CN114837165A - 后注浆加固受力土体提高单室闭合地下连续墙基础承载力的结构及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种后注浆加固受力土体提高单室闭合地下连续墙基础承载力的结构及方法，属于地下连续墙加固技术领域，解决了现有加固方法不能满足抗渗性、承载力以及稳定性要求的问题。本发明包括单室闭合地下连续墙和基础顶板，还包括后注浆加固芯土和后注浆加固地基土，后注浆加固芯土在原地基芯土注浆后形成，后注浆加固地基土在单室闭合地下连续墙周围的原地基土注浆后形成。方法：在单室闭合地下连续墙上预留后注浆孔；将注浆管自由端经后注浆孔深入原地基芯土内，灌浆形成后注浆加固芯土；在单室闭合地下连续墙周围的原地基土内灌浆形成后注浆加固地基土。本发明的的承载能力、抗渗性能、整体稳定性得到改善和提高。
Description
技术领域
本发明属于地下连续墙加固技术领域，具体涉及一种后注浆加固受力土体提高单室闭合地下连续墙基础承载力的结构及方法。
背景技术
在单室闭合地下连续墙基础的应用中，由于周围环境随时间变化影响，单室闭合地下连续墙基础服役后期往往出现承载能力不足、稳定性差等问题。单室闭合地下连续墙基础结构内外原地基土体遇水后，力学性能弱化，这严重削弱了单室闭合地下连续墙基础的整体承载力和稳定性乃至单室闭合地下连续墙基础本身破话，同时随着时间的推移单室闭合地下连续墙基础结构内外土体沉降变形进一步增加，给上部结构带来巨大的安全隐患，诸如此类的后期病害严重制约着单室闭合地下连续墙基础的推广与应用。
对于在有些地区，基坑工程中集挡土、防水、承重为一体的单室闭合地下连续墙基础，为了保证承载力、稳定性以及抗渗性的要求，就必须提高单室闭合地下连续墙基础的整体可靠性能，以保障工程的安全、服役期的可用性。在单室闭合地下连续墙基础的设计阶段，单室闭合地下连续墙基础承载力设计值是充分考虑发挥地基土自身综合承载力（即墙体端部承载力、墙体内外侧面的摩阻力、芯土部分的承载力）的基础上确定的，但在实际工程中，单室闭合地下连续墙基础承受外部荷载后，地基土各部分承载力的发挥并不同步，因此单室闭合地下连续墙基础承载力设计值可靠性在理论上还要商榷。实际工程建设和工程结构应用中，首先，由于单室闭合地下连续墙基础所用钢筋混凝土材料或混凝土材料的变形特性与地基土变形特性差别较大；其次，周围地质环境（如地基土含水量变化）也可能在单室闭合地下连续墙基础服役期发生变化，周围地质环境变化会进一步影响地基土的承载、变形特性；第三，单室闭合地下连续墙基础服役期半封闭结构的“锅盖效应”，造成孔隙水或水汽可能在芯土上层聚集，引起含水量增加，改变芯土的承载和变形性能；第四，单室闭合地下连续墙基础服役期，周围地基土体内水平向渗流的水分和水汽，可能在单室闭合地下连续墙基础四周聚集，也可能引起单室闭合地下连续墙基础周围土体含水量增加。以上因素的叠加影响，引起单室闭合地下连续墙基础在服役期受力状态与设计时发生很大变化，特别是地基土承载性能、变形特性及地基土与单室闭合地下连续墙基础通过摩擦协调受力的特性。因此，随着服役时间推移，单室闭合地下连续墙基础的承载能力、抗渗能力、变形特性、整体稳定性都发生了改变，需要根据单室闭合地下连续墙基础服役中表现出的外在特点，研判单室闭合地下连续墙基础的服役性能，以便对其进行加固处理，确保整个结构使用安全。
目前，在土木工程建设领域，处理单室闭合地下连续墙基础承载力不足、抗渗性能欠缺以及不均匀沉降等问题的主要措施有：（1）导管注浆处理施工结构缝，通过绑扎导管对单室闭合地下连续墙基础的施工结构缝进行注浆加固以满足抗渗性要求；（2）设计中通过提高单室闭合地下连续墙基础钢筋和混凝土等级、强度和用量来提高稳定性和承载力。上述方法虽然在一定程度上提高了抗渗性、承载力以及稳定性，但都尚未能从根本上解决问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种后注浆加固受力土体提高单室闭合地下连续墙基础承载力的结构，以解决现有提高单室闭合地下连续墙基础承载力的方法不能满足抗渗性、承载力以及稳定性要求的问题。
本发明的另一目的是提供一种后注浆加固受力土体提高单室闭合地下连续墙基础承载力的方法。
本发明的技术方案是：一种后注浆加固受力土体提高单室闭合地下连续墙基础承载力的结构，包括单室闭合地下连续墙和基础顶板，单室闭合地下连续墙内部填充有原地基芯土，单室闭合地下连续墙外围填充有原地基土，还包括后注浆加固芯土和后注浆加固地基土，后注浆加固芯土由注浆管经后注浆孔深入原地基芯土注浆后形成，后注浆加固地基土由注浆管深入单室闭合地下连续墙周围的原地基土注浆后形成，后注浆加固地基土环绕在单室闭合地下连续墙外围。
作为本发明的进一步改进，后注浆加固芯土与单室闭合地下连续墙内壁周围相接触。
作为本发明的进一步改进，后注浆加固地基土与单室闭合地下连续墙外壁周围相接触。
作为本发明的进一步改进，单室闭合地下连续墙的截面包括矩形和圆形。
一种后注浆加固受力土体提高单室闭合地下连续墙基础承载力的方法，包括以下步骤：
A、在单室闭合地下连续墙上预留后注浆孔；
B、注浆机连接注浆管，将注浆管自由端经后注浆孔深入原地基芯土内，灌注化学加固浆液，化学加固浆液在原地基芯土孔隙中渗流扩散并与原地基芯土发生化学反应，形成后注浆加固芯土；
C、另将注浆管自由端经后注浆孔深入单室闭合地下连续墙周围的原地基土内，灌注化学加固浆液，化学加固浆液在原地基土孔隙中渗流扩散并与原地基土发生化学反应，形成后注浆加固地基土。
作为本发明的进一步改进，在步骤B中，灌注化学加固浆液时，使后注浆加固芯土与单室闭合地下连续墙内壁周围相接触，在其接触位置，连续墙与化学加固浆液发生化学反应，生成第一加强接触界面层。
作为本发明的进一步改进，在步骤C中，灌注化学加固浆液时，使后注浆加固地基土与单室闭合地下连续墙外壁周围相接触，在其接触位置，连续墙与化学加固浆液发生化学反应，生成第二加强接触界面层。
作为本发明的进一步改进，单室闭合地下连续墙的截面包括矩形和圆形。
作为本发明的进一步改进，化学加固浆液为水泥浆或水泥砂浆。
本发明在原单室闭合地下连续墙内外进行注浆后，形成后注浆加固芯土及后注浆加固地基土，后注浆加固芯土通过化学加固浆液与单室闭合地下连续墙之间形成第一加强接触界面层，后注浆加固地基土通过化学加固浆液与单室闭合地下连续墙之间形成第二加强接触界面层，后注浆加固芯土与后注浆加固地基土通过化学加固浆液渗透注入及相应的化学反应，改善并提高了土体的物理力学性质，原单室闭合地下连续墙基础与后注浆加固芯土、后注浆加固地基土、第一加强接触界面层和第二加强接触界面层结合成一个整体，共同组成了一种新的组合结构，新结构的承载能力、抗渗性能、整体稳定性得到改善和提高。
本发明的有益效果是：
1）单室闭合地下连续墙基础与后注浆加固芯土及后注浆加固地基土间生成第一加强接触界面层和第二加强接触界面层，强化单室闭合地下连续墙基础与后注浆加固芯土及后注浆加固地基土间力的传递和协调工作能力，改进并提高了荷载传递边界范围和受力面积，使新组合结构的承载能力提高得到了保障。
2）化学加固浆液注入原地基芯土及原地基土，通过化学反相应生成后注浆加固芯土及后注浆加固地基土后，改变了原地基芯土及原地基土的受力变形特性，随着单室闭合地下连续墙基础与后注浆加固芯土及后注浆加固地基土材料变形性能差异性减小，使新组合结构受力变形协调性得到改善，减小了不均匀沉降产生的内在原因。
3）化学加固浆液注入原地基芯土及原地基土，通过化学反相应生成后注浆加固芯土及后注浆加固地基土后，改变了土体的微观结构和土体孔隙孔径的大小，改变了原地基芯土及原地基土的渗透特性，使新组合结构的抗渗能力得到提高。
4）本发明适用于既有的单室闭合地下连续墙基础服役期安全保障不足的地基基础的加固处理，即承载能力不足、抗渗性能和整体稳定性存在隐患的基础的加固处理。本发明对既有的单室闭合地下连续墙基础进行加固处理时，可以完全采用已有的施工技术，不增加大型的施工机械和设备，施工质量可控，施工工期可以预期安排。
5）本发明适用范围广，可适用于截面为矩形或者圆形的单室闭合地下连续墙，也可适用于截面为其他形状的单室闭合地下连续墙。
附图说明
图1是单室闭合地下连续墙加固前的结构示意图；
图2是本发明第一种实施方式的结构示意图；
图3是图2中的A-A视图；
图4是本发明第二种实施方式的结构示意图；
图5是图4中的B-B视图；
图6是原地基土条件下单室闭合地下连续墙基础承载力测试曲线；
图7是本发明后注浆加固受力土体提高单室闭合地下连续墙基础承载力测试曲线。
图中：1-地基表面；2-上部结构；3-基础顶板；4-单室闭合地下连续墙；5-后注浆孔；6-原地基芯土；7-后注浆加固芯土；8-原地基土；9-后注浆加固地基土；10-第二加强接触界面层；11-第一加强接触界面层；12-注浆机；13-注浆管。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步详细说明。
图1示出了单室闭合地下连续墙加固前的结构。
实施例1、
单室闭合地下连续墙4的截面为矩形。
如图2、图3所示，一种后注浆加固受力土体提高单室闭合地下连续墙基础承载力的结构，包括单室闭合地下连续墙4和基础顶板3，单室闭合地下连续墙4和基础顶板3位于地基表面1以下，基础顶板3上方承载有上部结构2，单室闭合地下连续墙4内部填充有原地基芯土6，单室闭合地下连续墙4外围填充有原地基土8，还包括后注浆加固芯土7和后注浆加固地基土9，后注浆加固芯土7由注浆管13经后注浆孔5深入原地基芯土6注浆后形成，后注浆加固地基土9由注浆管13深入单室闭合地下连续墙4周围的原地基土8注浆后形成，后注浆加固地基土9环绕在单室闭合地下连续墙4外围。
后注浆加固芯土7与单室闭合地下连续墙4内壁周围相接触。
后注浆加固地基土9与单室闭合地下连续墙4外壁周围相接触。
一种后注浆加固受力土体提高单室闭合地下连续墙基础承载力的方法，其特征在于包括以下步骤：
A、在单室闭合地下连续墙4上预留后注浆孔5；
B、注浆机12连接注浆管13，将注浆管13自由端经后注浆孔5深入原地基芯土6内，灌注化学加固浆液，化学加固浆液在原地基芯土6孔隙中渗流扩散并与原地基芯土6发生化学反应，形成后注浆加固芯土7；使后注浆加固芯土7与单室闭合地下连续墙4内壁周围相接触，在其接触位置，连续墙4与化学加固浆液发生化学反应，生成强度和黏聚力得到提高的第一加强接触界面层11；
C、另将注浆管13自由端经后注浆孔5深入单室闭合地下连续墙4周围的原地基土8内，灌注化学加固浆液，化学加固浆液在原地基土8孔隙中渗流扩散并与原地基土8发生化学反应，形成后注浆加固地基土9；使后注浆加固地基土9与单室闭合地下连续墙4外壁周围相接触，在其接触位置，连续墙4与化学加固浆液发生化学反应，生成强度和黏聚力得到提高的第二加强接触界面层10。
化学加固浆液为水泥浆或水泥砂浆。
西长凤高速公路现场进行了黄土地基上单室闭合地下连续墙基础承载性能试验测试及研究。现场试验研究表明，黄土地基上应用本实施例的结构及方法，具有明显的工程经济效果，在该高速公路实际工程建设中得到了推广应用。
现场在天然黄土地基上进行单室闭合地下连续墙基础承载力测试，承载力在720KN，其承载力测试曲线如图6所示。采用本实施例的结构及方法对黄土地基土采用化学浆液加固后，单室闭合地下连续墙基础承载力达到880KN，其承载力测试曲线如图7所示，承载力提高达20%左右，发挥了较好的经济、社会效益。
实施例2、
本实施例与实施例1的区别在于，单室闭合地下连续墙4的截面为圆形，如图4、图5所示。
本发明通过单室闭合地下连续墙4的预留后注浆孔5向原地基芯土6注入化学加固浆液形成后注浆加固芯土7，待后注浆加固芯土7达到一定的强度后，在单室闭合地下连续墙3周围的原地基土8中注入化学加固浆液形成后注浆加固地基土9待后注浆加固芯土7、后注浆加固地基土9与单室闭合地下连续墙4的接触面形成第一加强接触界面层11和第二加强接触界面层10。单室闭合地下连续墙4与后注浆加固芯土7及加固后的原地基芯土6之间、单室闭合地下连续墙4与后注浆加固地基土9及加固后的原地基土8之间通过化学加固浆液（水泥浆或水泥砂浆）的固结及粘结作用形成增强连接，随各部分强度逐渐提高，单室闭合地下连续墙4与后注浆加固芯土7、后注浆加固地基土9、第一加强接触界面层11和第二加强接触界面层10结合，共同形成服役期荷载作用下可以协同承受外荷载的新的整体组合结构，不仅提高了基础的承载能力、减小了基础的不均匀沉降，同时还增强了组合结构的抗渗性能及结构整体的稳定性，延长了单室闭合地下连续墙4基础的服役寿命，提高了服役安全性能。
本发明在对已服役的单室闭合地下连续墙4基础通过现场调查并评价其工作性能的基础上，通过配套的注浆措施，对相关的原地基土8和原地基芯土6进行后注浆加固处理，注浆加固处理后形成了新的整体组合结构，通过采用加固改进与单室闭合地下连续墙基础协同工作的土体性能，解决了矩形单室闭合地下连续墙基础服役后期承载力、抗渗性及稳定性不足的问题。
Claims (9)
1.一种后注浆加固受力土体提高单室闭合地下连续墙基础承载力的结构，包括单室闭合地下连续墙和基础顶板，单室闭合地下连续墙内部填充有原地基芯土，单室闭合地下连续墙外围填充有原地基土，其特征在于：还包括后注浆加固芯土（7）和后注浆加固地基土（9），所述后注浆加固芯土（7）由注浆管（13）经后注浆孔（5）深入原地基芯土（6）注浆后形成，所述后注浆加固地基土（9）由注浆管（13）深入单室闭合地下连续墙（4）周围的原地基土（8）注浆后形成，后注浆加固地基土（9）环绕在单室闭合地下连续墙（4）外围。
2.根据权利要求1所述的后注浆加固受力土体提高单室闭合地下连续墙基础承载力的结构，其特征在于：所述后注浆加固芯土（7）与单室闭合地下连续墙（4）内壁周围相接触。
3.根据权利要求1或2所述的后注浆加固受力土体提高单室闭合地下连续墙基础承载力的结构，其特征在于：所述后注浆加固地基土（9）与单室闭合地下连续墙（4）外壁周围相接触。
4.根据权利要求3所述的后注浆加固受力土体提高单室闭合地下连续墙基础承载力的结构，其特征在于：所述单室闭合地下连续墙（4）的截面包括矩形和圆形。
5.一种后注浆加固受力土体提高单室闭合地下连续墙基础承载力的方法，其特征在于包括以下步骤：
A、在单室闭合地下连续墙（4）上预留后注浆孔（5）；
B、注浆机（12）连接注浆管（13），将注浆管（13）自由端经后注浆孔（5）深入原地基芯土（6）内，灌注化学加固浆液，化学加固浆液在原地基芯土（6）孔隙中渗流扩散并与原地基芯土（6）发生化学反应，形成后注浆加固芯土（7）；
C、另将注浆管（13）自由端经后注浆孔（5）深入单室闭合地下连续墙（4）周围的原地基土（8）内，灌注化学加固浆液，化学加固浆液在原地基土（8）孔隙中渗流扩散并与原地基土（8）发生化学反应，形成后注浆加固地基土（9）。
6.根据权利要求5所述的后注浆加固受力土体提高单室闭合地下连续墙基础承载力的方法，其特征在于：在步骤B中，灌注化学加固浆液时，使后注浆加固芯土（7）与单室闭合地下连续墙（4）内壁周围相接触，在其接触位置，连续墙（4）与化学加固浆液发生化学反应，生成第一加强接触界面层（11）。
7.根据权利要求5或6所述的后注浆加固受力土体提高单室闭合地下连续墙基础承载力的方法，其特征在于：在步骤C中，灌注化学加固浆液时，使后注浆加固地基土（9）与单室闭合地下连续墙（4）外壁周围相接触，在其接触位置，连续墙（4）与化学加固浆液发生化学反应，生成第二加强接触界面层（10）。
8.根据权利要求7所述的后注浆加固受力土体提高单室闭合地下连续墙基础承载力的方法，其特征在于：所述单室闭合地下连续墙（4）的截面包括矩形和圆形。
9.根据权利要求7所述的后注浆加固受力土体提高单室闭合地下连续墙基础承载力的方法，其特征在于：所述化学加固浆液为水泥浆或水泥砂浆。
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