某工程注浆加固施工组织设计.docx
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某工程注浆加固施工组织设计
注浆加固施工方案
一、工程概况：
********钢筋加工棚位于********北侧，场地地面为人工填土，该片区域长约30米，宽6米；紧邻温瑞塘河河床，南至地下室基坑支护边约13-15米。
根据浙江省工程勘察院提供的资料和现场已经完成的场地硬化情况，本工程钢筋堆场及加工棚地坪混凝土厚度为180mm，混凝土强度为C20，下部素填土厚度约为1000mm；地面活荷载为：
500kg/平米较小，因此可以认为本项目中地坪不会出现地基承载力不足的问题。
而素填土下面有很厚的淤泥软土层，在上部土体和混凝土地坪的自重作用下，相当于在深厚的淤泥软土层上加载有恒载：
1.5t/平米，活载：
500kg/平米的设计荷载。
由于地坪下卧淤泥层较厚，压缩性大，在经过一段时间钢筋原材的堆积的压缩后，将累积较大的沉降量；而本钢筋堆场区域离基坑距离较近，基坑围护为混凝土灌注桩，刚度大，因此沉降量相对较小，所以基坑会受到钢筋堆场的侧向压力，钢筋堆场地面将不可避免的发生不均匀沉降现象。
根据总体施工方案要求，钢筋堆场及加工棚按生产工艺布置有3台钢筋加工设备和1个原料堆放区，根据基坑围护设计图纸要求，基坑周边15米范围内荷载不能超过2t/平米；而设备的地基承载力要求达到5t/平米，原料堆放区的地基承载力要求达到8t/平米，都大大超过了本项目中天然地基的承载力，需要就行地基加固。
二、地质概况：
根据勘察报告可知，本区场地原为废弃工厂用地，后回填了碎石类塘渣，根据勘察院提供和勘察资料和现场实地勘察，本区域地质情况如下表：
层序
土层名称
颜色
其它性质
（状态、特征、包含物）
厚度（m）
1
杂填土
杂色
成份不均，主要由建筑垃圾、块石、碎石、砾石、砂及少量粘性土组成，局部夹混凝土构筑物及大块石，块石大者达1.50m以上，土质不均，性质差。
0.60～3.00
2
粘土
灰黄色
无层理，含铁锰质氧化斑点，有光泽，韧性高，干强度高。
中~高压缩性，力学性质一般，该层广泛分布，仅B4、B7、B8孔缺失。
0.40～1.80
3
淤泥
青灰色
无层理，局部鳞片状，偶含少量贝壳碎屑及粉砂团块，有光泽，韧性高，干强度高。
高压缩性，力学性质差，场地内全场分布。
8.9～14.6
土质物理指标：
层号
土层
含水量w（℅）
天然重度γkN/m3
孔隙比
e
固结快剪
粘聚力c
（kPa）
内摩擦角φ
（0）
1
杂填土
2
粘土
35.2
18.5
1.008
30
14.3
三、加固方案：
对于此区域地基承载力不足的问题，采用桩基加固不失为一种可靠的办法，其承载力高，沉降很小，但成本较高。
考虑到本钢筋棚的具体情况，根据此区域的地基承载力要求分别为：
设备区域5t/平米；原料堆放区域8t/平米，采用花管注浆桩加固也能满足承载力要求（设备区域：
孔距1.5m，行距1.5m，花管加固深度9m；原料堆放区域：
孔距1.2m，行距1.2m，花管加固深度9m），在经过计算比较之后，地基中心建议采用注浆花管桩进行加固，以提高此区域的地基承载力，减少地基的不均匀沉降。
花管注浆桩地基加固方案：
1、花管注浆桩加固机理简介：
1）、劈裂注浆机理：
劈裂注浆是当在渗透系数较小的粘性土体中注入浆液时，由于土的低渗透性，浆液不能渗入土的孔隙中，在压力达到一定数值时，土体开始剪切破坏，形成劈裂裂隙。
注浆总是沿阻力最小的面形成劈裂面。
当地层具有水平层理时，浆液往往首先沿层理形成结石体。
对于均质地层，理论上劈裂面沿最小主应力面即垂直面形成，劈裂压力与地基中的小主应力及抗拉强度成正比。
但实际上由于地层的不均匀性，劈裂裂缝的分布是不规则的，呈树枝状分布。
劈入土体中的浆液固化后，在地层形成方向各异、厚薄不一的片状、条状和团块状注浆结石体。
劈裂注浆对软粘土的加固机理可以概括为三条：
a）浆液的脉状结石体形成的骨架支撑作用；
b）土体受浆液挤压固结提高了强度；
c）结石体表面与土的结合面上产生的离子交换作用使接合面上的土变硬。
根据上海地区、温州地区以及国内其它地区的广泛的工程实践，劈裂注浆是加固弱透水性地基的有效方法，适用于大体积土体的加固。
2）、花管注浆桩机理：
花管注浆桩工艺中，按一定的间距将截面为Ф48×2.4mm，四周布置Ф6小孔的钢管打入规定的深度，然后将注浆管插入花管中进行分层注浆。
注浆完毕后钢管不再拔出，而与周围的水泥浆液和土体共同作用，形成一个小的复合桩。
其中，钢管作为小型钢桩起着直接拖换土体的作用，而注浆则起着加固花管桩周围土体，提高花管桩与周围土体摩擦系数的作用，以保障花管桩对土体的加固效果。
2、注浆材料：
1）、材料选择：
采用的注浆液体应满足以下几个要求：
a）凝固后的结石体具有较高的强度，满足地基加固的要求；
b）浆液在可泵期内具有较好的可泵性（流动性），可泵期后粘度增长较快，初凝时间较短，避免浆液流失；
c）凝固后的结石体析水率小；
d）造价经济合理；
根据设计要求，拟采用A、B两种注浆液体的复合型水泥浆液，该配比参数如下：
A液：
主剂
重量比例
B液：
外加剂
32.5级普通硅酸盐水泥
1
水玻璃（硅酸钠）
Be’=10~15°
粉煤灰
0.53
水灰比
0.7
采用双管双液注浆的形式，即A液和B液分别泵送，先注水玻璃，后注水泥浆液，以防止大量跑浆现象。
2）、注浆掺用粉煤灰代替部分水泥
a）粉煤灰颗粒的细度比水泥还细，及其占优势的球形颗粒，使比仅含有水泥和砂的浆液更容易泵送，用粉煤灰代替部分水泥或砂，可保持浆体的悬浮状态，以免发生离析和减少沉积来改善可泵性和可灌性。
b）粉煤灰具有火山灰活性，当加入到水泥中可增加胶结性，这种反应产生的粘结力比水泥砂浆间的粘结更为坚固。
c）粉煤灰含有一定量的水溶性硫酸盐，增强了水泥浆的抗硫酸盐性。
d）粉煤灰掺入水泥的浆液比一般水泥浆液用的水少，而通常浆液的强度与水灰比有关，它随水的减少而增加。
e）使用粉煤灰可达到变废为宝，具有社会效益，并节约工程成本。
3、花管注浆桩方案设计：
（1）钢管为截面Ф48×2.4mm，四周布置Ф6小孔，钢管埋深为室内混凝土地坪以下9.0米；
（2）注浆孔（花管）布置原则：
设备区域孔距为1.5m；原料堆放区域孔距为1.2m；
（3）注浆深度：
注浆加固范围为地坪底板以下-9.4m~-0.4m；
（4）分层注浆：
在-9.4m~-0.4m注浆范围内从最深处开始，至混凝土地坪下0.2m处，注浆管每次提升0.5m，分层注入；
（5）注入量：
每孔注入混合浆液378L；即沿花管高度方向，42L/m；
4、花管注浆桩施工工艺：
1）、主要施工设备和机具：
设备名称
型号
功率
说明
灰浆搅拌机
UJW200
3kw
工作容量：
200L
搅拌时间：
60秒
液压注浆泵
SYB50/50-II
4kw
冲程：
0~50次/分
流量：
0~50公升/分
压力：
0~32公斤/cm2
挤压式灰浆泵
UBJ2
2.2kw
最大水平输送距离：
80m
最高垂直输送距离：
20m
钢管打入机
自制
2）、施工顺序和施工要点：
（1）施工顺序：
a）注浆设备、人员就位；
b）按设计图纸要求进行花管成孔，打入花管至规定深度；
c）将注浆管置入花管至设计加固深度的最底部；
d）按设计比例稀释水玻璃液体；按设计配合比用拌浆机拌和混合水泥浆液；
e）先注水玻璃，后注水泥浆液，防止大量跑浆；
f）在某一深度注浆达到设计注入量后（通过时间控制），通过人工将注浆管（软管注浆）向上提升500mm后继续注入，如此循环操作直至完成一个孔的设计注浆量；
g）拔出注浆管，封堵注浆孔：
采用粘土或其他材料封堵注浆孔，防止浆液流失；
h）及时清洗用过的注浆管，避免残留浆液凝固后堵塞管道；
i）转入下一孔位施工。
施工步骤参见下图：
（2）施工要点：
a）花管成孔应根据现场实际情况选用有效的成孔办法，垂直度偏差应小于1%；
b）各类设备应就近安装固定管线，不宜过长，以防压力和流量消耗。
c）花管中插入注浆管后应封堵孔口及附近的地面裂缝以防冒浆。
d）浆体应经过搅拌机充分搅拌均匀后才能开始压注，并应在注浆过程中不停缓慢搅拌，搅拌时间应小于浆液的初凝时间。
浆液在泵送前应经筛网过滤；
e）注浆过程中应尽可能控制流量和压力，防止浆液流失。
5、设备和原料堆放区域地基承载力不足的加固效果：
1）、设备区域加固后的地基承载力估算：
（1）单桩的承载力特征值：
在温州地区，一般情况下，花管注浆桩的单桩极限承载力可达到1t/m，而设备区域地基加固方案中花管桩的入土深度为9m，则单桩的极限承载力为：
，单桩的承载力特征值：
；
（2）花管注浆桩复合地基的承载力特征值：
此区域注浆孔间距为1.2m，沿花管桩高度每米注浆42L，注入率为3%。
根据同济大学地基中心的劈裂注浆实验研究可知：
对于压缩模量Es=2MPa左右的淤泥质粘土，当注入率为3%时，加固后土体的承载力可提高至原来的1.5倍左右。
取下卧软土层中承载力最低的淤泥层（
）来进行计算，注浆加固后桩周土体承载力为
：
所以，采用花管注浆桩加固后，复合地基的承载力特征值为：
Fk=5t/㎡＋7.5t/㎡=12.5t/㎡>5t/㎡。
承载力满足要求。
2）、原料堆放区域加固后的地基承载力估算：
（1）单桩的承载力特征值：
同上，单桩的承载力特征值：
Fak=4.5t/㎡；注浆孔间距为1.2m，则每平米
；
（2）桩周土体的承载力特征值：
此区域注浆孔间距为1.5m，沿花管桩高度每米注浆42L，注入率为1.87%。
根据同济大学地基中心的劈裂注浆实验研究可知：
对于压缩模量Es=2MPa左右的淤泥质粘土，当注入率为1.87%时，加固后土体的承载力可提高至原来的1.2倍左右。
取下卧软土层中承载力最低的淤泥层（Fak=5t/㎡）来进行计算，注浆加固后土体承载力为：
Fak=6t/㎡
所以，采用花管注浆桩加固后，土体的承载力特征值为：
Fak=5t/㎡＋6t/㎡=11t/㎡>8t/㎡。
承载力满足要求。
3）、设备和原料堆放区域加固后的地基沉降估算：
采用花管注浆桩法加固土体后，相对于土体来说，钢管的弹性模量很大，在其加固深度范围内的土体沉降将很微小，而加固深度范围以下土体还会有压缩变形。
但迄今为止，对于采用花管注浆桩法加固后地基的沉降还没有合适的计算方法。
为此，我们参照温州及其它周边地区大量主体结构在2层以上的建筑物地基加固方案。
这些建筑物一般建于天然软弱地基上，采用水泥搅拌桩法进行地基加固，加固深度为10~12米，加固深度以下仍为较厚的软土层。
由于加固深度范围内土体的复合压缩模量提高较多，根据监测资料，工程完工时地基沉降一般只有5mm~10cm左右。
本区域设备和原料堆放区地基采用花管注浆桩法进行加固，在加固范围内复合地基的压缩模量不小于采用水泥搅拌桩法加固后复合地基的压缩模量；而所受荷载要小于住宅楼荷载。
参照本地区建筑物采用水泥搅拌桩加固后地基的沉降值，我们可以认为，采用花管注浆桩法加固后，本项目中设备和原料堆放区域与地坪的沉降差异不会很大，能够满足钢筋堆场及加工棚的正常使用要求。
四、安全施工措施：
1、建立健全各种岗位责任制，严格执行现场交接制度。
2、钻机注浆泵及高压管路必须试运转，确认机械性能和各种阀门管路，压力表完好后，方准施工。
3、每次注浆前，要认真检查安全阀、压力表的灵敏度，并调整到规定注浆压力位置。
4、安装高压管路和泵头各部件时，各丝扣的联接必须拧紧，确保联接完好。
5、注浆过程中，禁止现场人员在注浆孔附近停留，防止密封胶冲式阀门破裂伤人。
6、注浆时不得随意停水停电，必要时必须事先通知，待注浆完成并冲洗后方可停水停电。
7、注浆施工期间，必须有专门机电修理工，以便出现机械和电器故障时能及时处理。
8、注浆现场操作人员必须佩戴安全帽、防护眼镜、口罩和手套等劳保用品，方可进行注浆施工。
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