(1)概述。广州某港湾位于南面郊区,岸线长800m,属海漫滩堆积地貌。场地内地层自上而下有第四系人工杂填土(石)层、第四系全新统海相沉积层、海陆交互相沉积层、第四系上更新统沼泽相沉积层、冲洪积层及第四系残积层。为了满足市政工程的需要,须对人工杂填土层及第四系全新统海相沉积层(淤泥)进行地基处理。
人工填土(石):褐红、褐黄、灰褐等色。填石主要为弱~微风化花岗岩,粒径0.1~1.0m,填土主要为杂填土,夹有建筑垃圾及生活垃圾,粒径10~30cm。
第四系全新统海相沉积层:①淤泥:软塑~流塑状态,层厚2.0~5.0m;②淤泥质粗砾砂:分选性差,磨圆度好,层厚0.3~2.7m。各土层的物理力学指标见表6.7。
表6.7 各土层主要物理力学指标
(2)劈裂注浆设计施工。
1)灌浆孔设计。对于表面已有杂填土石且靠近铁路线和既有道路等部位,采用袖阀式劈裂注浆法进行处理,在管线附近位置,注浆顶面的高度控制在管线的基础底面。
①布孔:注浆孔间距纵横向各1.1m,平面上按多排梅花形进行布置。注浆孔采用硬质塑料管,管外径50mm,承受最大压力大于3.0MPa。有现场试验初步确定浆液的扩散半径为0.8m,据此可计算最优排距:取Rm为1.4m,调整浆液扩散半径为:,沿路基横断面共布置n=80排灌浆孔。
②分序钻孔:注浆分次进行,一般分为5次,每次注浆的间隔时间不小于12小时。
③孔深、孔径和钻孔:注浆孔开孔直径110mm,太小则阻力大,易堵塞,垂直精度不大于1%,以保证相邻两注浆孔之间所形成脉浆很好地衔接。
2)浆液的选择。注浆水泥采用425号普通硅酸盐水泥,注浆水灰比按注浆次序有一定调整,依次减少水灰比,水灰比的控制范围为1.0~0.45。为了增加可灌性,在浆液中加入水泥用量0.3%~0.5%的复合型减水早强剂。
3)允许注浆压力与注浆量的确定。
①允许注浆压力:由于浆液的扩散能力与浆液压力的大小密切相关,所以注浆压力提高,可以提高可灌注性,还可以使一些微弱孔隙张开,使软弱材料的密度增加和不透水性得到改善。但是,当注浆压力超过地层的压力和强度时,将可能导致地基及其上部结构的破坏。
允许注浆压力值的确定宜通过现场试验来确定。在缺乏试验资料,或在进行现场注浆试验前需要预定一个试验压力时,可用理论公式或经验数值确定允许值。(www.daowen.com)
式中 T——地基覆盖层厚度;
K——与灌浆方式有关的系数,自上而下则K=0.8;自下而上则K=0.6;
λ——与地层性质有关的系数,可在0.5~1.5之间选择。注浆压力与灌浆期次有关,第一期孔c=1,第二期孔c=1.25,第三期孔c=1.5。
②注浆量:注浆体积(单位长度)V=2240(m3),注浆量Q=V×η×a=2240×0.7×0.8=1255(m3)。
4)钻孔。造孔机械用50型钻机,采用100kg吊锤冲击钻杆挤压路基成孔,孔径110mm,垂直偏差小于1%,要求全段跟套管钻进。灌入封壳料,钻孔到位之后,从钻孔向内注入封壳料。插入塑料袖管到设计深度,待封壳料凝固之后,从钻杆向内注入封壳料。
5)制浆。采用搅拌机湿法制浆,随时测定泥浆重度,控制达到设计要求。水泥和粘土比例为1∶1~1∶5,浆液的稠度即水和干料的比例为1∶1~6∶1,重度一般为1.3~1.6g/cm3,开始用稀浆,待坝基被劈裂后,改用浓浆,重度达到1.6~1.8g/cm3,封孔时采用1.8~2.0g/cm3。
6)注浆。注浆的原则是“稀浆开始,浓浆注浆,分序施注,先疏后密,控制浆量”。要求将注浆管下到距孔底0.5~1.0m处,启动注浆泵,为了防止浆液衍射浆管上返,在射浆管上部或孔口设置一道或多道止浆设施,以便浆液从孔底处压入坝基,劈裂坝基始于注浆孔底部,逐渐向上发展,每次注浆完成后,应提升注浆管,以免孔底堵塞和孔口冒浆,注浆1~2次后可提升注浆管1~2m,最后留下的长度不宜太短。
7)终注和封孔。直观上以“饱、满、实”为度,具体标准是:①进浆量小于5L/min;②总注浆量达到设计进浆量;③注浆压力达到设计最终压力,并能稳定10分钟(此标准适于距地表较深的注浆),达到上述条件之一即可结束注浆。在终注后将孔内清水抽出,然后倒入稠浆封孔,最后用湿混凝土夯实。
(3)效果。注浆结束后,进行现场试验,共抽取4个检测点进行复合地基承载板试验,4个试验点的承载力标准值均大于140k Pa,均满足要求。而且可以得到以下结论。
1)采用劈裂注浆技术处理软土路基其机理明确,设计合理,是消除路基不均匀沉降和提高地基承载力的重要措施之一。
2)经过劈裂灌浆处理后,在路基内形成了密度均匀的连续体,提高了路基的密实度,增强了路基抗渗性能。
3)劈裂注浆具有适用范围广,施工简单,就地取材,工程造价低,经济效益显著的特点。
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