孔，则停钻封闭孔口，待注
浆完后再恢复钻孔。
　　六，注浆效果分析，检验
　　（一）对注浆施工记录资料分析本次注浆施工共完成注浆孔
85个，计343m，共注入水泥1203t，平均每孔注入水泥1412t，平
均注入水泥035t/m，靠河边一侧单位孔耗浆量比靠旧城墙一侧
大，并且泵站底板外侧土面上抬数厘米。从总注入量和单位注入
量数据分析，受注段土体空隙均有大幅度地降低，表明该施工段
杂填土层的可注入性较好。
　　（二）对注浆效果进行检验
　　1，探槽开挖查验及钻孔取芯，标贯试验通过探槽开挖查验：
杂填土层空隙中可见大量的呈带状，片状的水泥结石，表明注浆
区内的杂填土层空隙得到了较好充填。监理单位于注浆施工结束
28天后，在注浆区内任意选择了六个注浆点，委托有资质的专业
检测单位进行钻孔取芯和标贯试验。取出芯样显示：杂填土中水
泥结石与地基土体胶结紧密；土体由原来的松散状态变为密实状
（e=0656），土工试验也说明密度有所增加。标贯试验表明：经
注浆后的杂填土较为密实，平均击数大于11击；多数因遇凝固的
水泥浆打不下去，由此可见注浆区杂填土层力学性能得到极大改
善。
　　2，复合地基压板载荷试验
　　为进一步探明玉屏桥污水泵站地基经注浆后承载力变化情
况，设计单位在泵站底板周边注浆区选择了4个有代表性的点位
（如下表说明），提出进行地基压板载荷试验（承压板面积
05m2）。要求在试验坑顶面加载达260Kpa即满足设计要求后便停
止加载（基础已有9根孔桩）并进行观测，显示加载后沉降量变化
范围为47mm~72mm，平均沉降量为595mm.试验表明地基土尚未达极
限破坏状态，同时也验证了地基杂填土层经注浆后复合地基承载
力标准值完全达到设计要求。
　　七，结束语
　　1，由于泵站位于闽江河边，地下水位较高，设计和监理方原
先担心注浆效果不理想，注浆后地基承载力仍然不足，而且会导
致日后泵站沉降不均匀。但实际上地基经注浆加固后，承载力完
全达到设计要求，费用也相应较低。在该泵站投入使用一年后再
次进行观测，各观测点沉降量均在7mm范围内，完全满足使用要
求。
　　2，地基加固处理的方法有很多（如基础大开挖换填等），从
本污水泵站工程实际情况出发，我们采用了切合实际的注浆施工
方案，在施工质量和处理效果上是好的，地基承载力和稳定性得
到了较大的提高，做到了技术上可行，经济上合理。极大地减少
了环境污染问题，而且具有不受地下障碍物影响等优点，值得在
类似工程中推广应用。
　　3，注浆技术的关键是注浆参数的选择和调整，浆材配比和注
浆工艺，而注浆参数的选择是一个复杂的问题，只有通过现场试
验才能确定，并根据具体情况及时调整。


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