外低压内高压限定区域的压密注浆地基处理施工工法

外低压内高压限定区域的压密注浆地基处理施工工法由苏州二建建筑集团有限公司、江苏省金陵建工集团有限公司完成的工法01形成原因操作原理质量控制工法特点材料设备安全措施目录030502040607环保措施应用实例效益分析荣誉表彰目录0908010基本信息《外低压内高压限定区域的压密注浆地基处理施工工法》是苏州二建建筑集团有限公司、江苏省金陵建工集团有限公司完成的建筑类施工工法；作者分别是程月红、牛洁雯、钱艺柏；适用范围是砂土（松散、稍密状态）、粉土（稍密状态）、人工填土等土层的地基加固和基坑支护工程中浅层土体的防渗堵漏。《外低压内高压限定区域的压密注浆地基处理施工工法》主要的工法特点是：采用低压注浆的方法，形成防渗帷幕；在注浆头上仅设置单侧注浆孔，控制了跑浆问题；采用优化的各种相关条件下浆体配比控制技术。2009年10月19日，《外低压内高压限定区域的压密注浆地基处理施工工法》被中华人民共和国住房和城乡建设部评定为2007-2008年度国家一级工法。形成原因形成原因在对地基进行防渗、加固处理时，常常采用或者配合使用压密注浆的施工方法，但就其本身而言，也存在一些缺陷，比如对于砂土、粉土及人工填土地基，注浆过程中跑浆问题严重，大大影响了注浆效果，同时水泥浆的使用量浪费过大。为解决这类问题，并将注浆限定在一定范围内，苏州二建建筑集团有限公司、江苏省金陵建工集团有限公司经过若干个工程施工实践，总结出外低压内高压限定区域压密注浆地基处理施工技术，取得了良好的经济效益和社会效益，经整理编制形成《外低压内高压限定区域的压密注浆地基处理施工工法》。

工法特点工法特点《外低压内高压限定区域的压密注浆地基处理施工工法》的工法特点是：1.与传统压密注浆施工工艺相比，该工法施工时，外围注浆孔孔距较密集，采用低压注浆的方法，形成防渗帷幕，内部注浆孔间距相应调整，进行高压注浆，强化地基加固效果；利用外围的有效低压注浆处理，提高了整个区域的泥浆保有量和地基承载力及防渗效果。2.为了更好地达到不跑浆即“限定区域”的目的，该工法对外围低压注浆时采用的注浆头进行改良，其中关键点是在注浆头上仅设置单侧注浆孔，有效控制了跑浆问题。3.在注浆区域外围采用低压注浆代替常规压力注浆，尽量减少对地层结构的扰动，降低对周边环境的影响。4.采用了优化的各种相关条件下浆体配比控制技术，在内部高压注浆区域将粉煤灰掺入到普通水泥中作为注浆材料使用，节约水泥、降低成本、消化三废，起到了节能环保的积极作用；在外围注浆区域，浆液中掺人适量的水玻璃，控制了浆液的凝结时间，克服了纯水泥浆凝结时间过长的缺点，缩短了工期。

操作原理适用范围施工工艺工艺原理操作原理适用范围《外低压内高压限定区域的压密注浆地基处理施工工法》的适用范围是：1.适用于砂土（松散、稍密状态）、粉土（稍密状态）和人工填土等土层的地基加固。2.适用于基坑支护工程中浅层土体的防渗堵漏。

工艺原理《外低压内高压限定区域的压密注浆地基处理施工工法》的工艺原理叙述如下：一、概述注浆理论是借助于流体力学和固体力学的理论发展而来，对浆液的单一流动形式进行分析，建立压力、流量、扩散半径、注浆时间之间的关系。实际上，浆液在地层中往往以多种形式运动，而且这些运动形式随着地层的变化、浆液的性质和压力变化而相互转化或并存。该工法正是利用这一特点，根据不同的地质条件，改变注浆压力、注浆速率和钻孔间距，通过“外围防漏，内部加固”来达到“限定区域注浆”的目的。如图1所示，当压力升至Pf点，注浆量突然增大，地层结构发生破坏或孔隙尺寸已被扩大，此时压力值Pf为确定容许注浆压力的依据。

图1注浆压力与注浆量关系曲线图二、外围低压注浆1.根据Maag推导出的浆液在土层中的渗透公式，浆液扩散半径r1表达式如下：。式中k——土的渗透系数（厘米/秒）；β——浆液黏度对水的黏度比；h1一一注浆压力水头高度（厘米）；r0——注浆管半径（厘米）；n——砂土的孔隙率；t——注浆时间（秒）。施工工艺《外低压内高压限定区域的压密注浆地基处理施工工法》的工艺流程是：限定区域外围和限定区域内的施工流程顺序：外围低压封闭注浆施工→内部高压注浆施工。每一注浆点施工工艺流程见图4。

图4每一注浆点施工工艺流程采用《外低压内高压限定区域的压密注浆地基处理施工工法》施工时，限定区域外围低压封闭注浆施工的操作要点如下：一、浆液材料的选择1.选择浆液应考虑限定区域外围注浆的特点，要求浆液具有可灌性，即满足公式：N=D15/D85≥10~15。2.为了达到速凝的效果，水泥浆浆液中加入适量的水玻璃，掺量控制在水泥重量的3%~5%之间。3.水泥一水玻璃注浆体耐久性分析：水玻璃分子式为，分为碱性水玻璃和非碱性水玻璃。碱性水玻璃即普通水玻璃，它本身呈强碱性，当与胶凝剂混合时，是在碱性条件下发生胶凝。材料设备材料设备一、材料的性能和质量要求《外低压内高压限定区域的压密注浆地基处理施工工法》所用材料的性能和质量要求如下：1.水：注浆用水应是可饮用的河水、井水及其他清洁水，含有油脂，糖类，酸性大的水、海水和工业生活废水不宜采用。2.水泥：水泥强度等级不低于32.5级。3.粉煤灰：粗粒含量不宜过多，对注浆不利，掺入量为水泥重量的20%~50%。4.水玻璃：掺量控制在水泥重量的3%~5%之间，水玻璃模数为2.4~3.4，浓度为22~40°Be'。5.水灰比控制在0.5~1.0之间。

二、设备配置《外低压内高压限定区域的压密注浆地基处理施工工法》设备配置如下：1.专用成孔机具：SH-30型工程钻机、平板振动机。质量控制质量控制《外低压内高压限定区域的压密注浆地基处理施工工法》的质量控制要求如下：1.施工前应检查有关技术文件（注浆点位置、浆液配比、注浆施工技术参数，检测要求等），对有关浆液组成材料的性能及注浆设备也应进行检查。2.施工中应经常抽查浆液的配比及主要性能指标、注浆的顺序、注浆过程中的压力控制等。3.施工结束后应检查注浆体强度、承载力等。检查孔数为总量的2%~5%，不合格率大于或等于20%时应进行二次注浆，检验应在注浆后15天（对填土、粉土、砂土）进行。4.水泥注浆地基的质量检验标准如表1。5.注浆后地基承载力达不到设计要求时，应分析原因，进行地基土质变异分析，针对不同土质及土的性状改变，进行二次浆液配比和注浆参数设计，重新进行成孔注浆，以满足设计要求。

安全措施安全措施施工单位采用《外低压内高压限定区域的压密注浆地基处理施工工法》施工时，除应执行国家、地方的各项安全施工的规定外，尚应遵守注意下列事项：1.操纵钻机人员要有熟练的操作技能，了解注浆全过程及钻机振动注浆性能，严禁违章操作。2.班前进行安全教育，建立安全台账，进行员工安全培训，制定专项安全施工方案，必须进行安全技术交底，安全技术交底的内容包括：施工时，对高压泥浆泵要全面检查和清洗干净，防止泵体的残渣和铁屑存在；各密封圈应完好无泄漏，安全阀中的安全销要进行试压检验，确保能在额定最高压力时断销卸压；压力表应定期检查，保证正常使用，一旦发生事故，必须停泵停机排除故障。3.特殊工种上岗时必须持有特殊工种操作证，随时接受有关部门的检查，非机械人员和非电工，不得动用机械设备和电器设备。4.加强现场施工用电管理，安全用电。5.钻孔时，如遇卡钻，应立即切断电源，在没查清原因之前，不得强行启动，严禁用手清除螺旋叶片上的泥土，发现紧固螺栓松动时，应停机及时处理。环保措施环保措施施工单位采用《外低压内高压限定区域的压密注浆地基处理施工工法》施工前应编制专项环境管理方案，内容包括：1.注浆施工时应制备好浆液，将浆液控制在浆桶中，防止浆液外流。并做好各项准备，万一发生浆液外流，立即派人清扫、补救。2.出入车辆应清洗车轮及挡泥板，不允许带泥上路，特别是在雨期，应在出场路口铺设清洗设施，派专人负责清扫干净后方可出场。3.做好施工道路的规划和设置，临时施工道路基层要夯实，路面硬化，并随时清扫洒水，减少道路扬尘。4.水泥和其他易飞扬的细颗粒散装材料尽量安排库内存放，如露天存放应严密遮盖，运输和装卸时应防止遗撒和飞扬。5.现场施工产生的污水，禁止随意排放，作业时严格控制污水流向，在合理位置设置沉淀池，经沉淀处理后方可排入市政污水管网。6.提倡文明施工，尽量减少人为的大声喧哗，增强全体施工人员的防噪声扰民的意识，根据现场实际情况优先选用低噪声的成孔方法和机械设备。对噪声机械的使用应采用有效的隔声措施，以减少强噪声的扩散。效益分析效益分析《外低压内高压限定区域的压密注浆地基处理施工工法》在苏州二建建筑集团有限公司、江苏省金陵建工集团有限公司施工的南亚大厦亲水驳岸、春申湖大酒店门楼、苏州市广播电视总台广播中心等项目中的成功应用。针对砂土、粉土和人工填土等孔隙率较大的土质，压密注浆的地基处理方式最大的问题就是容易跑浆，采用《外低压内高压限定区域的压密注浆地基处理施工工法》解决了此类问题，节约了水泥用量，同时粉煤灰的掺入不仅节约水泥、降低成本，也起到了消化三废的作用。

应用实例应用实例《外低压内高压限定区域的压密注浆地基处理施工工法》的应用实例如下：苏州市广播电视总台广播中心基坑工程位于天薇路东侧，市同源艺术幼儿园北侧，地下一层，地上4层（局部5层），框架结构，筏板基础。地下室底板东西向总长67.30米，南北向总宽49.55米，地下室总面积3330平方米。现场地面平均高程约为2.30米，相对建筑标高为-0.90米，基坑实际挖深4.90~6.05米。采用钻孔灌注桩十混凝土内角支撑，场地北侧有条东西向河道，为防止河水通过上部填土层渗入基坑，在坑外采用压密注浆止水（如支护剖面示意图8所示）。地下土层分别为0.6~2.2米厚杂填土层、0.8~2.6米厚素填土层和1.4~2.2米厚淤泥质填土层，符合外低压内高压分区域压密注浆的施工条件。图8基坑剖面图首先在基坑外侧进行单排低压密集注浆，采用钻杆注浆的方法，将浆液从钻杆底端向地层注入，自下而上分段注浆，分段长度确定为每次0.3~0.5米左右。注浆孔距为0.8米，注浆压力控制在0.3~0.5兆帕之间，加固深度为5米，采用32.5级水泥，水玻璃掺量为水泥重量的3%，水玻璃选择40°B