内蒙古某火电厂回填土加固处理方案.pdf

筑龙网 WWW.ZHULONG.COM 内蒙古某火电厂回填土加固处理方案 内蒙古某火电厂回填土加固处理方案 筑龙网 WWW.ZHULONG.COM 一、一、 工程概况工程概况 据介绍，内蒙古某电站配电控制室基础处于回填土（厚度 8m）地基上，下 卧层 8～10m 为粉质粘土，黑色、含有机质，稍软（平均标贯击数 4） 。回填土在 深 0～6m 范围内以砾砂为主， 含有粉土及卵石， 卵石最大粒径 8cm， 在深 6～8m 范围内含有大量毛石，毛石厚度 1～2m。回填时间在 3～4 月份。由于土体密实 度质量和回填土中可能存在冰碛等原因，在上部荷载不是很大的情况下（仅一层 框架结构）即出现较大的整体沉降和差异沉降，最大沉降量达到 26cm，最大不 均匀沉降量达到 20cm。前期进行过加固处理，主要采用灌浆方法，沿基础梁布 孔对回填土层进行加固，灌浆深度 8～10m，灌浆孔距 1.5～2.0m，共灌入水泥干 料约 90 余吨，据现场跟踪监测，基础仍然继续沉降，且沉降量约为 1mm/d，不 能满足设备安全运行的要求。由于前期灌浆工艺和材料不详，目前我们无法评价 前期工作。 按照我们过去的成功经验， 根据工程现状， 我们特提出如下处理方案。 二二 、加固方案、加固方案 根据本工程具体情况地基回填土孔隙率较大，前期补充勘探和加固灌浆钻 孔施工时漏浆严重，结合以前我们所进行的地基加固处理的成功经验，本着节约 造价和安全可靠的原则，我们认为采用稳定性浆液灌浆技术处理本工程是最快 捷、经济、有效的方法。 通过钻孔向回填土层中灌注水泥浆液， 水泥浆液在灌浆压力的作用下向孔的 四周呈径向扩散，由于浆液具有明显的牛顿流体的特性，因此其在压力作用下优 先向土中的薄弱环节进行扩散，并进而填补、置换这些土体空隙，这是灌浆对土 体的第一个作用充填置换。水泥浆液在扩散过程中受到较大的灌浆压力 （1MPa）的作用，浆液将把灌浆压力传递到土体，从而对土体产生挤压作用， 不仅可以提高土体的密实度，从而提高土体的强度和压缩模量，可有效地减少土 体的沉降量，而且可以加速土中水分的排出，从而加快土体的固结，也可有效地 减少土体的沉降。灌浆方法最突出的特点是由于浆液总是向土层中最薄弱的地 方扩散，因此灌浆可以适应不同地层及回填土的不均匀性，可以均匀化地层，从 而有效地减少地层的不均匀沉降。 灌浆技术的核心是材料和工艺，灌浆材料、灌浆方法、灌浆量、灌浆压力 筑龙网 WWW.ZHULONG.COM 等因素对灌浆效果均有大的影响， 地层特性对灌浆材料及施工方法的选用有极大 的关系。 常规的水泥灌浆方法对稠度都是由稀变浓加以控制， 直至达到一定的结束标 准。但对本工程而言，采用常规灌浆将出现不可忽视的弊端由于回填土为充分 夯实，地层孔隙较大，透水性好，浆体流失远，势必造成浆材的严重浪费，材料 利用率低；同时对本工程而言，采用稀浆灌浆后浆体析水量大，结石率低，充填 效果差，灌浆结石的耐久性也值得怀疑。比起常规水泥灌浆，低含水水泥稳定性 浆液具有良好的技术与经济性能。稳定性浆液在通过压力挤入地层后，浆体不会 流失太远，材料利用率高；压力析水时间短，析水少，充填效果好，灌浆结石密 实性好，强度高，灌浆后水泥结石耐久性好。灌浆设备可考虑采用专用的膏浆灌 浆机具。 2.1 灌浆施工工艺 本工程拟采用的灌浆方法可以概括为小口径、孔口封闭纯压式、全孔一 次性稳定性浆液灌注。 1.布孔在充分考虑前期灌浆布孔情况，为保证整体灌浆效果，此次加固 灌浆原则上还是系统布置，目的是通过钻孔灌浆对地基进行全面、整体的探测与 加固，根据实际灌浆施工情况来调整最终布孔位置、间距。初步考虑具体布孔方 式为沿着基础周边内外侧共布置两排孔，三角形对称布置，分序施工。灌浆孔 距为 1.5m，共分两序，局部区域可根据注浆和施工情况布置加密补强孔。如果 因场地等因素对钻孔布置产生影响，无法施灌，应在现场技术人员的指导下，根 据实际情况具体安排。如可考虑在另一侧布置两排孔，按三角形布置，外排为封 闭孔，防止浆液扩散到非加固区，影响灌注效果和造成浪费。两排孔布置的排距 根据实际情况约为 1.5m，孔排距可根据现场实际灌浆情况进行适当的调整。 布孔充分考虑到了灌浆中的“围、堵、挤”原则，在每一片灌浆区域都将体 现这一原则，灌浆的过程是先低压从一序、外围充填灌注，待形成封闭体系后， 再在中间进行较高压力挤密灌浆。在同一排中采用分序灌注，可以充分提高灌浆 压力，使浆液在有效范围内扩散和凝结，减少浆液的浪费，也可有效地提高灌浆 效果和灌浆工效。 2.孔径、孔深钻孔采用 38～42mm 小直径孔，孔深为 8～10m。 筑龙网 WWW.ZHULONG.COM 采用小型、轻便矿用电动岩石钻机或普通地质钻机施钻。采用小孔径钻进 主要是考虑到以下两点1 减少对土体的扰动；2 采用小孔径可以充分利用 围土的自身稳定性，减少塌壁、塌孔事故；如部分孔段仍出现塌孔现象，可采用 水泥浆、粘土浆等进行钻进护壁作业。 3. 灌浆材料 灌浆材料主要根据被灌地层的状况、 灌浆目的， 本着造价低， 易于取材和不易引起不良后果等原则决定。根据以往工程经验，本工程可以采用 水泥灌浆材料，辅以一定的外加剂。采用水灰比为 0.451～0.61 浓水泥浆， 水泥为 P.O.32.5 级普通硅酸盐水泥，可根据实际情况加入 1％～2％减水剂或稳 定剂。其性能指标可参考表 1 所示。 表 1 某普通硅酸盐水泥浆液物理性能表 流变参数 凝结时间（hmin） 编号 水灰 比 比 重 漏斗粘 度（S） 泌水率 （）τ▫paη▫mPas初凝 终凝 1 0.6 1 1.7037 3 12.02 50.1 810 1005 2 0.5 1 1.7846 2 16.61 68.5 735 905 减水剂可使用 UNF-5 型高效减水剂，其基本性能指标见表 2。 减水剂可使用 UNF-5 型高效减水剂，其基本性能指标见表 2。 表 2 UNF-5 减水剂的性能指标 表 2 UNF-5 减水剂的性能指标 含水率 （） pH 值 氯离子含量 （） 硫酸钠含量 （） 总碱量 （Na2O0.658 K2O） 水泥净浆 流动度（cm） ≤6 81 ＜1 ≤2.0 2～8 ＞22 根据大量的室内试验和工程实践，采用水灰比 11 以上稀浆进行灌注的主 要原因是由于稀浆的流变参数值较小，灌浆压力沿程衰减较慢，可以保证浆液在 较小的裂隙或孔隙中扩散范围较远， 因此在岩体灌浆中提倡使用稀浆或要求采用 稀浆开灌，但一般不使用 21 以上的稀浆。但是，采用稀浆灌注对灌浆效果的 影响也是显著的，由于水泥水化所需要的水分仅有 0.3 左右，因此稀浆中大量的 水分需要排除，这就可能带来两个影响1 稀浆析水后必然产生收缩，如 11 的稀浆的析水率高达 30％以上，因此水泥浆液凝固后体积只有 70，必将留下 筑龙网 WWW.ZHULONG.COM 较大的空隙，导致地层进一步沉降。2 浆液析出的水会留在土土层中，使土的 含水量增大，土的压缩系数减少，使土层的可压缩量增大。 我们在本次工程中拟采用浓浆灌注， 可以通过掺加减水剂提高浆液的流变参 数，增加浆液的流动性，同时减少孔排距，使浆液的要求扩散半径减少，从而达 到使用浓浆的目的。 4.灌注工艺成孔后根据地层情况一般采用孔口封闭、不分段的全孔灌注。 对于吃浆地层，采用 0.61 的浆液开灌，根据吃浆情况逐级变浓。若采用 0.451 的浆液仍不能结束灌浆，可掺加速凝剂或稳定剂结束灌浆。 对于不吃浆地层，可根据地层和灌浆情况选用劈裂注浆、二次注浆等工艺进 行灌注。劈裂注浆要求孔口封闭良好，可采用孔口模袋止浆技术或者孔口灌注砂 浆或速凝浆液进行孔口止浆。二次注浆要求在孔内插入两根灌浆管（包括一次注 浆管和二次注浆管） ，先采用低压、全孔灌注方式对一次注浆管进行灌注（此时 二次注浆管应采取有效措施封闭，防止浆液串入二次注浆管） ，待水泥强度达到 20％～30％的 28 天强度后，再对二次注浆管进行高压灌注。 5.灌浆压力为将浆液输送到预定范围的地层孔隙里，就必须给以一定的 压力。压力越大，浆液在一定裂缝或孔隙系统里的运行距离（即充填范围）就会 越大。同时，较高压力可以使地层受到挤压，增进密实性，减小变形，提高地基 承载力。 但是如果使用的压力过大， 就会使浆液流串到不需要的地方， 造成浪费。 过高压力的灌浆，还容易引起地面抬升，影响其上的建筑物。所以，要为灌浆选 定一个适宜的压力。此压力既要保证地层空隙得到充分的灌注，又要不给地层带 来不利影响。 这种适宜的灌浆压力必须根据地基和建筑物的具体条件并结合所用 浆液等情况来综合确定。 本工程加固一序孔、外排孔拟采用 0.2～0.3MPa 的灌浆压力，二序孔、内排 孔采用 0.3～0.5MPa 的中等灌浆压力。首先是要满足浆液的扩散半径，保证各灌 浆孔间最终灌浆的浆液能相互搭接，保证不出现漏灌地段；由于本地层孔埋深较 浅，且没有上覆盖重，若采用过高的灌浆压力，可能导致地面过分抬动，严重时 可能破坏建筑物基础或出现窜、冒浆现象，造成浆液不必要的浪费。 6．结束标准①若没有明显的串、冒、跑浆现象，应尽量达到结束灌浆压 力，以保证浆液的扩散半径，并希望在一定的灌浆压力能对地层起到挤密、压密 的效果，提高地基的承载力和均匀化地层的目的。② 若产生串、冒、跑浆现象， 在采取间歇、 止浆等有效措施无效后， 结束， 待凝后在附近钻孔进行补强。 ③ 若 筑龙网 WWW.ZHULONG.COM 地面或地上建筑物产生有害抬动， 出现裂缝等现象， 在采取限压限量措施无效后， 应停止灌注，待凝后在附近钻孔进行补强灌浆。 7.灌浆次序根据布孔情况，先灌注一序孔、外排孔，再灌注二序孔、内排 孔。分序的目的是根据压力灌浆的逐渐加密原则，以保证灌浆的效果。 8. 抬动观测在灌浆前后进行高程测量，以记录灌浆中地层的抬动情况， 并在灌浆过程中适时抽查地表和地上建筑物的抬动情况，一旦发生有害抬动，应 立即采取限压、限量的措施减少抬动，若抬动严重，应停止灌浆施工作业，结束 本段灌浆，待凝后再进行补强灌注。 2.2 特殊情况处理 2.2 特殊情况处理 1.灌浆过程需时刻注意压力和流量的关系，如发现无压状态下，流量过大或 常压下流量突然增大，应停止灌浆，查明原因后再继续施工。 2.钻孔时如遇塌孔可视情况分段灌浆。即在塌孔时先灌上段，浆材初凝后再 灌扫孔，向下钻进至设计深度，再进行下一段灌浆。 3.如钻孔过程中遇到较大卵石或石块等无法成孔时，与监理、现场技术人员 商量后可在附近位置重新钻孔。 4.若发生窜孔冒浆及地表抬动等情况，可降低压力或采用间歇灌浆。 5.如遇特殊情况，经技术人员研究，浆材配比、灌浆压力及灌浆结束标准可 作适当调整，但调整是以确保灌浆质量为原则。 三、施工人员组成及组织管理三、施工人员组成及组织管理 略 四、施工进度计划四、施工进度计划 本工程计划工期为 20 天，具体安排如下 1.人员设备进场施工前的准备工作占用工期 3 天； 2.开孔、钻孔、埋管、注浆、封孔施工 14 天； 3.效果检查，局部加密孔 2 天； 4.现场清理、退场占用工期 1 天。 五、施工方法五、施工方法 5.1 开工前准备开工前准备 筑龙网 WWW.ZHULONG.COM 1． 做好人员组织工作； 2． 对施工场地进行总体规划，灌浆设备位置、电源、水源布线等等。 3． 安排机械设备进场、安装、调试。 4． 落实所用材料供应渠道，对所用材料严格检查，保证达到国家认可的合 格标准。 5． 对全体施工人员进行技术和安全交底。 6． 开工前联络好业主、甲方、监理等各方关系，为施工创造条件。 5.2 施工流程 5.2 施工流程 1. 测量定位按照设计孔位进行测量放线，并复核孔距，标明孔号。局部需 要调整的钻孔可根据现场实际情况，在现场技术人员的指导下进行调整。 2.钻孔采用小型轻便矿用钻机成孔。小型矿用钻机体积小，成孔效率高。 a、根据工程地质特点，本工程钻孔施工采用小型轻便矿用钻机成孔，施工 前先调整角度。 b、钻孔深度达到设计孔深。 c、钻孔完成后，应立即拔出钻杆，放入灌浆管。 3.下管成孔后立即下设灌浆铁管，灌浆管距孔底 20～30cm，上口套扣连 接灌浆泵。 4.孔口封闭孔口用麻丝塞紧，如冒浆可用速凝砂浆封堵。 5.浆液配制用双筒 200L 专用快速搅拌筒，搅拌时间不小于 5min，对所灌 注的浆液进行过滤，浆液水灰比为 0.5～0.6，加 1％～2 的减水剂。 5.灌浆采用 40/200 高压泵或浓浆泵进行，压力逐渐升高，达到终止灌浆 条件时结束。 a、采用普硅 P.O32．5 水泥，水泥浆水灰比为 0.5～0.6 的纯水泥浆，必要时 可掺入 1％～2 的减水剂。 b、注浆浆液应搅拌均匀，随搅随用，浆液在初凝前用完，并严防石块或杂 物进入浆液。 c、注浆作业开始和中途停止时间较长，再作业时用水或稀水泥浆润滑注浆 泵及注浆管路。 六、主要机械、材料及水电计划 六、主要机械、材料及水电计划 筑龙网 WWW.ZHULONG.COM 6.1 主要机械设备表 6.1 主要机械设备表 序号 设备名称 型号及规格 数量 检修情况 1 轻便矿用钻机 JZ-300 2 良好 2 灰浆搅拌机 WJG80-1 1 良好 3 灌浆泵 40/200 或螺杆泵 2 良好 4 漏斗粘度计 － 1 良好 5 比重秤 － 1 良好 6 其他设备 若干 良好 6.2 主要材料及用量表主要材料及用量表 序号 材料名称 规格 单位 数量 1 水泥 P.O32.5 t 200 2 灌浆管 m 若干 3 减水剂 UNF-5 Kg 200 4 速凝剂或稳定剂 --- 若干 6.3 施工期水、电计划施工期水、电计划 本工程工期紧张，施工强度密集，初步测算用电容量 30KVA，水供应量 10m3/h。 七．施工技术力量及工作基础 七．施工技术力量及工作基础 略