灌漿法在加固處理軟路基中的應用
發布時間：2010-01-14 共2頁
1 工程概況
廣州市內環路南田東段k1＋229．782～427．647路段（長198m，寬36m～40m）工程地質條件較差，上部地層（主要受力層）主要由雜填土（厚度1．3m～3．2m，平均2．0m）、淤泥或淤泥質土（厚度0．4m～1．4m，平均0．64m）、粉、細砂（厚度0．6m～3．6m，平均1．8m）組成。由于雜填土結構疏松（fk＝90kPa）、淤泥或淤泥質土呈軟～流塑狀（fk＝50kPa）、粉、細砂飽和松散（標貫試驗錘擊數平均6擊，fk＝100kPa），滿足不了上部荷載對路基的要求，因而導致路基在通車后將產生較大沉降。為保證該段路基的穩定，提高地基土強度和變形模量，以滿足上部荷載對地基土承載力的要求，提出了對該段路基采取灌漿加固處理方案。這主要是基于雜填土孔隙大，可灌性好，灌漿后其力學強度、抗變形能力和均一性會有所提高，整體結構得到加強；淤泥或淤泥質土和粉、細砂通過鉆孔灌入濃漿后，使土體壓密和置換；雜填土之上已施工完的30cm厚6％水泥石屑穩定層為良好的灌漿蓋板。
2 灌漿加固機理
灌漿就是要讓水泥或其他漿液在周圍土體中通過滲透、充填、壓密擴展形成漿脈。由于地層中土體的不均勻性，通過鉆孔向土層中加壓灌入一定水灰比的漿液，一方面灌漿孔向外擴張形成圓柱狀漿體，鉆孔周圍土體被擠壓充填，緊靠漿體的土體遭受破壞和剪切，形成塑性變形區，離漿體較遠的土體則發生彈性變形，鉆孔周圍土體的整個密度得到提高。另一方面隨著灌漿的進行，土體裂縫的發展和漿液的滲透，漿液在地層中形成方向各異、厚薄不一的片狀、條狀、團塊狀漿體，縱模交錯的漿脈隨著其凝結硬化，造成結石體與土體之間緊密而粗糙的接觸，沿灌漿管形成不規則的、直徑粗細相間的樁柱體。這種樁柱體與壓密的地基土形成復合地基，相互共同作用起到控制沉降、提高承載力的作用。
3 灌漿設計
3．1 灌漿標準
3．1．1 強度控制標準
灌漿后，雜填土承載力標準值（fk）要求達到130kPa，淤泥或淤質土fk值80kPa～100kPa，粉細砂fk值大于110kPa；復合地基承載力標準值不小于130kPa。
3．1．2 施工控制標準
施工控制標準是獲得最佳灌漿效果的保證。本次灌漿對象之一的雜填土，由于均一性差、孔隙變化大、理論耗漿量不定，故不單純用理論耗漿量來控制，同時還按耗漿量降低率來控制，即孔段耗漿量隨灌漿次序的增加而減少。
3．2 灌漿段選擇
本次灌漿分兩個灌漿段，即第一灌漿段為雜填土范圍；第二灌漿段為淤泥或淤泥質土和粉、細砂范圍。
3．3 漿材及配方設計
漿材采用兩種配方的純水泥漿，在第一灌漿段水灰比為0．5，在第二灌漿段為0．75。若雜填土中局部孔隙較大，導致灌漿量過大時，采用水∶水泥∶細砂＝0．75∶1∶1的水泥砂漿灌注。
3．4 漿液擴散半徑（r）的確定
由于雜填土均一性差，其孔隙率、滲透系數變化大，因而僅用理論公式計算漿液擴散半徑顯然不甚合理，現據大量的經驗數據，暫定r值為1．5m。在現場進行灌漿試驗后進一步確定r值。
3．5 灌漿孔位布置
灌漿孔采取梅花形分布，假定灌漿體的厚度b為1．66m，則灌漿孔距L＝2×（r2－b2／4）1／2＝2×1．52－1．662／4）1／2＝2．5m，最優排距Rm＝r＋b／2＝1．5＋1．66／2＝2．33m。
3．6 灌漿孔孔深
根據工勘資料，暫定孔深3．5m～6．0m，平均約4．5m，以孔底到粘性土層為準。
3．7 灌漿壓力
由于灌漿壓力與土的重度、強度、初始應力、孔深、位置及灌漿次序等因素有關，而這些因素又難以準確地確定，因而本次灌漿的壓力通過灌漿試驗來確定。現據有關公式計算，暫定灌漿壓力在第一、第二灌漿段灌漿時分別為0．1MPa～0．2MPa、0．3MPa～0．4MPa，在灌漿過程中根據具體情況再作適當的調整。
3．8 灌漿量
灌漿量主要與灌漿對象的體積v、土的孔隙率n和經驗系數k值有關，據Q＝k．v．n公式，理論估算雜填土、淤泥或淤泥質土和粉、細砂的單位吸漿量分別為0．35m3、0．28m3和0．18m3。
3．9 灌漿結束標準
在規定的灌漿壓力下，孔段吸漿量小于0．6L／min，延續30min即可結束灌漿，或孔段單位吸漿量大于理論估算值時也可結束灌漿。
廣州市內環路南田東段k1＋229．782～427．647路段（長198m，寬36m～40m）工程地質條件較差，上部地層（主要受力層）主要由雜填土（厚度1．3m～3．2m，平均2．0m）、淤泥或淤泥質土（厚度0．4m～1．4m，平均0．64m）、粉、細砂（厚度0．6m～3．6m，平均1．8m）組成。由于雜填土結構疏松（fk＝90kPa）、淤泥或淤泥質土呈軟～流塑狀（fk＝50kPa）、粉、細砂飽和松散（標貫試驗錘擊數平均6擊，fk＝100kPa），滿足不了上部荷載對路基的要求，因而導致路基在通車后將產生較大沉降。為保證該段路基的穩定，提高地基土強度和變形模量，以滿足上部荷載對地基土承載力的要求，提出了對該段路基采取灌漿加固處理方案。這主要是基于雜填土孔隙大，可灌性好，灌漿后其力學強度、抗變形能力和均一性會有所提高，整體結構得到加強；淤泥或淤泥質土和粉、細砂通過鉆孔灌入濃漿后，使土體壓密和置換；雜填土之上已施工完的30cm厚6％水泥石屑穩定層為良好的灌漿蓋板。
2 灌漿加固機理
灌漿就是要讓水泥或其他漿液在周圍土體中通過滲透、充填、壓密擴展形成漿脈。由于地層中土體的不均勻性，通過鉆孔向土層中加壓灌入一定水灰比的漿液，一方面灌漿孔向外擴張形成圓柱狀漿體，鉆孔周圍土體被擠壓充填，緊靠漿體的土體遭受破壞和剪切，形成塑性變形區，離漿體較遠的土體則發生彈性變形，鉆孔周圍土體的整個密度得到提高。另一方面隨著灌漿的進行，土體裂縫的發展和漿液的滲透，漿液在地層中形成方向各異、厚薄不一的片狀、條狀、團塊狀漿體，縱模交錯的漿脈隨著其凝結硬化，造成結石體與土體之間緊密而粗糙的接觸，沿灌漿管形成不規則的、直徑粗細相間的樁柱體。這種樁柱體與壓密的地基土形成復合地基，相互共同作用起到控制沉降、提高承載力的作用。
3 灌漿設計
3．1 灌漿標準
3．1．1 強度控制標準
灌漿后，雜填土承載力標準值（fk）要求達到130kPa，淤泥或淤質土fk值80kPa～100kPa，粉細砂fk值大于110kPa；復合地基承載力標準值不小于130kPa。
3．1．2 施工控制標準
施工控制標準是獲得最佳灌漿效果的保證。本次灌漿對象之一的雜填土，由于均一性差、孔隙變化大、理論耗漿量不定，故不單純用理論耗漿量來控制，同時還按耗漿量降低率來控制，即孔段耗漿量隨灌漿次序的增加而減少。
3．2 灌漿段選擇
本次灌漿分兩個灌漿段，即第一灌漿段為雜填土范圍；第二灌漿段為淤泥或淤泥質土和粉、細砂范圍。
3．3 漿材及配方設計
漿材采用兩種配方的純水泥漿，在第一灌漿段水灰比為0．5，在第二灌漿段為0．75。若雜填土中局部孔隙較大，導致灌漿量過大時，采用水∶水泥∶細砂＝0．75∶1∶1的水泥砂漿灌注。
3．4 漿液擴散半徑（r）的確定
由于雜填土均一性差，其孔隙率、滲透系數變化大，因而僅用理論公式計算漿液擴散半徑顯然不甚合理，現據大量的經驗數據，暫定r值為1．5m。在現場進行灌漿試驗后進一步確定r值。
3．5 灌漿孔位布置
灌漿孔采取梅花形分布，假定灌漿體的厚度b為1．66m，則灌漿孔距L＝2×（r2－b2／4）1／2＝2×1．52－1．662／4）1／2＝2．5m，最優排距Rm＝r＋b／2＝1．5＋1．66／2＝2．33m。
3．6 灌漿孔孔深
根據工勘資料，暫定孔深3．5m～6．0m，平均約4．5m，以孔底到粘性土層為準。
3．7 灌漿壓力
由于灌漿壓力與土的重度、強度、初始應力、孔深、位置及灌漿次序等因素有關，而這些因素又難以準確地確定，因而本次灌漿的壓力通過灌漿試驗來確定。現據有關公式計算，暫定灌漿壓力在第一、第二灌漿段灌漿時分別為0．1MPa～0．2MPa、0．3MPa～0．4MPa，在灌漿過程中根據具體情況再作適當的調整。
3．8 灌漿量
灌漿量主要與灌漿對象的體積v、土的孔隙率n和經驗系數k值有關，據Q＝k．v．n公式，理論估算雜填土、淤泥或淤泥質土和粉、細砂的單位吸漿量分別為0．35m3、0．28m3和0．18m3。
3．9 灌漿結束標準
在規定的灌漿壓力下，孔段吸漿量小于0．6L／min，延續30min即可結束灌漿，或孔段單位吸漿量大于理論估算值時也可結束灌漿。
