论文部分内容阅读
摘 要：近年来，随着社会经济的快速提升，我国建筑工程规模不断扩大。在施工时，很多情况下会因为工程勘察不到位，结构设计不合理，施工环境没有全面掌握而导致地基承载力不足，无法承受建筑的自身压力，从而使开裂、倾斜甚至塌陷等问题出现在建筑物体上。而压密注浆技术通过多年的实践，已经基本成熟，因其具有的特殊优势而被广泛应用于建筑工程中，压密注浆技术能够使承载力得到有效提高，使沉降得到控制，从而对地基起到了很好的加固作用。本文主要围绕压密注浆的相关概念，详细分析了在地基处理中压密注浆技术的应用，希望能够给今后的地基处理提供帮助。
关键词：压密注浆；地基处理；应用
一、压密注浆的相关概念
压密注浆是利用较高的压力灌入浓度较大的水泥浆或化学浆液，注浆开始时浆液总是先充填较大的空隙，然后在较大的压力下渗入土体孔隙。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装骨架结构。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，同时也改变了土体物理力学性质，提高了软土地基的承载力。压密注浆法有以下特性：一是因使用的是坍落度很小且不流动的惰性浆材，故注入的浆材不会象劈裂注浆效果那样随意乱窜，可基本在预定加固部位形成均匀的固结体；二是漿材在注入过程中压缩周围土体，使土层密度加大，承载力得到提高；三是浆材坍落度小，配比时可按建筑物承载力需求任意设定形成的固结体强度均匀，可作为桩基使用；四是占用场地小，可满足场地狭窄的既有建筑物室内施工；五是无振动、无噪音，可在建筑物密集的大中城市使用；六是因使用的浆材是以水泥为主，故对施工场地和周围环境不会造成污染；七是在注浆施工时，随着注浆量的逐渐增大，便产生较大的上抬力。当人为控制注浆力并造成适宜的上抬力时，能使下沉或倾斜的构筑物得以抬高或扶正。
压密注浆常用于中砂地基及粘土地基中，若有适宜的排水条件也可采用。如遇排水困难可能在土体中引起高孔隙水压力时，这就必须采取很低的注浆速率。压密灌浆可用于非饱和的土体，以调整不均匀沉降进行托换技术以及在大开挖或隧道开时对邻近土进行加固。
二、压密注浆的特点及其研究方法
压密注浆的机理非常复杂，涉及到多方面的理论，如有限变形理论、接触理论、固结理论等。研究压密注浆可以采用有限单元法进行分析，土体的变形应该采用有限变形理论中的修正的拉格朗日方法描述进行描述，土体的塑性屈服可采用Mohr-Coulomb屈服准则表示，浆泡与土体之间的接触可采用CavityExpansion理论或点面接触模型进行模拟，分析注浆过程还应该考虑土体的固结效应。
虽然压密注浆力学机理分析及应用先后被国外的学者探讨过，但是，目前对压密注浆的认识还主要是依靠工程经验和现场试验，这无疑给工程的应用带来了极大的不确定性，尤其是注浆压力的控制值，更不必说在施工前就给出一个有效的估计值了。鉴于此，本章将在理论研究的基础上，从注浆扩孔过程中土体的压缩机理出发，考虑能耗区中的土体在注浆压力和土压力共同作用下的应力——应变——体变关系，再根据注浆扩孔过程中的能量守恒和体变平衡原理，解决压密注浆极限扩孔压力的理论解。这对于估算压密注浆极限注浆压力将有着重要的现实意义。
三、压密注浆在地基中处理中的应用范围
压密注浆的方法在较高的压力在地基建设是向里灌入较高的浓度的水泥或者化学液，其一般的过程高浓度的水泥或者化学液先进入较为大的空隙，然后再向细小的缝隙里靠压力挤进去，所以十分适合在地表层较为硬实像灰土层、混凝土。而在中层和深层土质松软这样的地方为建筑地基坚固补强。
由于在注浆管端部附近形成浆泡，当浆泡的直径较小时，灌浆压力基本沿钻孔的径向扩展。随着浆泡尺寸的逐渐增大，便产生较大的上抬力而使地面抬动。 所以压密注浆法还可以适用于因为非均匀沉降引起结构物倾斜的纠偏扶正。
由于压密注浆法，浆材坍落度小，配比时可按建筑物承载力需求任意设定形成的固结体强度均匀，可作为桩基使用。占用场地小，可满足场地狭窄的既有建筑物室内施工。所以可以适用于场地窄小处建筑物基础的托换。
由于压密注浆法无振动、无噪音，可在建筑物密集的大中城市使用。而且因使用的浆材是以水泥为主，故对施工场地和周围环境不会造成污染。所以可以适用于地层液化的预防和整治。
四、施工工序及质量控制
1、注浆孔施工工序
（1）设备人员进场→土方开挖至基础梁底标高→测放并标识基础梁轮廓线→测放孔位→钻机成孔→水泥浆搅拌→下注浆管→注浆→分段提拔注浆管→封孔。注浆钢管施工工序与注浆孔类似，不同的是在基础梁位置打入直径为48mm、长4.0m的注浆钢管，在钢管上部0.5米以下开注浆孔，反复多次注浆，使被加固土体在平面和深度范围内连成一个整体。
（2）成孔采用击入式成孔，成孔深度要求进入③粉土500mm，施工过程中发现局部填土偏厚，则对注浆孔相应加深处理。
（3）注浆浆液为水泥浆，水泥为42.5普通硅酸盐水泥，水采用洁净的自来水，水灰比为0.5，注浆压力0.3～0.5MPa。注浆施工时采用自动流量和压力记录仪，并及时对资料进行整理。
（4）在注浆过程中，发现浆液冒出地表即冒浆，采取如下控制性措施：一是降低注浆压力，同时提高浆液浓度，必要时掺砂或水玻璃；二是限量注浆，控制单位吸浆量，少注多复；三是采用间歇注浆的方法，即发现冒浆后就停灌，待15min左右再灌。四是对冒浆部位进行处理，在孔口开“V”形口，用粘土或土工布捣实，形成阻浆盖。
（5）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：①加大第一次序孔间的孔距；②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，相邻同一次序孔避免在同一高程同时注浆；③串浆孔若为待灌孔，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。
（6）在注浆过程中，发现个别注浆孔注浆量异常：注浆压力小，而注浆量大。经分析，浆液疑通过地下废弃管线流失，采取加大水泥浆比重进行间歇式注浆，并在异常孔周围补孔注浆。
（7）在注浆过程中，对其临近建筑、地面等的沉降、倾斜、位移和裂缝进行监测。采用多孔间隔注浆和缩短注浆凝固时间等措施，减少对周边建筑物的影响。
（8）注浆结束，由孔口灌入水泥砂浆捣实封口。
2、压密注浆法质量控制
在地基的建设中被加固的地基强度是压密注浆法所产生效果的直接反应，压密注浆法在地基处理中产生的效果，主要有地基所在的土层的性质，注浆量的多少、注浆时间的长短、还有浆液的配方组成外添加剂的多少性质等诸多银锁决定，其中土层性质是决定是否采用压密注浆工法的前提条件，通常对表层土质坚硬、而中层和深层土质松软的地层而言，当要求加固后的强度较高时（几个MPa）时，可采用压密注浆工法，该工法可靠性好，强度高（1.5～15MPa），从而满足工程建筑物对地基承载的要求。而浆液的配方是保证加固效果的措施，对达到加固的强度至关重要。注浆量通常根据施工前的工程勘察所确定的地基土层性质和预加固的工程量大小等情况来确定，充足的注浆可保证加固后的土体改良强度，如果注浆量不足将达不到设计的效果。同时注浆后的土体强度受时间的影响作用明显，一般7天后就可达到设计强度的80。28天后可达到最终的设计承载强度。压密注浆工法中的浆液因工艺要求常常要加入一定量的速凝剂、缓凝剂和膨胀剂，如果加入速凝剂会提高加固土质的早期强度，但在一定程度上会降低最终的土层加固强度，但并不影响加固效果。
五、结束语
综上所述，地基建设上的很多问题虽然能够通过压密注浆法进行有效解决，特别是在在地基加固、不便大型机械出入的场合方面解决了很多实际问题，不过我国不断发展的建筑行业也使压密注浆技术得到不断完善和提升，从而更好的发挥其地基加固作用。
参考文献
[1] 王丽娟；沉桩过程中挤土效应的三维有限元分析[D]；天津大学；2010年.
关键词：压密注浆；地基处理；应用
一、压密注浆的相关概念
压密注浆是利用较高的压力灌入浓度较大的水泥浆或化学浆液，注浆开始时浆液总是先充填较大的空隙，然后在较大的压力下渗入土体孔隙。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装骨架结构。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，同时也改变了土体物理力学性质，提高了软土地基的承载力。压密注浆法有以下特性：一是因使用的是坍落度很小且不流动的惰性浆材，故注入的浆材不会象劈裂注浆效果那样随意乱窜，可基本在预定加固部位形成均匀的固结体；二是漿材在注入过程中压缩周围土体，使土层密度加大，承载力得到提高；三是浆材坍落度小，配比时可按建筑物承载力需求任意设定形成的固结体强度均匀，可作为桩基使用；四是占用场地小，可满足场地狭窄的既有建筑物室内施工；五是无振动、无噪音，可在建筑物密集的大中城市使用；六是因使用的浆材是以水泥为主，故对施工场地和周围环境不会造成污染；七是在注浆施工时，随着注浆量的逐渐增大，便产生较大的上抬力。当人为控制注浆力并造成适宜的上抬力时，能使下沉或倾斜的构筑物得以抬高或扶正。
压密注浆常用于中砂地基及粘土地基中，若有适宜的排水条件也可采用。如遇排水困难可能在土体中引起高孔隙水压力时，这就必须采取很低的注浆速率。压密灌浆可用于非饱和的土体，以调整不均匀沉降进行托换技术以及在大开挖或隧道开时对邻近土进行加固。
二、压密注浆的特点及其研究方法
压密注浆的机理非常复杂，涉及到多方面的理论，如有限变形理论、接触理论、固结理论等。研究压密注浆可以采用有限单元法进行分析，土体的变形应该采用有限变形理论中的修正的拉格朗日方法描述进行描述，土体的塑性屈服可采用Mohr-Coulomb屈服准则表示，浆泡与土体之间的接触可采用CavityExpansion理论或点面接触模型进行模拟，分析注浆过程还应该考虑土体的固结效应。
虽然压密注浆力学机理分析及应用先后被国外的学者探讨过，但是，目前对压密注浆的认识还主要是依靠工程经验和现场试验，这无疑给工程的应用带来了极大的不确定性，尤其是注浆压力的控制值，更不必说在施工前就给出一个有效的估计值了。鉴于此，本章将在理论研究的基础上，从注浆扩孔过程中土体的压缩机理出发，考虑能耗区中的土体在注浆压力和土压力共同作用下的应力——应变——体变关系，再根据注浆扩孔过程中的能量守恒和体变平衡原理，解决压密注浆极限扩孔压力的理论解。这对于估算压密注浆极限注浆压力将有着重要的现实意义。
三、压密注浆在地基中处理中的应用范围
压密注浆的方法在较高的压力在地基建设是向里灌入较高的浓度的水泥或者化学液，其一般的过程高浓度的水泥或者化学液先进入较为大的空隙，然后再向细小的缝隙里靠压力挤进去，所以十分适合在地表层较为硬实像灰土层、混凝土。而在中层和深层土质松软这样的地方为建筑地基坚固补强。
由于在注浆管端部附近形成浆泡，当浆泡的直径较小时，灌浆压力基本沿钻孔的径向扩展。随着浆泡尺寸的逐渐增大，便产生较大的上抬力而使地面抬动。 所以压密注浆法还可以适用于因为非均匀沉降引起结构物倾斜的纠偏扶正。
由于压密注浆法，浆材坍落度小，配比时可按建筑物承载力需求任意设定形成的固结体强度均匀，可作为桩基使用。占用场地小，可满足场地狭窄的既有建筑物室内施工。所以可以适用于场地窄小处建筑物基础的托换。
由于压密注浆法无振动、无噪音，可在建筑物密集的大中城市使用。而且因使用的浆材是以水泥为主，故对施工场地和周围环境不会造成污染。所以可以适用于地层液化的预防和整治。
四、施工工序及质量控制
1、注浆孔施工工序
（1）设备人员进场→土方开挖至基础梁底标高→测放并标识基础梁轮廓线→测放孔位→钻机成孔→水泥浆搅拌→下注浆管→注浆→分段提拔注浆管→封孔。注浆钢管施工工序与注浆孔类似，不同的是在基础梁位置打入直径为48mm、长4.0m的注浆钢管，在钢管上部0.5米以下开注浆孔，反复多次注浆，使被加固土体在平面和深度范围内连成一个整体。
（2）成孔采用击入式成孔，成孔深度要求进入③粉土500mm，施工过程中发现局部填土偏厚，则对注浆孔相应加深处理。
（3）注浆浆液为水泥浆，水泥为42.5普通硅酸盐水泥，水采用洁净的自来水，水灰比为0.5，注浆压力0.3～0.5MPa。注浆施工时采用自动流量和压力记录仪，并及时对资料进行整理。
（4）在注浆过程中，发现浆液冒出地表即冒浆，采取如下控制性措施：一是降低注浆压力，同时提高浆液浓度，必要时掺砂或水玻璃；二是限量注浆，控制单位吸浆量，少注多复；三是采用间歇注浆的方法，即发现冒浆后就停灌，待15min左右再灌。四是对冒浆部位进行处理，在孔口开“V”形口，用粘土或土工布捣实，形成阻浆盖。
（5）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：①加大第一次序孔间的孔距；②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，相邻同一次序孔避免在同一高程同时注浆；③串浆孔若为待灌孔，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。
（6）在注浆过程中，发现个别注浆孔注浆量异常：注浆压力小，而注浆量大。经分析，浆液疑通过地下废弃管线流失，采取加大水泥浆比重进行间歇式注浆，并在异常孔周围补孔注浆。
（7）在注浆过程中，对其临近建筑、地面等的沉降、倾斜、位移和裂缝进行监测。采用多孔间隔注浆和缩短注浆凝固时间等措施，减少对周边建筑物的影响。
（8）注浆结束，由孔口灌入水泥砂浆捣实封口。
2、压密注浆法质量控制
在地基的建设中被加固的地基强度是压密注浆法所产生效果的直接反应，压密注浆法在地基处理中产生的效果，主要有地基所在的土层的性质，注浆量的多少、注浆时间的长短、还有浆液的配方组成外添加剂的多少性质等诸多银锁决定，其中土层性质是决定是否采用压密注浆工法的前提条件，通常对表层土质坚硬、而中层和深层土质松软的地层而言，当要求加固后的强度较高时（几个MPa）时，可采用压密注浆工法，该工法可靠性好，强度高（1.5～15MPa），从而满足工程建筑物对地基承载的要求。而浆液的配方是保证加固效果的措施，对达到加固的强度至关重要。注浆量通常根据施工前的工程勘察所确定的地基土层性质和预加固的工程量大小等情况来确定，充足的注浆可保证加固后的土体改良强度，如果注浆量不足将达不到设计的效果。同时注浆后的土体强度受时间的影响作用明显，一般7天后就可达到设计强度的80。28天后可达到最终的设计承载强度。压密注浆工法中的浆液因工艺要求常常要加入一定量的速凝剂、缓凝剂和膨胀剂，如果加入速凝剂会提高加固土质的早期强度，但在一定程度上会降低最终的土层加固强度，但并不影响加固效果。
五、结束语
综上所述，地基建设上的很多问题虽然能够通过压密注浆法进行有效解决，特别是在在地基加固、不便大型机械出入的场合方面解决了很多实际问题，不过我国不断发展的建筑行业也使压密注浆技术得到不断完善和提升，从而更好的发挥其地基加固作用。
参考文献
[1] 王丽娟；沉桩过程中挤土效应的三维有限元分析[D]；天津大学；2010年.