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岩土研究院

工程实例-家属楼水泥浆水玻璃混合注浆加固

277 2022-01-24 10:56:23

一、工程概况。

甘肃省粮食局家属楼位于兰州市会馆巷,六层,建筑结构型式为内板外砌,灌注桩基础。该楼1982 年建成,还未交工即发现有轻微裂缝,后又因室外上水管道破裂,大量自来水(浦水量达 700m³)浸入地基,加速了地基不均匀沉降的发展,使得房屋部分结构遭受严重损坏. 地梁断裂,最大裂缝宽达10mm,门窗启闭受阻,影响房屋正常使用。

事故原因是由于建楼前未进行工程地质勘察,灌注桩施工时.将粘土夹石填土层误认为是天然卵石层、致使部分灌注桩坐落在人工填土层上,该层土结构松散,具有湿陷性及高压缩性,当桩顶荷载达到一定数值时,建筑物必然产生较大沉降,加上被水浸湿地基产生严重湿陷,使不均匀沉降急剧增大,从而导致结构破坏。

二、工.程地质条件

事故发生后进行的工租地质勘察香明。该场地地层组成自上而下为,1.杂填土层∶厚2.40~3.00m,包含旧房条形砖石基础;

2.人工回填粘土层∶厚0.30~3.80m,含卵石量25%~30%,局部有大块孤石。该层土结构松散,压缩性较高,并具有湿陷性;

3.人工回填砂卵石层∶厚0.30~1.20m,卵石分选差,粒径一般大于50mm,砂为自色石英砂,较松散;

4.天然卵石层∶厚1.65~2.80m,埋深2.75~6.20m。分选好,密实,卵石层而由西向东、由北向南倾斜,其承载力标准值为 500kPa;5.第三纪红色砂岩∶承载力标准值为350kPa。三、加固方案

经比较,认为采用注浆法加固桩端下及桩侧的填土层较为适宜,它可消除土的湿陷性,减小压缩性,提高地基承载力。由于建筑物下有旧的废弃砖石基础,人工填土中又有卵石及大块孤石,故打管施工无法进行,只得采用人工挖孔埋管一次全孔注浆。该地基情况较为复杂,桩端持力层填土均匀性差,孔隙比大,如单纯灌注化学浆液,则流失量大,加固范围不易控制,故选用水玻璃和水泥浆先后灌注的方法。按一般原理,应先灌注填充性的颗粒浆材,后注溶液型浆材,但由于桩端土应力大,先注水泥浆由于硬化速度慢,可能会出现较大附如沉降。因此,先采用加气硅化法低压慢速灌注,利用其速凝早强的特点,提高桩端土的粒间接触强度,然后再注水泥浆以填充孔隙,加速硬化,这样对减少柱端高应力区土的附加沉降有利。

四、注浆试验

试验目的是为了确定适宜的注浆工艺参数和合理的浆液配方。本次试验共作两个试验孔;1 号孔采用水泥浆+碳酸气硅化法,水泥浆的水灰比为0.65,水玻璃浓度为 25°Be 并加二氧化碳气;2号孔水泥浆水灰比为0.5,水玻璃浓度为 30°Be再加二氧化碳气。为改善水泥浆的流动性,配浆时加 2%的悬浮剂。试灌工艺如下∶

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五、注浆设计与施工

(一)注浆设计

该建筑物共四个单元.根据填土分布情况,重点加固范围为--、四两个单元。一单元所有灌注桩全部加固,四单元加固80%的桩。根据试验结果并结合事故实际情况,,在施工时对注浆工艺参数作了局部调整,具体数据为∶

1.浆液材料 水泥浆水灰比为0.5~1.0水玻璃浓度为25°Be 并加二氧化碳气;

2.注浆压力 水玻璃注入压力小于或等于200kPa,水泥浆注入压力为800~1100xPa。

水玻璃定量注入,水泥浆饱和灌注,注浆稳定标准以压力控制;

3.注浆管布置∶为保证桩尖持力层受浆.每开挖孔设两根注浆管(一根垂直、一根倾斜),具体布置见图4.8-8。为了增加水泥浆的和易性,防止沉淀,在浆液中加人悬浮剂(F.D.N)0.8%~1.0%。加人后搅拌均匀即可灌注。按每100kg 配料计算,每桶加水剂F.D.N 2.4~3.0kg。

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(二)注浆施工

注浆施工顺序为∶挖孔→埋管→斜管灌注(加固桩尖土)CO2→水玻璃→CO,→风(700kPa)→水泥浆(稳定压力 1100kPa)→直管灌注水泥浆(压力 700~1100kPa)→风→水玻璃(200kPa}→清孔及封底。

1.成孔时,每孔必须挖至桩底下 500mm,如 500mm 以下不是人工填筑的卵石时,继续下挖至卵石白砂处为止。埋管顺序是孔底回填土 300mm 放直管,然后分层回填至桩底下300mm,放斜管,管端直插桩底,再分层回填到斜管上缘 100cm.左右浇注混凝土封顶,封孔混凝土厚度 h≥1.0m。浇注混凝土 24 小时后方可注浆。

2.灌注水玻璃的泵用后立即用清水冲洗,灰浆泵注浆后立即用风将管内的浆液顶出、然后再用清水冲洗管路。

由于各桩尖下软弱土层厚度不等(0.10~2.50m),因而每桩注浆量也不同。考虑到填土的不均匀性,用额定注浆量法质量不易保证,所以改为以压力为稳定标准。不同浆液采用不同的压力标准,不管注浆多少(堵管情况例外),其稳定压力保持不变,确保注浆质量。

该建筑物地基加固共施工注浆孔100个,耗用水玻璃 50t,水泥 681,二氧化碳气0.5t。六、加固效果

加固后对建筑物进行了沉降观测并取样测定加固体强度∶

(一)沉降观测

该建筑物加固前无沉降观测资料,加固过程中观测到的附加沉降值仅1mm。加固完成后3个月沉降观测增量值为-0.5~+1.5mm.平均沉降增量仅0.2mm,表明建筑物沉降已基本稳定。

(二)加固体强度及加固范围

加固后对两个注浆孔进行了开挖探查,取加固后填土作无侧限抗压强度试验。试验结果示于表4.8-8。

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