注浆技术在岩土工程施工中的应用

注浆技术在岩土工程施工中的应用

摘要:近些年来,随着我国加大对外开放的力度,我国建筑业面临着严峻的挑战,面对国内外双重压力,为了提高建筑质量、延长建筑其使用年限,在岩土工程的建筑中,注浆技术的应用逐渐广泛。注浆技术是岩土工程施工中最重要的关键部分,注浆技术能有效提升岩土建筑工程的质量,延长其使用年限,并且能加固其建筑结构,增加建筑安全性、稳定性、抗震性,同时能完善岩土工程的基本性能。为此,下文将对注浆技术的特点与作用,及其在岩土工程施工中的应用进行分析与探讨,希望能对广大同行有所助益。

关键词:注浆技术;岩土工程;施工

注浆技术是岩土工程施工中最重要的关键部分,注浆技术能有效提升岩土建筑工程的质量,延长其使用年限,并且能加固其建筑结构,增加建筑安全性、稳定性、抗震性,同时能完善岩土工程的基本性。注浆技术(注浆法)也称灌浆法,是在岩土施工过程中,在岩土土基的裂缝或者孔隙中,使用液压、气压、电渗等方法,注入注浆材料的浆液,用以改善其物理力学性质的方法,等到浆体凝固之后,形成结石体,从而使得该岩土工程结构的强度和稳定性得以加强。注浆的目的是防渗、堵漏、加固和纠正建筑物偏斜。注浆机理有:填充注浆、渗透注浆、压密注浆和劈裂注浆。

一、注浆技术的概述

(一)注浆技术。注浆技术(注浆法)也称灌浆法,是在岩土施工过程中,在岩土土基的裂缝或者孔隙中,使用液压、气压、电渗等方法,注入注浆材料的浆液,用以改善其物理力学性质的方法,等到浆体凝固之后,形成结石体,从而使得该岩土工程结构的强度和稳定性得以加强。注浆的目的是防渗、堵漏、加固和纠正建筑物偏斜。注浆机理有:填充注浆、渗透注浆、压密注浆和劈裂注浆。

(二)注浆材料的优缺点。注浆技术的应用,可以有效避免岩土工程中的漏水,渗透,堵塞等问题。注浆技术在岩土工程中的必要性体现于注浆材料的选择,在岩土工程的土层机构巩固、施工裂缝填充等方面,注浆技术的使用,使得岩土工程有防渗透,防水,堵漏等作用。在实际的岩土工程施工中,依据不同的岩土工程架构,选择合适恰当的注浆材料,使其作用得到最大的优化。注浆材料有化学浆材和粒装浆材,化学浆材近年来使用比较广泛的是水玻璃、聚氨酯和环氧树脂浆材,这几种化学浆材可注性好,浆液粘度较低,能注入到细微裂缝中。粒装浆材主要就是由水泥、水、外加剂和外掺料组成的水泥浆。普通水泥颗粒较大,一般只能注入直径较大的孔径以及宽度较大的裂缝中,在使用上受到一定的限制。但颗粒浆材材料来源丰富,造价成本低廉,浆液配置方便,操作简单,结实体强度高。化学浆液相对于粒装水泥浆液价格较贵,而且化学注浆结实体强度没有水泥浆结实体强度高,化学浆还具备一定的毒性。

二、注浆技术在岩土工程中的作用

(一)加固地基的作用。注浆技术对于岩土工程的地基加固中,有广泛的应用。注浆技术能够将地基的承载力提升上来。随着建筑行业的发展,建筑跨度的加大,建筑高度的增加,不同的地质影响会对岩土工程的地基造成不同的影响。有一些岩土工程的地基建立于较差的土质中,其柱底的承载力就会很薄弱,浅层基础的模式又不能满足建筑物高质量高强度的需求。这个时候用注浆技术加固柱底,可以将柱基的承载力提升上来。可以加固公路、铁路跑道德地基下沉等情况。

(二)防水防渗透的作用。岩土工程的施工中,通常都会遇到岩层内水流流出来的情况,这会给施工造成阻碍,加大施工难度,在岩土工程的具体施工中,还经常会碰到粘土、泥岩和碳质的页岩等情况,在这样的环境下开挖井巷或者建立隧道,因为有碎屑结构和岩理的结构会存在于软粘质岩石中,并且具有强度低、稳定性能低的不足之处,特别是沿着层理方向对巷道进行开凿的过程中,不仅爆破效果不好,而且容易产冒顶、垮塌事故,给开挖和支护带来不利影响。这个时候利用注浆技术建立注浆防渗透帷幕去控制岩土渗水以及防渗堵漏的问题,不仅能使岩层内水流得以有效截断,进而可以使岩土的渗透性得到有效地降低;同时,通过注浆施工还可以有效地减少地下水的渗流问题,这对于提高岩土工程的抗渗性有着极其重要的意义。使用合适的注浆技术建立防渗透帷幕,打好第一步基础,为后期的岩土工程施工垫好干燥稳固的施工环境,可使得工程的有效进展并且还能提升该岩土工程的质量以及工程的使用寿命等。

(三)固结稳定的作用。注浆技术可以降低岩土的压缩性,使其压缩性得以降低,进而提高岩土的变形模量,注浆技术有效改善岩土的压缩性,就可以改善岩土工程中的柱底地基下沉问题。注浆技术能够使得岩土结构的力学性能得以显著改善,提高岩土工程的承载力,还能提高以及改善边坡岩土的稳定性,使得岩土工程的结构更加稳定,更具备安全性。

三、在岩土工程施工中注浆技术的类型

(一)压密注浆技术。在施工前期做好注入浆液的准备,按照工程所需的比例,选择合适的注浆材料,调配好水泥、化学浆液,保障这两种注入浆液可以充分融合。在浆液融合后利用高压的方法将其一起灌注到相应的土层中,完善岩土层的条件,使得岩土工程的土层实际密度得到提高,改善岩土工程的工程强度。注浆工作开展前,应对注浆材料、注浆设备进行审查,确保其质量后才能进行注浆工作。压密注浆技术在施工过程中,要依据岩土工程项目实施单位施工图所提供的的控制节点,合理安排安置好桩位,在注浆时,要注意确保对桩位线位置的确定;震动打孔机在进行注浆打孔工作时,在钻杆第一节末端入土后,第二根钻杆才可以接入。在压密注浆技术的施工中,要要先对较大孔隙部分进行填充,再利用高压方法将调好的浆体压入到细小微小的孔缝中。在进行粘土地基或者是中砂地基的处理工作中,这一注浆技术有着较好的应用效果。

(二)劈裂注浆技术。劈裂注浆技术是岩土工程中应用较多的注浆技术,在岩土工程施工中使用劈裂注浆技术,需要用到高压注浆工艺,将浆液注入岩土层,以此提升岩土层的强度,完善岩土层的基本性能。在劈裂注浆技术施工进行过程中,先要进行钻孔施工,钻孔施工对于孔径有着严格的要求,要控制好钻孔垂直度以及位置的合理性,孔径一般在90厘米左右最佳。钻孔施工进行后就要进行注浆操作,注浆操作要将浆液注入单向阀管内部和钻孔壁间的空隙内,以达到填充的目的。应保证浆液填满单向阀管内的孔隙以及钻孔壁,同时保证浆液填充均匀,以免浆液在受到重压时流出。注浆插入单向阀管时所插入的塑料管管径应为50厘米左右的塑料管。最后要先插入双向的密封式注浆心管,再将浆液注入管内,进行分层注浆工作。

(三)电动化学注浆技术。电动化学注浆技术是应用最为广泛的一种注浆技术,电动化学注浆技术在岩土工程中应用时,施工人员要在全面掌握工程情况下操作,对钻孔位置、钻孔数量要做到心里有数并且确保钻孔位置设置是合理的,电动化学注浆技术是需要在阴极使用过滤水管,对于注浆设备管来说在阳极使用带孔式注浆设备,将调剂好的浆液注入注浆设备后,接入直流电,孔隙水可以由阳极流向滤水管,进而使化学浆液流渗到土层的孔隙内,控制岩土层内的含水量,待浆液凝结后,可以实现土层加固的目的。施工人员在灌浆工作完成后,还应对钻孔进行封口、封嘴工作。此外,还要使用防水材料,涂抹灌浆位置,保障岩土工程的防水性能。

四、注浆技术在岩土工程施工中的应用

(一)地基加固。在岩土工程施工中运用注浆技术能够将地基的承载力提升,从而达到加固地基的作用。当前岩土工程地基逐步朝着深基础放线发展,其中一类较为常见的形式就是桩基础。在使用桩基础时,会因为长时间受到上部结构的荷载而导致沉降情况出现。所以当前大部分岩土工程都会采取端承桩的形式来降低桩基础的沉降。一般端承桩的类型主要有预制桩与灌注桩两种,其中灌注桩具有良好的承载力,无挤土、无振动的优点,能够和已有构筑物临近作业,因此广泛运用于岩土工程施工过程中。不过需要一提是,在进行灌注桩作业时,成孔阶段会对周边土体产生干扰,使得桩端、桩周的土地强度下降,加之水泡软化,会进一步减小土体强度,导致桩基础具体承载能力下降。

(二)防水防渗。涌水问题常常出现在地下工程施工,如竖井、矿山巷道、地铁以及隧道灯工程作业当中,所以要想有效控制涌水或是进行防渗堵漏,则可以使用注浆防渗帷幕来实现。而且注浆法还能够适用在坝体坝基的防渗堵漏、基底涌水用啥以及基坑周围渗水等治理工作当中。部分岩土工程施工环节会需要开挖软粘土岩石,如泥岩、粘土以及碳质页岩等,不过因为该类岩石的层理以及碎屑构造较为特别,所以如若在具体开挖环节没能根据软粘土层岩石层理来进行,就会非常容易导致冒顶或是垮塌等事故出现。而运用注浆防渗帷幕则能够有效解决该类问题,其工作原理在于开挖巷道前,对顶板暴露面围岩实施“凝结加固”,开完完成后,顶板防渗帷幕层就会形成“围岩支护体”,来提高围岩承载能力,保证作业的安全。除此之外,在砂砾石地基以及闸坝岩石中也经常会使用到注浆技术,一般都是利用其来建设防渗帷幕。通过连接帷幕顶部和坝体或是混凝土闸底板,并且将帷幕底部渗入特定的不透水岩层深度来达到对地基内地下水渗透进行阻止的效果,进而将渗透水对闸坝的压力减小。

五、结论

总而言之,在岩土工程施工过程中应用注浆技术起到了非常重要的作用,其不单单影响到了整体工程的安全等级,并且还决定着工程的施工质量。因此在开展岩土工程施工过程中必须要对该项技术予以充分重视,相关工作人员应当要能够正确掌握该项技术的特点以及作用,熟练运用其各项技术要点,并且能够结合实际情况来进行有效应用,以切实将注浆技术应有的作用与价值发挥出来,切实提高整体工程质量与安全。

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作者:葛化永 单位:江苏省地质矿产局第五地质大队