压力注浆技术在深厚填土地区处理焦炉地基不均匀沉降的应用

为查明焦炉产生不均匀沉降的原因和地基土加固效果，在焦炉基础附近的场地内，采用重型动力触探实验的方式进行检测，共布置触探孔15个，检测的结果，地基土中表层①层中密—密实状，强度较高，压缩性较低，但厚薄不均，中部②层稍密状，密实度一般，强度中等，压缩性中等，且厚度变化大，下部②层、② 层中等密实或密实状，密实度较好，均匀性一般，强度较高，压缩性中等偏低，综上所述，整个场地密实度不均，各层厚薄不均，地基土均匀性较差，特别是①层和②层的密实度较差且不均匀，承载力特征值及压缩模量不能满足设计要求，同时厚度变化大，焦炉产生不均匀沉降的主要原因是地基土分布和性质不均造成的。
3 方案选择
本工程1#、2#焦炉伐板基础已施工完，目前正准备上部筑炉施工，每座筑炉总荷载达二万吨以上，目前已施工完的荷重仅为1/4，基础短时间内就产生了较大的不均匀沉降，如果继续上荷载，基础不均匀沉降将继续增大，不可控制，严重影响焦炉投产后的生产运行。同时，业主要求确保原计划投产时间不变，相应地为处理地基带来较大的风险，因此，在既不损坏焦炉基础情况下，同时，又能在较短时间内处理地基，确保下一步上部筑炉工作正常进行，是本次地基处理的难点。经分析：由于筏板基础带有地下室结构，基础底板与顶板的净空为2.8~3m，限制了多数采用常规设备处理方案的可选性，提出了三套方案：
1）在基础底板下均布十多根挖孔桩进行基础托换，但该方案不利处是施工部位的基础底板需凿除1.0m直径大小的孔洞，因此，整个底板钢筋混凝土遭到系统性破坏，即便事后补救也不利于结构的完整性及今后安全使用的要求，不宜采用。
2）采用高压旋喷桩的复合地基，从理论上讲是可行的，但实际操作时，由于基础底板下有一层碎石、块石层以及原碎石桩复合地基，钻孔较为困难，经常发生卡钻现象无法满足旋喷钻机正常施工的要求，另外，由于土层含有碎石、块石，其旋喷效果也大大受到影响，不仅如此，目前常用的高压旋喷钻机的钻孔最小直径为91mm，因此，在基础底板上钻孔时由于上下层钢筋的间距仅108mm，容易碰断钢筋，对底板损伤较大。也不宜采用。
3）通过上述分析及探索，本工程采用高压注浆方案处理复合地基是比较符合客观实际的优选方案。由于成孔直径小仅60mm，避免了基础底板上下层钢筋的破坏，可在狭窄空间操作，成孔方式可根据土层情况采取钻孔和冲击成孔相结合。地基加固可结合上部结构施工和处理过程中的沉降动态，按一定顺序进行调整，达到纠偏加固的作用。具体注浆方案参见图1。

采取高压注浆地基处理方式，在底板基础上布孔沿纵向按间距1.8m，横向排距：中间为1.2m，依次向两边逐渐增大为1.4~1.6m，排间孔呈梅花布置，基础底板周边布置一圈加密帷幕孔间距1m，所有成孔直径60mm，孔深应穿过②层，进入下部老土层0.5m，孔深在9~11m之间。水泥浆液配比：水：水泥：水玻璃：FDN=0.7：1：0.05：0.005 ,压浆压力P=0.3~1MPa（外小内大）。压浆顺序：先外后内，先上后下。对于每座84.2×14.3m(长×宽)的焦炉基础分8个注浆区域，根据注浆实施过程中基础的沉降变化进行注浆顺序的调整，保持基础沉降均衡。施工完一个月后可以砌炉墙。
4 方案实施
4.1 注浆法的原理
注浆法的基本原理是水泥浆体在一定压力下被注入土体孔隙后迅速凝结，形成强度较大和渗透性较小的固结体，一方面能降低渗透性，减少渗流量，提高土体的抗渗能力，减小水在土体沉降和变形中的不利影响；另一方面能填充土体中的孔隙和微裂隙，提高土体的抗压、抗剪切强度和变形模量，从而有效阻止沉降的进一步发展。
4.2 施工工艺流程
定孔位---钻机设备就位-钻孔---插管、封填---浆液配制---下注浆管---注浆---封孔。
4.3 施工技术参数
根据我公司以往施工类似工程的经验以及本场区的地层情况，浆液的扩散半径为0.6～0.8m,因此设计的注浆孔间距为1.2m、1.5m。依据上海市《地基处理技术规范》（DBJ08-40－94）中规定:对劈裂注浆,在浆液注浆的范围内应尽量减少注浆压力, 注浆压力的选用应根据土层的性质及埋深确定。在砂土中的经验数值是0.2～0.5 MPa。在粘土中的经验数值是0.2～0.3 MPa。注浆压力因地基条件、环境条件和注浆目的等不同而不能确定时，可参考类似条件下的成功工程实例决定。一般情况下，当埋深浅于10m时，可取较小的注浆压力值。因此本工程我们确定的技术参数如下：
1）浆液配合比：
水：水泥：水玻璃：FDN=0.7：1：0.05：0.005
2）注浆压力： P=0.3～1.0Mpa（外小、内大）
3）钻孔：孔位偏差+20cm，孔斜率不大于0.5%，孔深不小于设计深度，孔径60 mm。
4.4 施工工序与步骤
由于焦炉底板下面净空3m，注浆管必须分节，限制了注浆塞使用，为了达到注浆效果，我们采取分三层钻孔、注浆的方法。
（1）定位放线：在孔位放线时，如碰到管道和柱，孔位可以适当移动20cm。

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