CN112663695B - 一种含砂质地层桩基础构筑物抬升纠偏的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含砂质地层桩基础构筑物抬升纠偏的施工方法，桩基础所处的地层中包括砂质地层。步骤1、从地面向地下钻孔，形成加固注浆孔，向加固注浆孔内注入水泥浆液，水泥浆液渗透入砂质地层内，从而形成砂层加固体，并与桩基础连接为整体；步骤2、抬升孔从地面深入至砂层加固体以下一定深度，向抬升孔底部进行压力注浆，注入的浆液渗入周围土体内并快速凝固，随着注浆液的不断注入，周围土体被填充挤压，从而形成向上的抬升力，抬升力传递至砂层加固体，推动砂层加固体与桩基础共同向上抬升，从而将构筑物抬升至设定的抬升高度。本发明具有能够将整个构筑物进行抬升，而且更加经济，施工过程中也不会造成构筑物二次沉降。

Description

一种含砂质地层桩基础构筑物抬升纠偏的施工方法

技术领域

本发明涉及构筑物抬升纠偏的技术领域，特别涉及一种含砂质地层桩基础构筑物抬升纠偏的施工方法。

背景技术

建构筑物是建筑物和构筑物的统称。建筑物通称建筑。一般指供人们进行生产、生活或其他活动的房屋或场所。例如，工业建筑、民用建筑、农业建筑和园林建筑等。构筑物一般指人们不直接在内进行生产和生活活动的场所。如水塔、烟囱、桥梁、设备基础、堤坝、蓄水池等。

构筑物一般都包括基础结构，基础结构中常见的一种为桩基础，桩基础能够将构筑物的荷载传递至深部密实稳定土层中。但是目前，一些设置有桩基础的构筑物由于桩端与基岩存在软弱夹层；或岩面倾斜度大，桩端入岩深度不够导致侧滑；或桩周土层松，软摩擦系数低等因素最终导致构筑物发生不均匀沉降。如何对该地质上的构筑物进行抬升是要解决的技术问题。本申请人已经对如何抬升纠偏研发出了多种方案，并在之前提出了多个专利申请。但是针对桩基础范围内存在砂质地层的情况还需设计一种更加经济实用的抬升纠偏技术。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种含砂质地层桩基础构筑物抬升纠偏的施工方法，其优点是能够对桩基础范围内存在砂质地层的构筑物进行抬升纠偏，而且该方法经济实用。

本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：桩基础所处的地层中包括砂质地层，该方法包括以下施工步骤：

步骤1、形成砂层加固体：从地面向地下钻孔，形成加固注浆孔，加固注浆孔的孔底伸入至砂质地层内；向加固注浆孔内注入水泥浆液，水泥浆液渗透入砂质地层内，将存在于砂层颗粒之间的水分挤出并与砂固结，从而形成砂层加固体，并与桩基础连接为整体；

步骤2、抬升注浆：向下钻孔，形成抬升孔，抬升孔从地面深入至砂层加固体以下一定深度，砂层加固体完成后12-24h，向抬升孔底部进行压力注浆，注入的浆液渗入周围土体内并快速凝固，随着注浆液的不断注入，周围土体被填充挤压，从而形成向上的抬升力，抬升力传递至砂层加固体，推动砂层加固体与桩基础共同向上抬升，从而将构筑物抬升至设定的抬升高度。

通过上述技术方案，水泥浆与砂质地层内的砂固结形成水泥砂浆结构的砂层加固体，并与桩基础连接为整体，在注浆过程中，由于是利用水泥浆将砂质地层内的水进行置换，所以不会引起构筑物的二次沉降；待水泥浆固结并具有一定强度后进行抬升注浆，由于砂层加固体与桩基础连接为整体，在抬升力的作用下，桩基础被抬升，从而带动整个构筑物进行抬升。

本方案由于利用水泥浆单浆液相比注浆双浆液，具有渗透力强、价格便宜的优点，能够很好的渗入孔隙率小的砂质地层中，而且注浆过程中构筑物不会因为注浆而造成地基弱化从而引起二次沉降；此外，利用砂层加固体作为抬升力的受力结构，能够均匀的将抬升力传递给桩基础或构筑物的基础底板，使得整个抬升过程可控，而且很好的保护了构筑物的底板不受抬升力的破坏。

本发明进一步设置为：在抬升注浆前注浆形成帷幕墙，施工步骤为：在需要抬升的范围内竖直向下钻孔，形成多个间隔的帷幕孔, 帷幕孔的孔底深入至砂层加固体以下；向帷幕孔内注浆，相邻两个帷幕孔的注浆范围相互咬合重叠，形成围闭的帷幕墙，所述帷幕墙的顶端高于砂层加固体的底面；步骤2抬升注浆中，向抬升孔底部进行压力注浆，随着帷幕墙围闭范围内浆液的不断增加并快速凝固，构筑物逐渐抬升至设定高度。

通过上述技术方案，首先，帷幕墙能够防止抬升注浆的浆液水平扩散，节约注浆材料；其次，帷幕墙内不断注入浆液，对该范围内的土体产生挤压力，由于受到帷幕墙的约束，挤压力转变为竖直向上和向下的力，向上的力形成抬升力，将砂层加固体和桩基础连带进行抬升。

本发明进一步设置为：帷幕墙的施工采用钻注一体机进行，在竖向分多段依次进行注浆，浆液从注浆管管口喷出后，压入周围土体内，并在30-60s内凝固。

通过上述技术方案，该方法施工高效，而且浆液快速凝固，减小了对土体的软化影响，防止构筑物产生二次沉降。

本发明进一步设置为：步骤2抬升完成后，在桩基础底部进行填充注浆，填充桩基础底部土体空隙。

通过上述技术方案，有效防止了构筑物发生二次沉降。

本发明进一步设置为：步骤2抬升完成后，对桩基础周围土体进行注浆，增加桩基础的侧摩阻力。

通过上述技术方案，有效防止了构筑物发生二次沉降。

本发明进一步设置为：向抬升孔底部进行压力注浆采用钻注一体机进行，并分段后退式注浆抬升。

通过上述技术方案，防止因同一个点持续注浆或加大注浆压力时，造成浆液对地基的劈裂，形成了漏浆通道。多次回退注浆，使得浆液对周围土体更加均匀地施加挤压力，使抬升更加均匀。

本发明进一步设置为：抬升孔内注浆的浆液从注浆管管口喷出后，压入周围软泥土内，并在5-30s内凝固。

通过上述技术方案，快速凝固的浆液能够更好的对软泥土形成挤压，随着浆液不断注入，持续对构筑物的底部进行施力，实现抬升。

本发明进一步设置为：构筑物为工业厂房、桥墩、水塔、烟囱、设备基础、堤坝或蓄水池。

通过上述技术方案，该方法可以适用于抬升任何桩基础结构的构筑物。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、能够将构筑物抬升纠偏，而且利用在砂层中注入水泥砂浆的方案，使得整个方法更加经济节约，砂层加固体和抬升注浆施工过程中均不会造成构筑物的二次沉降；

2、帷幕墙的设置使得抬升力更加集中有效，抬升速度更加均匀可控，而且节约材料，施工效率高；

3、抬升后对桩基础底部空隙和桩周土进行注浆加固，有效防止构筑物发生二次沉降。

附图说明

图1为本发明的抬升注浆示意图；

图2为本发明在帷幕墙内压力注浆抬升的示意图；

图3为本发明在构筑物四周形成帷幕墙的平面示意图；

图4为本发明对桩基础底部空隙进行填充注浆的示意图。

附图标记：1、帷幕墙；11、帷幕孔；2、抬升孔；3、承台；4、桩基础；5、砂层加固体；51、加固注浆孔；6、填充注浆孔；7、砂质地层。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例

一种含砂质地层桩基础构筑物抬升纠偏的施工方法，该实施例以桥墩的抬升为例进行说明：包括以下施工步骤：

步骤1、如图1所示，形成砂层加固体5：从地面倾斜向地下钻孔，形成加固注浆孔51，加固注浆孔51的孔底伸入至承台3正下方范围内的砂质地层7内；向加固注浆孔51内注入水泥浆液，水泥浆液渗透入砂质地层7内，将存在于砂层颗粒之间的水分挤出并与砂固结，从而形成砂层加固体5，并与桩基础4连接为整体；优选地，桩基础4为混凝土灌注桩。灌注桩的周面为凹凸不平的糙面，注浆形成的砂层加固体5能够很好的与灌注桩形成相互咬合。

步骤2、形成帷幕墙1：结合图2与图3，在桥墩承台3的四周竖直向下钻孔，形成多个间隔的帷幕孔11，帷幕孔11的孔底深入至砂层加固体5以下，可以是超出砂层加固体5的底面3-10m；向帷幕孔11内注浆，相邻帷幕孔11的注浆范围相互咬合重叠，形成围闭的帷幕墙1。帷幕墙1的顶端高于砂层加固体5的底面，使砂层加固体5的底面与帷幕墙1形成一个顶面封闭的凹腔。帷幕墙1的施工采用钻注一体机钻入至设计深度后，进行注浆，待注浆率达到设计值后，回退钻杆1-2m，停止后，继续进行注浆，直至形成竖向连续的桩体。帷幕孔11内注浆压力根据地层情况和注浆深度进行确定，只要能满足有效桩径要求即可。为了防止在帷幕墙1施工过程中，承台3底部及周围土体被软化而造成桥墩的二次沉降，所以其注浆采用的浆液为速凝型。优选地，浆液从注浆管的管口喷出后，在30-60s内凝固。

步骤3、抬升注浆：如图2所示，采用钻注一体机在地面倾斜向下钻孔，形成直径为42mm的抬升孔2，抬升孔2深入至砂层加固体5以下一定深度，并位于帷幕墙1范围内，当抬升孔2为多个时，多个抬升孔2沿承台3的中心线对称布置。多个抬升孔2可以在地面设置为两排或多排，以不同的角度伸入至承台3的底部，优选伸入靠近承台3中心下方位置，并位于两根桩基础4之间位置。

抬升孔2都是均匀对称设置，而且注浆压力保持一致，以便保证承台3的整体受力平衡。注浆的压力设定原则为：基准压力=桥墩、承台3、桩基础4和顶部梁体的总重力以及所有桩基础4的摩阻力的总和/承台3的底面积，注浆压力应大于基准压力，并小于基准压力的1.8倍。

砂层加固体5完成后12-24h，同时向多个抬升孔2底部进行压力注浆，随着帷幕墙1围闭的范围内浆液的不断增加并凝固，桥墩逐渐抬升至要求高度。注浆过程中采用后退式注浆工艺，分段进行注浆。具体地，钻至设定深度后，向抬升孔2底部进行压力注浆，浆液采用速凝型，浆液从注浆管管口喷出后，压入周围土体内，并在5-30s内凝固。随着帷幕墙1内浆液的不断增加，注入的浆液快速凝固并对帷幕墙1内土石不断的填充、挤密，帷幕墙1内的土石随着压力的升高和密实度的增加，形成抬升力，将桥墩缓慢抬升。当注浆一定时间后，在同等压力下，浆液的注入速度不断变慢，此时，将注浆管后退10-30cm，继续进行压力注浆，经过多次回退，浆液不断的注入帷幕墙1内，对该范围内的土石进行填充、挤密，使桥墩不断抬升至设定的抬升高度。

步骤4、如图4所示，由于抬升后，桩基础4跟随承台3向上提升，桩基础4底部与原有桩底土体存在空隙；所以在地面倾斜钻孔，形成填充注浆孔6，孔底伸入至桩基础4底部，然后在孔底进行填充注浆，将桩基础4底部的空隙填充，然后继续压入浆液，对桩基础4底部的土体内部的空隙进行填充密实，从而防止抬升后的桥墩产生二次沉降。填充注浆孔6内的注浆压力小于或等于计算出的基准压力。

步骤5、倾斜钻孔至桩基础4的桩身旁侧，并进行注浆，通过对桩基础4周围土体的注浆加固，增加桩基础4的侧摩阻力，从而防止桥墩产生二次沉降。也可以在桩基础4底部注浆完成后，向上回退注浆管的同时进行注浆，对桩基础4周围土体进行加固处理，提高桩基础4的侧摩阻力。该过程中的注浆压力小于或等于计算出的基准压力。

以上的帷幕注浆和抬升孔2内注浆所用的浆液可以是单浆液，也可以是双浆液。当采用双浆液时，优选地，不同浆液通过双层注浆管的不同通道到达出浆口，并在出浆口汇合后一起压入土体中，并发生凝固反应。

双浆液分别命名为A浆液和B浆液，两种浆液分别从钻杆的不同通道到达注浆管的出浆口，在出浆口处压入周围土体，两种浆液在土体中汇合后发生化学反应，在短时间内完成初凝。

注浆液只要能满足初凝时间要求并有较好的渗透性即可，可以是现有技术中的任意一种。上文中提到的注浆液的凝固代表初凝，只要快速初凝后注浆液不是液体状，而是具有一定强度的固体状即可，主要目的是防止液体状注浆液对桥墩的地基造成的软化影响。

以下一种注浆液配方可供采用：A浆液由如下重量份的原料组成：金属氧化物和/或金属氢氧化物70-90份，复合缓凝剂0.5-1.2份，减水剂0.5-0.7，酸碱缓冲剂0.7-1.5，复合稳定剂3-5，复合表面活性剂0.5-1.5。其中氧化金属物可以是氧化镁、氧化铝、磷酸镁等任意两种的组合；复合缓凝剂为尿素和三聚磷酸钠；减水剂是聚羧酸减水剂；酸碱缓冲剂为碳酸镁或氢氧化钾；复合稳定剂为羟甲基纤维素、正烷基十六醇、淀粉醚和纤维素醚中的至少两种；复合表面活性剂为烷基聚氧乙烯醚、苄基酚聚氧乙烯醚和烷基磺酸盐中的至少两种。以上各单独组分中要使用两种及两种以上的不同材料时，可以按等数量级进行配制，两种的设置主要是为了防止其中一种失效，以便使整体复合浆液效果更加稳定。

B浆液由如下重量份的原料组成：磷酸盐30～40份，消泡剂0.2～1份。其中，磷酸盐可以是磷酸氢二铵或磷酸二氢钾；消泡剂可以是有机硅消泡剂或聚醚消泡剂。

A浆液和B浆液分别与水按重量比100:40～50混合搅拌成浆液，经不同管路压入注浆管，至出浆口汇合反应并在土体中固化。

复合浆液初凝时间的不同主要通过调节复合缓凝剂的比重大小实现。优选地，抬升过程压力注浆时，加入水要少一些，使注浆液浓度增高，以便更好的对周围土体形成挤压（例如A浆液和B浆液分别与水按重量比100:40）；其它注浆时，加入水要多一些，注浆液浓度要小（例如A浆液和B浆液分别与水按重量比100:50）。

利用该技术抬升的构筑物可以是工业厂房、水塔、烟囱、设备基础、堤坝或蓄水池等。该方案用于抬升非桥墩的构筑物时，基准压力=（被抬升结构物的总重力+桩基础4的总重力+所有桩基础4的摩阻力）/承台3或基础的底面积。例如，抬升设备基础时，基准压力=（设备的总重力+设备基础总重力+桩基础4的总重力+所有桩基础4的摩阻力）/设备基础的底面积。

此外，该方案中的构筑物也可以代表框架结构工业厂房的结构柱，厂房的每个结构柱底部设置小型承台3，承台3以下为桩基础4。该方案也属于申请人要求的保护范围。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种含砂质地层桩基础构筑物抬升纠偏的施工方法，桩基础(4)所处的地层中包括砂质地层(7)，其特征是：包括以下施工步骤：

步骤1、形成砂层加固体(5)：从地面倾斜向地下钻孔，形成加固注浆孔(51)，加固注浆孔(51)的孔底伸入至砂质地层(7)内；向加固注浆孔(51)内注入水泥浆液，水泥浆液渗透入砂质地层(7)内，将存在于砂层颗粒之间的水分挤出并与砂固结，从而形成砂层加固体(5)，并与多根桩基础(4)连接为整体，桩基础（4）向下穿过砂质地层（7）；

步骤2、形成帷幕墙(1)：在需要抬升的范围内竖直向下钻孔，形成多个间隔的帷幕孔(11)，帷幕孔(11)的孔底深入至砂层加固体(5)以下；向帷幕孔(11)内注浆，相邻两个帷幕孔(11)的注浆范围相互咬合重叠，形成围闭的帷幕墙(1)，所述帷幕墙(1)的顶端高于砂层加固体(5)的底面，砂层加固体（5）将帷幕墙（1）的顶完全封闭；

步骤3、抬升注浆：采用钻注一体机倾斜向下钻孔，形成多个抬升孔(2)，多个抬升孔（2）对称布置，多个抬升孔（2）在地面设置为两排或多排并以不同的角度伸入至砂层加固体（5）的底部的桩基础（4）之间的位置，抬升孔(2)从地面深入至砂层加固体(5)以下一定深度；砂层加固体(5)完成后12-24h，同时向多个抬升孔(2)底部注入速凝型浆液进行压力注浆，多个抬升孔（2）的注浆压力保持一致，采用后退式分段注浆，每次后退10-30cm，注入的浆液渗入周围土体内并快速凝固，随着注浆液的不断注入，周围土体被填充挤压，从而形成向上的抬升力，抬升力传递至砂层加固体(5)，推动砂层加固体(5)与桩基础(4)共同向上抬升，从而将构筑物抬升至设定的抬升高度；

S4、抬升完成后，在地面倾斜钻孔形成孔底伸入到桩基础（4）底部的填充注浆孔（6），在桩基础(4)底部进行填充注浆，填充桩基础(4)底部土体空隙；并在回退注浆时将桩基础（4）周围土体填充，增加桩基础（4）底部与土体之间的摩擦力。

2.根据权利要求1所述的一种含砂质地层桩基础构筑物抬升纠偏的施工方法，其特征是：帷幕墙(1)的施工采用钻注一体机进行，在竖向分多段后退式依次进行注浆，浆液从注浆管管口喷出后，压入周围土体内，并在30-60s内凝固。

3.根据权利要求1所述的一种含砂质地层桩基础构筑物抬升纠偏的施工方法，其特征是：抬升孔(2)内注浆的浆液从注浆管管口喷出后，压入周围软泥土内，并在5-30s内凝固。

4.根据权利要求1所述的一种含砂质地层桩基础构筑物抬升纠偏的施工方法，其特征是：构筑物为桥墩、水塔、烟囱、设备基础、堤坝或蓄水池。

5.根据权利要求1所述的一种含砂质地层桩 基础构筑物抬升纠偏的施工方法，其特征是：抬升孔- （2 ）内注入的浆液为双浆液A和B并通过不同的通道到达注浆管的出浆口，A浆液由如下重量份的原料组成：金属氧化物和/或金属氢氧化物70-90份，复合缓凝剂0.5-1.2份，减水剂0.5-0.7份，酸碱缓冲剂0.7-1.5份，复合稳定剂3-5份，复合表面活性剂0.5-1.5份；B浆液由如下重量份的原料组成：磷酸盐30-40份，消泡剂0.2-1份，A浆液和B浆液分别与水按重量比100:40-50混合搅拌成浆液。

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