双液注浆

无收缩双液注浆WSS工法地基加固中的应用

前言

近年来城市建筑用地逐年减少，为了扩大使用面积，增加建筑物的使用功能，对原有建筑物进行改造的工程越来越多。比如在原有建筑上接层的工程、在原有建筑物以下新建造地下室等。提高已有建筑地基承载能力，关系到整个工程质量，投资和进度。因此，其重要性已越来越多地被人们所重视。

根据结构类型、荷载大小及使用要求，结合地形地貌、地层、结构、土质条件、地下水特征、环境情况和对相邻建筑的影响因素，既有建筑地基有多种加固方法。其中，无收缩双液注浆加固即有建筑地基，是行之有效且较为成熟的方法。

无收缩双液注浆法是以改良土壤为目的，一方面增加土质的强度，另一方面又可以达到止水堵漏的效果。经过近三十年的发展，此工法已经成为地基处理不可缺少的施工方法并已被广泛地利用。针对各种复杂的地层，根据工程的实际情况需要注入各种类型的双液注浆材料，只有采用多种双液注浆工法，才能达到设计要求及预想的改良效果。任何的工法都有自身的长处和短处，而双液注浆技术，比其它类型地基处理工法都有广泛地适用性，可以满足越来越复杂的地基处理工程的要求。由于浆液混合方式和双液注浆的方向性可随时调节，双液注浆材料的凝胶时间可以从瞬结到缓结，配比可任意搭配，以及能够实现定向、定量、定压双液注浆施工。随着城市建设发展的需要，地下地铁、电力隧道、热力隧道、山岭隧道、引水及排水工程等建设任务越来越繁重，以及堤坝、桥梁、道路、机场跑道等其它工业与民用建筑的发展，双液注浆技术作为地基处理方法的一种，将得到更广泛的应用。

本文将以解放军总医院地下衣被收集站地基加固工程为例，讲解无收缩双液注浆技术在实际工程中的应用。

一、工程简介

xxx已建洗衣房地下部分拟建一座衣被收集站，通过地下综合管廊将各处污衣收集至此，再上运至首层洗衣车间内清洗。拟建衣被收集站及楼梯间均位于洗衣间正下方。洗衣房建成于2000年，为地上六层局部七层框架结构，东西长约30.6米，南北宽约15.6米，无地下室，楼房建筑总高度23.9米。首层主要是洗衣车间，地面标高，±0.00=57.71米，洗衣车间地面标高-0.02米，首层层高4.5米，楼房基础为扩地端承桩，共计18根，直径分800㎜和1000㎜两种。桩长8-9米不等，桩底埋深9-10米不等。持力层为卵石层，桩端进入持力层不小于0.25米。

拟建衣被收集站主站房部分位于B轴-C轴及2轴-5轴之间，东西向布置，平面净空长20.5米，南北宽4.0米，净高4.0米和5.65米，结构覆土厚度1.05米，主站房内侧设置有衣被收集器、收集管道、升降台及楼梯间等。收集站东南侧设置为楼梯间，供工作人员使用，位于A轴-B轴及4-5轴之间，平面净空东西长5.0米，南北宽5.0米。楼梯间与主站房之间通过南北向通道相连。

因本工程将于既有洗衣房桩基础之间进行基坑开挖及结构施工，为减小对洗衣房桩基的不利影响，在基坑开挖前须对洗衣房桩周地基进行加固。

该场地在地貌上处于永定河冲洪积扇的中上部地段，地形略有起伏。地层分布为人工堆积层新近代沉积层（细砂-粉砂）第四纪沉积层（卵石层）场区水文地质勘探为发现上层滞水含水层主要为卵石层和细砂层当中。

根据工程的特点，经过对比分析最终决定采用无收缩双液注浆WSS的工法对地基进行加固。

二、双液注浆技术的原理

双液注浆法是在即有建筑物基础周围钻孔后将改性水玻璃溶液与水泥浆混合溶液以一定压力通过注液管轮流压入土中，在不改变地层组成的情况下，将土层颗粒间存在的水强迫挤出，使颗粒间的空隙充满浆液并使其固结，达到改良土层性状的目的。其注浆特性是使该土层粘结力(c)、内磨擦角( )值增大，从而使地层粘结强度及密实度增加，起到加固作用；颗粒间隙中充满了不流动而且固结的浆液后，使土层透水性降低，而形成相对隔水层。注浆加固后强度理论值，

卵石层达到25~30kg/cm 、细中砂层达到15~20kg/cm 、粘土层达到10~12kg/cm 。

在土中经过渗透二种溶液接触反应生成硅胶，将土的颗粒胶结在一起，使具有强度和不透水性，实现提高地基承载力和地下水稳定性的目的。

三、双液注浆技术的适用范围

（1）盾构、隧道及地下工程。如盾构隧道、及地下工程周围土层改良盾构、隧道及地下工程掘进竖井洞口地层加固，地下管线保护、隧道通过地面建筑物基础的跟踪双液注浆等。

（2）深基坑工程。如防止基坑底面隆起止水帷幕。保护基坑外地下管线和建筑物的双液注浆加固。

（3）既有建（构）筑物或拟建建（构）筑物基础加固工程。如双液注浆改良地适用于有地下水PH≤9，渗透系数>0.1m/d的砂类土和粘性土地基加固。

四、双液注浆技术的特点

与其它方式相比，双液法具有价格低廉，施工简单，工期短，质量易于保证，施工不需大型设备，施工干扰小，浆液渗透性强，无污染，对相邻建筑基础无扰动，保证整体结构安全，加固效果好等特点。

五、注入材料特性

无收缩注浆液属于安全性、高渗透性的注浆材料，固结硬化时间可根据实际工程需要进行调整。

1、无收缩注浆液特点：

(1)、固结硬化时间容易调整，设计硬化时间长的注浆液也具有很高强度。

(2)、渗透性良好，特别是对微细砂层的渗透性优易。

(3)、地层中有流动水的情况下也具有很强的固结性能。

(4)、浆液强度、硬化时间、渗透性能可根据现场实际需要任意调整。

(5)、浆液不流失、固结后不收缩，硬化剂无毒，对地下水不会造成污染。

本工程所采用浆液为A 液和C 液的混合物，A 液为改性后的水玻璃，C 液由水泥、外加剂和水组成。外加剂主要是调节浆液的可灌性和混合液的凝结时间，凝结时间由注浆时的压力和设计要求的扩散范围共同决定，因此在注浆过程中，外加剂用量可根据现场实际情况进行适当的调整。C 液中各成分放入搅拌机的顺序为：水、外加剂、水泥。两种浆液在注入前必须拌合均匀，并经常检查两种浆液混合后的凝结时间是否符合设计要求。

4、无收缩注浆液标准配比如下表所示：

5、硬化时间及固结砂强度对比

硬化的时间通过外加剂的剂量控制，硬化时间及固结砂强度对比见下图。

1030

60

70234550

4020

硬化时间

30℃

20℃15℃

外加剂剂 量（L/B液200L） 硬 化 时 间 (min)注浆后天数（d） 一 轴 压 缩 强 度（kg/d）152010287315固结砂强度 无收缩注浆材料特性

无收缩注浆材料与普通注浆材料耐久性对比见下图。

六、主要机械设备及配置

[机械] [器具] [其他] XY —200型钻机两台 旋转二重管 排水处理装备 SYB —60/160型注浆泵二台 注浆液混合器 测定器具

SJY —双层立体式搅拌机一台 喷头 凝胶时间测定仪

逆止阀 消音器

施工机械配置见图：

2年1年28天1天

543210.40.50.3 无收缩注浆材料的耐久性

一轴抗压强度（M p a ）6个月7天 1.5年0.2

七、本工程方案设计

本工程所处地层位置结构基础座落于细砂粉砂层，施工期间不受地下水影响，抗浮设防水位位于基础以下，洗衣房地基加固的目标地层以卵石层为主。由于本工程是在既有框架结构的桩基础之间进行开挖并施作结构，为减小地基土层卸载变形对桩基础的不利影响，在基坑开挖之前必须先对桩周地基土层进行注浆加固，加固范围主要针对基坑周边的既有洗衣房桩周地层土体，加固范围为桩体外阔1米范围，深度为桩端上下各2-3米。加固工艺采用从地面垂直成孔注浆工艺，土体注浆加固后取样胶结强度不小于1.2mpa。

采用小型机械隧道成孔注浆措施施工，布孔间距为0.6～0.9米。施工配料为AC液，地层注浆设计压力应根据围岩水文地质条件合理确定，一般宜比静水压力大0.5～1.5MPa；当静水压力较大时，宜为静水压力的2～3倍。注浆终压建议为0.5～1.5MPa。注浆速率主要取决于地层的吸浆能力（即地层的孔隙率）和注浆设备的动力参数，考虑到多种因素注浆速率范围取5～110L/小时，施工时应根据现场试验，确定注浆参数。

八、注浆量的计算

由于浆液的扩散半径与砂层孔隙很难精密确定，为准备注浆材料，本参考图注浆设计根据本线有关隧道工程地质、水文条件和注浆方案以及所选择的注浆材料，进行注浆量的估算。

注浆量的估算公式按下式进行：

Q=Anα（1+β）

式中：Q----总注浆量，m3；

A----注浆范围体积，m3；

n----孔隙率，%；

α----浆液填充系数（0.7-0.9）

β----注浆材料损耗系数

设计中, nα（1+β）统称为填充率, 填充率按下表选用

填充率选用表

九、注浆压力的选定

注浆压力是注浆施工中的重要参数，它关系到注浆施工的质量以及是否经济。因此，正确确定注浆压力和合理运用注浆压力有着重要的意义。

注浆压力与砂层孔隙发育程度、涌水压力、浆液材料的黏度和凝胶时间长短等有关，目前均按经验确定。通常情况下按如下经验式计算：

（1）按已知的地下水静水压力计算，设计的注浆压力（终压值）为静水压力的2-3倍，最大可达到3-5倍，即

P’＜P＜(3-5) P’

式中：P——设计注浆压力（终压值）（Mpa）

P’——注浆处静水压力（Mpa）

（2）根据注浆处地层深度计算

P=KH

式中：P——设计注浆压力（终压值）（Mpa）

H——注浆处深度（m）

K——由注浆深度确定的压力系数

十、注浆工艺及要求

1、工艺要求：

定孔位：根据设计要求，对准孔位，不同入射角度钻进,要求孔位偏差为±3cm，入射角度偏差不大于1°。

钻机就位：钻机按指定位置就位，调整钻杆的垂直度。对准孔位后，钻机不得移位，也不得随意起降。

钻进成孔：第一个孔施工时，要慢速运转，掌握地层对钻机的影响情况，以确定在该地层条件下的钻进参数。密切观察溢水出水情况，出现大量溢水出水时，应立即停钻，分析原因后再进行施工。每钻进一段，检查一段，及时纠偏，孔底位置应小于30cm。钻孔和注浆顺序由外向内，同一圈孔间隔施工；

回抽钻杆：严格控制提升幅度，每步不大于15-20cm，匀速回抽，注意注浆参数变化。

浆液配比：采用经计量准确的计量工具，按照设计配方配料。

注浆：注浆孔开孔直径不小于45mm，严格控制注浆压力，同时密切关注注浆量，当压力突然上升或从孔壁、断面砂层溢浆时，应立即停止注浆，查明原因后采取调整注浆参数或移位等措施重新注浆。土、砂层容易造成坍孔时，采用前进式注浆，否则采用后退式注浆。

2、工艺流程

十一、施工监测

1、为及时了解加固效果，对比分析设计条件和现场实际的差异，以便及时修正设计；有利于正确估计注浆范围和注浆效果，掌握注浆对基础的影响，为楼房安全提供保护，本工程在施工期间对建筑物进行监测。

暂停施工作业，制定处理方案，处理完成并达到预期目标时方可继续施工；监测指标达到控制值时，应立即停止所有施工作业，启动施工应急预案，进行临时加固处理。

3、既有洗房结构的监测点布设详见设计图。监测工作应于地基加固准备阶段开始，直至施工结束后。

4、监测仪器设备：精密水准仪、静力水准仪，测斜仪。

5、测点埋设：对既有承台、连梁结构、裂缝埋设测点(详见观测点平面布置图)。

6、监测时应严格按照国家一、二等水准测量规范执行。沉降点间距和复测周期按照中华人民共和国《城市测量规范》执行。

7、相关问题说明：

注浆处理前应测出每个观测点的现有高程，并确定与原设计地面的差值，注浆处理期间，应根据施工进度对正处理地段跟班观测，全部施工完毕后再全面观测一次。对地基土层进行注浆加固前，布设监测点。从加固施工准备阶段即开始对既有楼结构进行24小时监测。监测工作要随基坑开挖及结构施工同时进行。

十二、总结

本工程通过采用二重管无收缩双液注浆WSS工法技术，在整个施工过程中监控量测的各项数值均在预警范围以内，并且沉降量较小，充分证明了该方法的可行性、科学性、有效性。同时，体现了二重管无收缩双液注浆WSS工法技术在地基处理中与普通注浆方法的优越性，具体如下：

1、通过调整外加剂的加入量，可改变浆液的凝结时间。

2、通过改变注浆压力和浆液的凝结时间，可控制注浆扩散范围。

3、由于浆液的可灌性能好，可适用于各种土层的加固处理，增强土层的稳定性和抗压性能。

4、两种浆液混合后，迅速产生化学反应，使土层颗粒牢固地胶结为一体，从而使土体的整体结构得到加强，形成复合地基，大大提高了承载力。

5、对地下水而言不易溶解，具有高强度、止水功能。

6、可进行各类型地基基础、岩土工程的基坑加固处理及护坡施工、各类型暗挖隧道土体的加固止水。

因此二重管无收缩双液注浆WSS工法在地基加固工程中具有很广泛的推广应用价值。