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 about

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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[1584]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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