水泥注浆加固污水坑塘砂砾填筑的可行性

河北省保定至沧州保定段高速公路B7合同工程，该工程位于留史庄附近，地处平原区，该区地层主要为冲洪积成因的黏性土，区域地下水位较高，大多埋深在地表下1.00m左右。该项工程K47+220～K47+520段因附近印染厂常年污水排放，水位较深，1#坑8m，2#坑4m，3#坑3.5m，原先回填采用砂砾填筑，将污水排放至路基两侧范围，这样容易对路基工程产生不均匀沉降及横向位移等不良后果，影响到以后高速公路的正常运行。

　　1加固机理

　　灌浆就是要让水泥浆液在周围土体中通过渗透、充填、压密扩展形成浆脉。通过钻孔向土层中加压灌入一定水灰比的浆液，一方面灌浆孔向外扩张形成圆柱状浆体，钻孔周围土体被挤压充填，紧靠浆体的土体遭受破坏和剪切，形成塑性变形区，离浆体较远的土体则发生弹性变形，钻孔周围土体的整个密度得到提高。另一方面随着灌浆的进行，土体裂缝的发展和浆液的渗透，浆液在地层中形成方向各异、厚薄不一的片状、条状、团块状浆体，纵模交错的浆脉随着其凝结硬化，造成结石体与土体之间紧密而粗糙的接触，沿灌浆管形成不规则的、直径粗细相间的桩柱体。这样从而相互共同作用起到控制沉降、提高承载力的作用。

　　渗透注浆是指在注浆压力作用下，浆液克服各种阻力而渗入土体的空隙和裂缝中，在注浆过程中，地层结构不受扰动和破坏的注浆形式。

　　灌浆材料采用粒状浆液，即普通硅酸盐水泥。其矿物成分主要有4种：硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙和铁铝酸四钙。此外，水泥中还含有少量氧化铁、水和游离石灰。铝酸三钙是快凝物质，能放出较大的热量。铁铝酸四钙的凝结速度也较快，但释放的热量比铝酸三钙少。硅酸三钙几乎在7 d龄期内就能得到全部强度。硅酸二钙的凝结速度则极慢，释放的热量也很低。

　　影响强度主要因素为浆液浓度，也即浆液的起始水灰比。由于地下水位高，经大量工程实践证实，水灰比在1:1.5～1:2为最佳范围。

　　2注浆工程布置

　　(1)注浆工程长度布置于路基边缘填方扩散坡之内。宽度为路基边缘3m范围以内。

　　(2)注浆孔深度为路基顶面至砂砾垫层底部，延伸至原地面以下0.5m。

　　(3)注浆孔平面布置：孔距1.0m，梅花型布孔。

　　(4)注浆孔孔径设计为φ≥75mm。

　　3施工工艺

　　3.1成孔

　　注浆孔成孔才用G2-A油压钻机潜孔锤，回转钻进，空气排渣法钻探工艺完成2#、3#坑，注浆孔施工，跟据地质情况1#坑成孔难度很大，选择金刚石钻头取芯或结合水泥浆多次速凝护壁法成孔。

　　3.2主要机具设备

　　XY-1型油压钻机2台，G2-A型钻机1台，空气压缩机(9m3)，10kW发电机组，桶式水泥浆搅拌机2台，20kg/cm2注浆泵2台。

　　3.3封孔

　　成孔后，插入打好注浆小孔的钢管(φ25mm)，小孔采用人工钻眼，小孔孔径φ0.5cm，小孔间距20cm，钢管长度应超出钻孔深度0.5m，以便于下道注浆工序的顺利操作。

　　封孔采用水玻璃、水泥干粉拌和液，在注浆管与孔壁之间先塞人预先团好的牛皮纸团，用铁条将其涌入，深度控制在设计深度，然后用黏土少量封填捣实，最后倒入水玻璃、水泥干粉拌和液，由于拌和液为快速凝固体，大约10min左右即达到封孔效果。

　　3.4注浆浆液

　　注浆浆液采用水：水泥干粉=1:1.5～1:2的较浓浆液，即速凝添加剂(水玻璃、三乙醇胺)，在施工过程中根据灌浆量及灌浆效果及时再作调整。

　　3.5注浆

　　根据地层及1#污水坑回填情况，采用三次注浆：

　　(1)将水泥浓浆液加人速凝剂(水玻璃、三乙醇胺、石膏)使其在30min凝固，并按其计算量注入孔内。

　　(2)注入普通水泥浆至设计压力持续10min～20min后停泵。

　　(3)待停注浆10h后补充孔内浓水泥浆至满为止。

　　注浆采用可调压力注浆泵，注浆压力原则采用静压注浆，即采用小泵量、小压力，控制在5kg/cm2～15kg/cm2范围。因为泵压过大将会产生地基土或路基填土的劈裂，进而形成劈裂通道，反而影响了注浆效果。

　　3.6特殊情况下的技术处理措施

　　(1)在灌浆过程中，发现浆液冒出地表即冒浆，采取以下控制性措施：①降低灌浆压力，同时提高浆液浓度，必要时掺砂或水玻璃；②限量灌浆，控制单位吸浆量不超过30L/min～40L/min或更小一些；③采用间歇灌浆的方法，即发现冒浆后就停灌，待15min左右再灌。

　　(2)在灌浆过程中，当浆液从附近其他钻孔流出即串浆，采取以下方法处理：①加大第1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，相邻同一次序孔不要在同一高程钻

沥青麻丝是选有上等的麻丝，浸泡在有本公司的技术人员研发的一款具有防腐性沥青为主要材料的添加剂里面的一款产品。麻丝具有质地轻、强力大、防虫防霉、静电少、织物不易污染等特点。沥青是由不同分子量的碳氢化合物及其非金属衍生物组成的黑褐色复杂混合物，是高黏度有机液体的一种，呈液态，表面呈黑色，可溶于二硫化碳。沥青是一种防水防潮和防腐的有机胶凝材料。本产品主要用在伸缩缝、沉降缝等填缝材料。本产品施工非常方便，替代了原有的麻烦施工方法。我们一般是桶装的，只需要采购后，取出来就可以使用。

孔中灌浆；③串浆孔若为待灌孔，采取同时并同灌浆的方法处理，如串浆孔正在钻孔，则停钻封闭孔口。待灌浆完后再恢复钻孔。

　　4施工组织

　　本工程的施工管理采用项目管理法，设置1名项目经理，负责整个工程的全面管理。

　　各钻进注浆组设组长1名，负责其小组的生产组织，每钻组设置技术人员1名。主要负责其小组施工过程中的技术问题，也即负责实施完成设计文件中的各项技术指标。

　　根据本工程量及工期要求，将组织钻机3～5台。

　　5质量保证体系

　　本注浆工程，根据工程目的、地质情况等，主要质量环节为成孔—封孔—配浆液—注浆。其中，封孔这一环节尤为重要，如若封孔失效，孔内浆液处于无压状态。加固地基土的目的将无从实现。

　　为此，本公司在每个钻组将设置有经验的专门人才指导封孔工作。

　　采用全面质量管理办法，设置项目技术负责1名。质量指标层层分解、层层负责、人人有指标、人人有压力。以下为具体措施：

　　(1)工序管理措施。工地成立质量管理小组。由项目经理指挥，项目技术负责人负责制。做好事先指导，中间自检，最后审查。配专职质检员，按全面质量管理要求施工，以工作质量保证工序质量，以工序质量保证工程质量。

　　(2)钻孔一定要达到设计深度，钻孔应垂直。

　　(3)放孔要准确。

　　(4)严格按照图纸设计要求及有关规范进行施工。

　　(5)严格控制注浆量、水灰比。保证灌浆效果。

　　(6)严把材料关，不合格的材料坚决不用。

　　(7)技术人员应把好成孔、插管、封孔、注浆关，并如实做好记录。

　　6安全保证体系

　　“安全为了生产，生产必须安全”，本公司一贯坚持“安全第一，质量第一”。树立安全第一、质量第一思想、职工上岗前应进行安全教育和技术交底；机班长负责每班安全生产；现场用电及电器应有专职电工管理，防止发生电气火灾事故；夜间施工设置照明设备，由专人值班管理；在现场设置安全标语牌；严禁酒后上岗；工人上班需戴安全帽；勤检查、勤维修，把一切不安全因素尽量排除。

　　7结论

　　(1)注浆技术加固软路基，在技术上是可行的，在施工质量和处理效果上是好的，对其承载力和稳定性将得到较大的提高。

　　(2)注浆技术的关键是注浆压力的选择和控制、浆材配比和注浆工艺。

　　(3)注浆参数的选择是一个复杂的问题，只有通过现场试验才能切实地确定。

　　(4)在地基加固处理方面，选择注浆方法比其他诸如碎石桩、大开挖换填等处理方法，不但技术上可行、经济上合理、工期上缩短，而且极大地减少了环境污染问题。