地基基礎(chǔ)加固注漿
注漿加固法(grouting)是利用液壓、氣壓或電化學(xué)原理,把某些能固化的漿液注入土體孔隙或巖石裂隙中,將原來松散的土粒或裂隙膠結(jié)成一個整體,能顯著改善土的物理學(xué)性能及水理性能的一種加固方法。
注漿法(亦稱灌漿法)是由法國工程師1802年首創(chuàng)。隨著水泥的發(fā)明,水泥注漿法廣泛地應(yīng)用于建筑工程中。1886年出現(xiàn)了化學(xué)灌漿法,從此以后,灌漿材料及灌漿技術(shù)逐漸得到改進和發(fā)展,應(yīng)用范圍也逐漸擴大。現(xiàn)在,注漿法已廣泛應(yīng)用于房屋地基加固與糾偏、鐵道公路路基加固、礦井堵漏、壩基防滲、隧道開挖等工程中。工程應(yīng)用注漿法加固的主要內(nèi)容如下:
漿液材料注漿加固中所用的漿液是由主劑(原材料)、溶劑(水或其他溶劑)及各種外加劑混和而成，通常所指的灌漿材料是指漿液中所用的主劑。灌漿材料常分為粒狀漿材和化學(xué)漿材,而按材料的不同特點又可分為不穩(wěn)定漿材、穩(wěn)定漿材、無機化學(xué)漿材及有機化學(xué)漿材四類。
注漿加固機理
注漿法加固和改良土體主要有以下三種作用
一、化學(xué)膠結(jié)作用
不論是料狀漿材或化學(xué)漿材,都具有能產(chǎn)生膠結(jié)力 的化學(xué)反應(yīng),把巖石或土粒粘在一起,從而使巖土的整體結(jié)構(gòu)得到加強。
二、惰性充填作用
填充在巖石裂隙及土體孔隙中的漿液凝固后,因具有不同程度的剛性和強度而能改變巖層及土體對外力的反應(yīng)機制。使巖土的變形受到約束。
三、離子交換作用
漿液在化學(xué)反應(yīng)過程中,某些化學(xué)劑能與巖山中的元素進行離子交換,從而形成物理力學(xué)性質(zhì)更好的物質(zhì)。
注漿加固設(shè)計
注漿加固設(shè)計內(nèi)容主要包括以下幾個方面:
一、注漿標準
指設(shè)計者要求地基注漿后應(yīng)達到的質(zhì)量指標, 隨著加固目的和要求的不同而變化。例如對于濕陷性黃土首先要求消除其濕陷性;而對于雜填土或軟土則要求提高地基承載力和降低壓縮性;
二、灌漿材料
包括漿材種類和漿液配方設(shè)計;
三、加固范圍
包括加固深度、長度和寬度;
四、漿液有效加固半徑
指漿液在設(shè)計壓力下所能達到的灌注孔中心至有效加固體邊緣的平均距離;
五、根據(jù)漿液有效加固半徑和灌漿體設(shè)計厚度,確定合理的間距、排距和排數(shù);
六、注漿壓力
規(guī)定不同深度的允許最大灌漿壓力,既要盡可能擴大有效加固半徑,又要以不破壞地基或上部結(jié)構(gòu)為原則。
注漿質(zhì)量檢驗
注漿效果評估可通過靜力或動力角探試驗確定加固土密實度及強度的變化,鉆孔取樣測定加固土體的抗壓強度,開挖量測加固土體外形尺寸,靜載荷試驗或浸水載荷試驗確定加固土體承載力及濕陷性消除效果等。必要時還可通過鉆孔彈性波試驗測定加固土體動彈性模量和剪切模量,或用電探法與放射性同位素法測定漿液注入范圍等。
基礎(chǔ)灌漿加固
當(dāng)基礎(chǔ)由于機械損傷、不均勻沉降或凍脹等原因引起開裂或損壞時，可采用灌漿（亦稱注漿)法加固基礎(chǔ) 施工時可在基礎(chǔ)中鉆孔,注漿管的傾角一般不超過60度,孔徑應(yīng)比注漿管的直徑大2-3mm,在孔內(nèi)放置直徑25mm的注漿管,孔距可取0.5-1.0m。對單獨基礎(chǔ)每邊打孔不應(yīng)少于2個,漿液可由水泥漿或氧樹脂等制成,注漿壓力可取0.2-0.6Mpa,當(dāng)15分鐘內(nèi)水泥漿未被吸收則應(yīng)停止注漿,注漿的有效直徑約為0.6-1.2m。對條形基礎(chǔ)施工應(yīng)沿基礎(chǔ)縱向分段進行,每段長度可取2.0-2.5m。對有局部開裂的磚基礎(chǔ),當(dāng)然也可采用鋼筋混凝土梁跨越加固。
加大基礎(chǔ)底面
當(dāng)既有建筑的基礎(chǔ)產(chǎn)生裂縫或基底面積不足時,可用混凝土套或鋼筋混凝土套加大基礎(chǔ)。當(dāng)原條形基礎(chǔ)承受中心荷載時,可采用雙面加寬;對單獨柱基礎(chǔ)加固可沿基礎(chǔ)底面四邊擴大加固。當(dāng)原基礎(chǔ)承受偏心荷載時,或受相鄰建筑基礎(chǔ)條件限制、或為不影響室內(nèi)正常使用時，可用單面加寬基礎(chǔ)。當(dāng)采用混凝土套式鋼筋混凝土套時,應(yīng)注意以下幾點施工要求:
一、為使新舊基礎(chǔ)牢固聯(lián)結(jié),在灌注混凝土前應(yīng)將原基礎(chǔ)鑿毛并刷洗干凈,再涂一層高標號水泥砂漿,沿基礎(chǔ)高度每隔一定距離應(yīng)設(shè)置錨固鋼筋;也可在墻腳式圈梁鉆孔穿鋼筋,再用植筋膠填滿,穿孔鋼筋須與加固筋焊牢。
二、對加套的混凝土或鋼筋混凝土的加寬部分，其地上應(yīng)鋪設(shè)的墊料及其厚度，應(yīng)與原基礎(chǔ)墊層的材料及厚度相同,使加套后的基礎(chǔ)與原基礎(chǔ)的基底標高和應(yīng)力擴散條件相同和變形協(xié)調(diào);
三、對條形基礎(chǔ)應(yīng)按1.5-2.0m劃分成許多單獨區(qū)段，分別進行分批、分段、間隔施工，絕不能在基礎(chǔ)全長挖成連續(xù)的坑槽和使全長上地基暴露過久，以免導(dǎo)致地基土浸泡軟化，使基礎(chǔ)隨之產(chǎn)生很大的不均勻沉降。
基礎(chǔ)加深
如經(jīng)驗算原地基承載力和變形不能滿足規(guī)范要求時,除了可采用將基底加寬外,尚可將基礎(chǔ)落深在較好的新持力層上的托換加固方法。這種托換加固方法國外稱為墩式托換(Pier Underpinning),亦有稱坑式托盤(Pier Underpinning)。墩式托換適用于土層易于開挖;開挖深度范圍內(nèi)無地下水,或雖有地下水但采取降低地下水位措施較為方便者,因為它難以解決在地下水位以下開挖后會產(chǎn)生土的流失問題,所以一般坑深和托換深度一般都不大;既有建筑物的基礎(chǔ)最好是條形基礎(chǔ),亦即該基礎(chǔ)可在縱向?qū)奢d進行調(diào)整起梁的作用。
墩式托換的優(yōu)點是費用低、施工簡便，由于托換工作大部分是在建筑物的外部進行，所以在施工期間仍可使用建筑物。缺點是工期較長；由于建筑物的荷重被置換到新的地基土上，對被托換建筑物而言，將會產(chǎn)生一定附加新的沉降，這是類似于其他托換方法而不能完全避免。
錨桿靜壓樁
錨桿靜壓樁是錨桿和靜力壓樁兩項技術(shù)巧妙結(jié)合而形成的一種樁基施工新工藝,是一項地基加固處理新技術(shù),加固機理類同于打入樁及大型壓入樁,受力直接和清晰。但施工工藝既不同于打入樁,也不同于大型壓入樁,在對施工條件要求及"文明清潔施工"方面明顯優(yōu)越于打入樁及大型壓入樁。其工藝是對需進行地基基礎(chǔ)加固的既有建筑物基礎(chǔ)上按設(shè)計開鑿壓樁孔和錨桿孔,用粘結(jié)劑埋好錨桿,然后安裝壓樁架與建筑物基礎(chǔ)連為一體,并利用既有建筑物自重作反力,用千斤頂將預(yù)制樁段壓入土中,樁段間用硫磺膠泥或焊接連接。當(dāng)壓入深度達到設(shè)計要求后,將樁與基礎(chǔ)用膨脹混凝土澆注在一起,樁即可受力,從而達到提高地基承載力和控制沉降的目的。既有建筑物地基基礎(chǔ)加固采用錨桿靜壓樁工法,主要可用于托換加固和糾偏加固工程中。工程實踐表明,加固工程中使用該工法與其他工法相比,具有以下明顯優(yōu)點:一、保證工程質(zhì)量二、做到文明清潔施工三、施工條件要求低四、對既有傾斜的建筑特別在完成難度很大的工程中,顯示出了無比的優(yōu)越性。
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