双曲冷却塔复合地基处理办法及分析

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　　一、工程概况

　　某余热发电工程2500㎡冷却塔由环基、人字柱、水池池壁、水池底板、风筒、塔内预制淋水构件、中央竖井等构成。其中环形基础、中央竖井及塔内预制柱桩基础下面均设计了Ф1000人工挖孔钢筋砼灌注桩，保证了冷却塔整体结构的稳定性。设计要求对水池底板下土层进行强夯，并达到150kpa承载力，而不是进行常规的500mm厚3：7灰土换填。但因图纸未能按期到达，桩基已浇筑完毕后无法进行强夯处理。只是对回填土进行了分层机械碾压。冬季最冷时施工，土层具有很大的湿陷性。又因水池西侧、北侧因图纸未到，挡土墙没有施工。蓄水后，水通过水池底板与环基基础之间施工缝及水池底板设计的井字施工缝渗漏后，底板下面的土失陷下沉。又因西侧无挡土墙，且落差达到5m以上，造成水土流失。使水池底板下方出现空洞。水池底板下并未有基础梁支撑设计，桩基仅仅是对环基和淋水构件柱进行支撑。这时水池底板可以近似认为半径约31m的圆形无梁混凝土板。从而引起水池底板局部开裂后漏水，导致水池不能正常使用。

　　为保证冷却塔结构安全及早投入使用。经与业主、设计讨论后，预对水池底板下面回填土进行钻孔压力注浆方法加固。因水池底板下方3m-5m深处有部分建筑垃圾回填，此方法可以用水泥使建筑垃圾层板结成一体，并将回填土中的缝隙用水泥填充。水泥硬化后可以很大的提高地基承载力和密实度。同时，在原水池底板上面做一层防水，然后再在其上浇筑200厚钢筋来对原底板补强。(原底板钻孔后强度有所损失)

　　二、钻孔、注浆施工方法

　　(一).施工方案的原理

　　经现场观察确定，此次主要下沉是由湿陷性黄土引起的不均匀沉降造成的。因此为提高湿陷性回填黄土的力学强度和抗变形能力，根据实际情况采用确定采用压力注水泥浆加固沉降区。即在下沉部位的地表施工钻孔，将搅拌好的水泥浆用高压泵注入孔内。水泥浆在高压泵的作用下渗入到回填土的空隙中，并将空隙填满凝固，从而有效的提高其承载力。

　　(二).注浆技术的参数

　　本次注浆以32.5级水泥为固化剂，浆液配合比(水灰比)为0.5-0.6,注浆压力控制在0.5-1.0MPa。注浆深度为孔底到地表。

　　(三)注浆施工设备

　　成孔设备：工程冲击钻四台，人工冲击锤四套，Ф150mm手持式水钻20台，钻头120个。

　　注浆设备：高压注浆泵2台，水泥搅拌桶2台。

　　配套设备：配电箱，电源线，高压注浆管，储浆池，水桶。

　　(四)注浆顺序

　　先将塔西侧、北侧环形基础下面的裂隙从外侧封堵。然后在塔内按0.8m孔距布控、钻孔、注浆，依次处理。

　　(五)灌注孔的间距

　　由于此次灌注水泥浆采用溶液加压为主的施工方法，灌注孔的间距布置控制在0.8m-1.0m之间(梅花形布置)。如有漏浆严重区域，施工时可在此加密到0.4-0.8m之间，确保工程质量和处理后效果。

　　(六)施工控制

　　注浆速率大时，应减少注浆压力或间隙灌注。

　　压力小且注浆速率大时减少水灰比。

　　施工时，注意观察地面变化情况，注意地面管道周围及地下井口的变化情况，对钻孔冒浆，串浆者处理后再注。

　　三加固施工工艺

　　工艺流程：布孔——钻孔——下高压注浆管——孔口封堵——浆液配置——注浆

　　(一)布孔

　　按实际情况进行注浆孔定位放线，对注浆孔进行编号。如遇到障碍物可适当调整孔位。

　　(二)钻孔

　　先用Ф150的水钻将400mm厚的钢筋混凝土水池底板钻透，然后采用工程地质钻探方法进行土层成孔。土层部分成孔直径为120mm，孔深1.5m-6.0m。施工中根据具体情况确定孔深，以进至原状土层0.5m左右为准。钻孔时，应经常观察土层深度所对应的土质情况，以方便及时修改注浆方案。

　　经观察，水池底板下空洞处最高可达300mm左右，且集中在未施工挡土墙的西侧和北侧。东侧和南侧空洞处高度很小，或几乎没有产生空洞。说明西侧和北侧因没有建挡土墙，再加上外侧高差较大，水土流失比较严重，所以土层下陷情况比较严重。东侧和南侧因水池外部未进行大面积开挖，且地势较高。几乎没有造成水土流失。所以土层下陷情况较轻。

　　另发现孔深0m-3m处土层的土质为回填的湿陷性黄土，且含水率较高。3m以下土层的土质比较干燥。

　　钻孔过程中，一些孔洞在3-5m深处，打到岩石或建筑垃圾。经研究：(1)工期紧张不允许再更换设备进行钻孔。(2)水泥硬化后，正好可以将建筑垃圾层板结成一体，极大的提高了地基承载力。所以决定挖至建筑垃圾层可不再下挖。

　　一些孔洞可能会因为土质情况，重复出现塌方。此时，可在距此孔0.4m左右的地方设1至2个钻孔点重新进行钻孔施工即可。

　　(三)下高压注浆管

　　下管前检查注浆管端头是否被泥土堵塞，如堵塞应及时清理。由于此次注浆以溶液加压注浆为主，因此注浆管下端距孔底1.0m-2.0m即可。

　　(四)封孔

　　由于浆液采用小压力注浆方式，压力不大，因此孔口封堵时也不宜太严密。孔口处用编织袋缠紧封堵，采用干水泥或黄土密封即可。

　　(五)浆液配置

　　按比例配置水泥浆，浆液搅拌均匀后通过滤网进入储浆池，同时要用筛子捞出浆液中的杂物。

　　(六)注浆

　　注浆采用压力注浆。首先将吸浆管放入储浆池，检查各管路连接好后，开动注浆泵，缓慢加压，增大进浆量，注意压力变化。在注浆过程中应设立专人不断搅动储浆池中的浆液，密切注意压力表的吸浆量及孔口周围情况变化。同时每隔2-3小时向孔内添加一次溶液，直到注满为止。

　　注浆分3-4次进行。首先将砼水池底板下面土层处注满，然后再注满底板与土层之间的空洞部分，最后将砼底板处钻孔用微膨胀砼灌实。

　　对某个孔进行注浆时，要将送浆管的出口置于浆液之下，保证孔洞的浆液是从下慢慢向上反的。要将注浆的孔口堵密实，避免发生串浆现象(即某个孔注浆时，通过底板与土层见得缝隙，浆液流到附近的孔洞中)。以保证浆液可以将土中的孔隙充分填充。如孔口封堵密实后，仍发生串浆现象。则停止从该孔注浆，然后对附近孔洞进行注浆。

　　(七)其他

　　由于加固场地个别地段钻机无法进入，因此可采用人工洛阳铲成孔。由于整个加固工程底层内部变化较大，注浆变化较大，因此钻孔分部的密度和深度可根据现场施工的情况进行调整，确保整个加固工作的顺利进行。

　　四注浆后池底防水施工

　　(一)确认池内所有注浆孔注浆施工完成后，清理池底杂物及积水，将各种设备吊到水池外。对原有池底施工缝用高强灌浆料进行灌浆。原水池有错层处，用1：3水泥砂浆找平。

　　(二)在所有阴角部位用1：3水泥砂浆抹出弧形坡度。在其上使用遇水膨胀止水条封堵。以保证结合处的防水满足要求。

　　(三)待池底完全干燥后刷冷底子油，再满铺δ=4mm的防水卷材(SBS Ⅰ PY PE)。此型号的防水卷材的韧性、延展性和抗撕裂性可满足工程要求。在原施工缝处采取加厚处理，即铺2层防水做法。防水卷材采用搭接的部位，搭接长度应满足规范要求。

　　(四)防水层施工完，检查合格后再在其上先做3cm厚的1：3水泥砂浆保护层。防止其上进行钢筋绑扎施工时，将防水层破坏。然后再做200mm厚C25钢筋砼板。钢筋砼板采用单层双向Ф20@200。施工完，养护7天后再进行池底试水。试水合格后即可投入正常使用。

　　五质量保证措施

　　(一)每天对钻孔、成孔情况进行检查、控制。对已成孔进行逐孔报验，逐孔了解孔深及孔下地质情况，并进行必要的记录。

　　(二)对注浆进行监控，实时了解注浆情况。有问题及时处理解决。

　　(三)对工人做好技术交底。

　　(四)对钻孔出土及时清理。