ＬＯＷ ＣＡ ＲＢｏ ＷｏＲＬＤ ２ｏｉ４，７ 建筑・ 能 湿陷性黄土地基强夯前注水施工方案和工艺浅析 薛 峰（西部机场集团建设工程（西安）有限公司，陕西西安７１００７５） 【摘 要】本文根据青海省曹家堡机场Ⅱ期改扩建工程跑道土基强夯前注水施工和进行的试验，对土基强夯前注水施工的工艺、工序进行研 究，分析土基强夯前注水施工工艺的可行性，对保证干旱地区的强湿陷性黄土地基强夯加固处理工程质量具有一定指导意义。 【关键词】强湿陷性黄土地基；强夯前注水施工；工艺 【中图分类号】ＴＵ４４４ 【文献标识码】Ｂ 【文章编号】２０９５—２０６６（２０１４）１３—０２０５—０３ １引云 强夯加固土基．其机理为使土基在外力作用下，土粒及 结构颗粒相互靠扰．减少孔隙，增加密实度，增大土的承栽能 力．减少或消除湿陷。土体是固体颗粒、空气和水组成的三相 混合体 青海省曹家堡机场Ⅱ期改扩建工程位于湟水北岸的三级 阶地上。海拔高程２１９０～２１３５ｍ，山峁丘陵纵横连续，冲沟发 育，地形地貌破碎复杂，地表极不平整，相对高差达４０—５０ｍ， 地下水位深达３０ｍ以上．降雨少，蒸发大，其土层属湿陷性黄 土，大部分为晚更新世Ｑ３３型。该工程土方平整量大，挖方为 ７５５万ｍ ．填方６５１万ｍ３．挖方面积１０１０４８ｍ ，填方面积 １７６７４ｍ ，最大挖方深１７．１６ｍ，最大填高２４．２１ｍ，这在湿陷性 黄土地基上修建现代化Ｉ级机场还属国内首次，国外罕见，技 术要求高，质量控制严。对于填方区，从原地面３０ｃｍ深处分层 洒水以重型机械碾压填至２１６０．００ｍ标高 而对挖方区．在上 部取土后ｌ１．０万ｍ 的原状土基上采用重锤强夯击实加固， 达到设计密实度要求 通过勘测，Ｑ３ 型黄土的主要物理特性，见表１。 表１ Ｑ 型黄土主要物理特性表 干密度（ｇ，ｃｍ ） 比重 含水量（％） 液限（％） 塑限（％） 塑性指数 １．１８～１．７４ ２．６８—２．７０ ５－７ ２２．８～２５．５ １４．７～１９．５ ４．４～ｌ０．０ 由重型击实曲线图和相应的干密度、含水量表求得，Ｑ 土的最大干密度１．８７ｇ，ｃｍ 时，最佳含水量为１２．７％，见表２。 裹２干密度、含水量试验成果表 含水量（％） ６．４９ ８．６８ １Ｏ．Ｏ２ １２．７ １４．７ 干密度（ｇｃｍ ） １．７０ １．７９ １．８３ １．８７ １．８２ 以青海省曹家堡机场Ⅱ期改扩建工程土方施工Ｉ标段湿 陷性黄土地基强夯前钻孔注水实验段施工为实例．对湿陷性 黄土地基强夯前注水施工方案和工艺浅析如下述。 ２注水施工布置 本项目中，工作场地为道槽范围，宽度６６ｍ，长度８００ｍ。 工作班组定制时．考虑到水罐车排水口统一要求为￣ｂ８００ｍｍ， 为保证注水管口达到无压自流，减少注水冲刷和利于实际操 作．每班组设置４个￣ｂ３８ｍｍ注水管。沿道槽横断面两侧各设 置１个班组．将道槽横断面６６ｍ宽度分为８个区块．编号为Ｉ Ⅷ，每个区块宽度８．２５ｍ。考虑到每班组单位工作进度和《规 范》要求的实验取样范围为１０ｍｘｌ０ｍ，面积为１００ｍ２，沿道槽 纵向长度划分区块时．距离确定为ｌ２ｍ．以图工作区块面积控 制在１００ｍ 内，符合《规范》要求，沿道槽纵向长度划分区块编 号为１、２、３、…、ｎ。由道槽横向编号和纵向编号组合命名每一 工作区块为Ｉ一１区～Ⅷ一１区 ｗｍ—ｎ区．以便于掌握天然含水 量区域分布情况和针对天然含水量分布情况计算出应注水 量．以及便于注水施工操作和施工进度控制（见图１） ３注水量计算和控制 注水量的计算．依据注水孔设计渗透范围的土体质量计 ｎ ４ ｊ １ 图１工作区块划分图 算。本项目中，注水孔布置为间距８０ｃｍ的梅花状，每个注水孔 平面渗透范围为０．５ｍ ，注水孔要求渗透深度为５．５ｍ．每个注 水孔需渗透土体体积为２．７５ｍ ，根据《地勘报告》，本标段岩土 质量密度ｐ＝１．４２—１．７３ｇ／ｅｍ０．按岩土质量密度ｐ＝１．６０￣ｃｍ 计 算，即每个注水孔需渗透土体质量为４４００ｋｇ。 各工作区域天然含水量（沿深度分别在０．５ｍ、１．５ｍ、２．５ｍ、 ３．５ｍ、４．５ｍ和５．５ｍ取样）分布情况明确后，采用加权平均值的 方法计算出各工作区域天然含水量平均值，与目标含水量相 减后得出含水量差值．该含水量差值与注水孔需渗透土体质 量相乘既得出需注水量。例如：某区天然含水量分布为０．５ｍ ８．Ｏ５％、１．５ｍ ７．６５％、２．５ｍ ７．３０％、３．５ｍ ６．６０％、４．５ｍ ５．０５％、 ５．５ｍ ６．０８％，加权平均计算得出该区天然含水量平均值为 ６．６７％。目标含水量为１２％，含水量差值为５．３３％．与注水孔需 渗透土体质量４４００ｋｇ相乘既得出需注水量为２３４．５ｋｇ。 ４注水施工工艺 注水施工的难点在于掌握和控制注水量、渗透时间、渗透 部位控制以及注水孔的沉渣控制 ４．１掌握控制注水量和渗透时间 需注水量计算得出后，如何控制注水量完全注入？最简单 的办法就是通过钻孔自身体积进行度量。本项目采用人工洛 阳铲成孔工艺，孔径为，１，６ｏ～７０ｍｍ，孔深３．５０ｍ，保守计算钻孔 自身体积为０．０１０ｍ ，即每孔可注水ｌＯｋｇ。但在实际操作中，等 待每孔水完全渗完再注，时间间隔太长，由于工期的．实 际施工中不具备操作性。图２为实验孔按每孔水完全渗完再 注方法得出的注水遍数与间隔时间关系曲线图 注水施工中，注水孔的沉渣严重的影响到注水效果，表现 在：①沉渣占据钻孔体积，有效注水量减少；②沉渣使钻孔深 度变浅，影响钻孔下部渗透。为了弄清楚在有沉渣影响的情况 下水的渗透量和时间常数的关系．又做出每次注水间隔时间 缱筑・１ 能 ｉ ｅ｝Ｗ ｔ ＡＲＢＯＡ ｗ０ＲＬＤ ２０１４／７ 时问（分钟） 时间分别为３０ｍｉｎ、４５ｒａｉｎ和６０ｎｌｉｎ的３组实验孔含水量实验 结果如袁３． 表３不同注水间隔时间实验孔含水量实验成果表 取样 试样 间隔３０ｒａｉｎ 间隔４５ｒａｉｎ 间隔６０ｍｉｎ 渗完再注 深度 编号 盒号 含水 平均 含水 平均 含水 平均 含水 平均 （１１１） 率（％） 值 率（％） 值 率（％） 值 率（％） 值 ｌ Ｏ．５ ｌ鼻 ２ ３ １ ５ ２＃ ４ ５ ２０．５ ２０３ ２３．５ ２３．６ ２３．７ ｌ２ ｌ ２３．６ ２０．４ ２３．８ ２６．１ ２６．２ ２６．３ ２４．０ ２Ｉ＿９ ２３．７ ２１．９ ２４．７ ２４．８ ２４．９ ２３．５ ２２．８ ２１．９ ２２．８ ２７．Ｏ ２７．１ ２７．２ ２７．２ ２２．８ 注水（次数） ２．５ ３＃ ６ ７ １２．３ １２ ３ １２＿３ １２．８ ｌ２ ２ ２４．Ｏ ２２．６ ２４．０ ２３．５ ２１．９ ２３．５ ２７．２ ２３．５ ２７．２ ３．５ ４＃ ８ ９ ｌ２＿３ ２２．８ １３．７ ２２．７ ２１．９ ２３．２ ２１．９ ２３．７ ２５．５ ２３．６ ４．５ ５＃ ｌ０ ｌｌ １２．６ ２０．２ ｌ２ ７ ｌ３．５ ２２．４ ２０．２ ｌ３．６ ２３．４ ２１．４ ２２．３ ２３３ ２５．７ ２２．８ ２１．４ ２５．６ ５．５ ６＃ ２２．７ Ｉ２ ２０ ２ ２２．２ ２ｌ＿３ ２２．６ 沉洼量（ｃｍ） 通过对实验孔的分析．将施工中采用的每次注水间隔时 间调整为第１次一第１０次注水间隔时间采用３０ｒａｉｎ．每次注 满；第ｌ０次后注水间隔时间采用６０ｒａｉｎ，每次注半孔水，以期 图２按每孔水完全渗完再注方法得出的注水遍数与间隔时间关系曲线圈 分别为３０ｒａｉｎ、４５ｎｌｉｎ和６０ｒａｉｎ的３组实验孔．得出在有沉渣 使孔深０～５．５ｍ渗透尽可能均匀、注水施工工艺调整后．通过 影响的情况下水的渗透量和时间常数的关系曲线图如图３。 注木量（ｘ１） 含水量检测试验证实．下部渗透有所改观．由于目前施工后渗 透扩散时间尚短．暂无完全成功样例 ４－３注水孔的沉渣控制 针对如上问题，注水施工中制定相应对策，尽量控制减少 沉渣量的发生 具体措施为：①注水管口接１．２ｍ长ＰＶＣ硬 管，注水时将硬管插入钻孔，尽量减少水流对孔壁的冲刷；② 阃舳４ 分钟 注水施工前将钻孔时产生的渣土清除或抹平．以减少注水施 工时渣土掉入量；⑧对于注水施工时注水管的移动．较长的管 子配备一名人员．协助拖移管子．减少注水管无序移动造成的 渣土掉入量 ５含水量渗透监测 含水量渗透检测实验工作贯穿整个注水施工过程 在 钻孔施工前抽样检测．确定某区段是否需要钻孔注水：（ 确定 区段需要钻孔注水后．与钻孔施工同时进行．对已划分好的工 作区域分别取样实验．明确各工作区域天然含水量分布情况． 为计算需注水量提供基础资料 注水施工前明确各工作区域 天然含水量分布是含水量实验的一项重点工作：（ 注水施工 后，对已注水区域进行抽检实验，评价分析，确定注水量是否 疰水坎最 满足，是否需要二次加注；㈤注水施工后，通过对不同时间段 的取样实验．可以监测到注入水在土体中的渗透扩散发展情 况．据此对渗透时间较短或渗透不均匀的区域进行预估 ６存在的问题分析 ６．１渗透不均匀的问题 沉溃量（￣１１】 经过深入研究，初步分析其原因为：①本区域土质极不均 图３每次注水间隔时间分别为３０ｍｉｎ、４５ｍｉｎ 和６０ｒａｉｎ渗透量和时间常数的关系曲线图 匀，黄色粉砂土、红色粘质土、褐色粘质土以及其他土质相互 掺杂，且无序，随着土体深度的增加，变化尤为明显；②根据 《地勘报告》提供数据资料．本区域岩土空隙比随深度的增加 急剧变小，如ＺＫｌ２７深度１．５ｍ时空隙比为１．１３，深度至 １２．０ｍ时空隙比变为０．８０．差值达１．４倍 由于空隙比的变化． 需注水量确定后．根据以上水的渗透量和时间常数的关 系曲线图即可计算出每个孔位的注水次（遍）数。 ４．２有效渗透部位控制 试验段施工中．先按每次注水间隔时间３０ｍｉｎ，每孔注满 使渗透率随深度急剧变小；⑧有效渗透时间的影响，检测实验 水分在土体中尚未完全渗透 方案施工，含水量检测试验发现．孔深０～３．５ｍ含水量大，渗透 取样时间多在注水后１～２ｄ进行．效果较好．但３．５～５．５ｍ含水量小，渗透效果差 随即对每次注 和扩散。尤其是下部土体．由于土质复杂，空隙比减小，土质愈 水间隔时间分别为３０ｍｉｎ、４５ｍｉｎ和６０ｍｉｎ的３组实验孔含水 发密实．从而渗透时间需要更长 量实验结果进行比对．发现每次注水间隔时间较长的孔位其 下部含水量远高于注水间隔时间较短的孔位．每次注水间隔 ６．２钻孔・ｐ沉渣的问题 基于渗透不均匀和沉渣问题的存在．为了达到预期渗透 Ｌ０ ｌ ＡＲＢＯⅣ ０ＲＬＤ ２０１４／７ 建筑・节能 加大截面加固，外包钢加固，钢绞线网一聚 合物砂浆加固的加固技术 练光招（福建巨岸建设工程有限公司厦门分公司，福建厦门３６１０００） 【摘 要】本文通过笔者对厦门市某中学教学楼抗震加固工程的施工，对抗震加固的加大截面加固，外包钢加固和钢绞线网一聚合物砂浆面层 加固进行施工总结，阐述这三种加固方法的施工技术要点、施工难点以及它们三者之间的比较。 【关键词】抗震加固；加大截面加固；外包钢加固；钢绞线网一聚合物砂浆加固；加固技术 【中图分类号】ＴＵ７４６．３ 【文献标识码】Ｂ 【文章编号】２０９５—２０６６（２０１４）１３—０２０７—０２ （１）先剔除柱粉刷层及松动部分保护层，并清理干净。 （２）柱梁交接处将楼板局部钻孔或剔除，以供纵向钢筋贯 穿上下楼层，底层柱基础以上应清理干净，纵筋以植筋的方式 引言 ２００８年汶川地震后，各地不同程度地开展了对一些建筑 物进行抗震加固的工作．抗震加固可以在一定的时间、资金限 度内，对不满足抗震设防要求的建筑物进行加固，提高该建筑 锚入基础中。（３）安装纵筋及绑扎箍筋。 物的抗震能力．满足生产、生活的使用要求。多层框架结构的 （４）将混凝土结合面清洗干净，并刷纯水泥浆一道。 抗震加固方法分为两大类：①结构加固．即通过在结构中增加 抗震构件来提高结构的抗震能力，如增设抗震墙或翼墙、增设 支撑，也可以增设填充墙或外部构架。（ 构件加固，即不改变 力进行加固．通过提高构件的抗震能力来提高结构的抗震能 力。加大截面加固．外包钢加固，铜绞线网一聚合物砂浆面层加 固是构件加固的主要加固方法 （５）支模，注意保证模板密实不漏浆，支撑牢固。 （６）浇筑混凝土，浇筑混凝土应利用柱顶部剔除的局部楼 土进行养护 把剔除的局部楼面预留成喇叭口便于浇注，并对混凝 原有结构的布置或类型，仅仅对结构原有构件的抗震承载能 板部位，（７）拆除模板。粉刷水泥砂浆面层 ２．２施工难点 （１）柱梁交接处主筋的贯通问题。一般而言．钢筋混凝土 １工程概况 本工程为厦门市某ｅｅ学教学楼．四层框架结构．层高 ３．６ｍ，建筑高度１４．９０ｍ，总建筑面积约２３２９ｍ ；共有框架柱５５ 根，其中６根为柱加大截面加固．其余４９根为柱外包钢加固． 加固范围均为基础到屋顶；框架梁、梯段梁和梯段板为铜绞线 网一聚合物砂浆加固 柱的尺寸通常大于梁的尺寸，故为保证主筋贯通上下楼层。只 需将楼板打洞让主筋穿过即可，但也常遇到柱梁尺寸相差不 大或者加设的纵筋较多的情况，此时就会出现纵筋难以贯通 的问题，碰到这种情况，可把部分钢筋直接植入梁内，保证受 力的连续性：有时植筋难以植入梁内（因粱端部往往钢筋较 密，又有一定要求的孔深，往往难以成孔），这种情况，只好把 纵筋在加工时设置合理的弯曲，方便安装，并保证与上下层纵 筋的有效搭接，以保证节点处纵筋的截面面积。 （２）柱梁交接处箍筋的有效设置。柱粱交接处箍筋的布置 般在梁上钻孔，穿过钢筋作为节点核心区箍筋。为减少钻孔 对原结构的影响．可按等效体积配箍率的原则换算为粗而稀 一２加大截面加固 加大截面法又称增大截面法．就是在原钢筋混凝土柱的 外围增加主筋与箍筋．再浇筑混凝土来增大原构件截面的面 积，达到提高截面承载能力和构件刚度的目的，如图１所示。 的铜筋．但其间距也不宜大于２５０ｍｍ （３）混凝土的浇筑。因加大截面有一定的尺寸，里面 图１ 又布有纵筋和箍筋．这样的混凝土浇捣空间不利于混凝土自 流，也不利于振捣密实，容易造成空鼓、蜂窝、麻面等质量缺 陷。在施工中新浇混凝土应以细石混凝土为宜，并应具有足够 的坍落度。粱柱顶部混凝土难以灌严的局部部位．可以采用半 ２．１施工工艺及要点 精米 豢 的目标，使强务后的黄土湿陷性消除量符合设计要求，将人工 ２ｏｏ４）［ｓ１．北京：中国建筑工业出版社。２００４．０５． ２］中华人民共和国行业标准．《建筑地基处理技术规范》（ＪＧＪ７９—２００２） 洛阳铲成孔孔深调整至５００ｃｍ（小于加固深度５０ｃｍ）进行施 ［［Ｓ］．北京：中国建筑工业出版社，２０１３，３． 工，经检测，满足技术标准。 凸 ７结语 青海省曹家堡机场Ⅱ期改扩建工程湿陷性黄土地基强夯 ［３】高大钊，等．土力学与基础工程［Ｍ］．北京：中国建筑＿ｖ－，＿ｌｋ出版社，２００８． ０ ≥ Ｚ 收稿日期：２０１４—５—４ 前钻孔注水施工．通过其研究和实践．为地基强夯前注水施工 作者简介：薛峰（１９７０一），男，本科，毕业于长安大学，土木工 方案和工艺设计做了有益的探索．给该领域技术研究做出了 程专业，先后参建了西安成阳机场、西宁曹家堡机场、兰州中 进一步的补充 ０ ∞ 《 Ｕ 参考文献 ［１】中华人民共和国国家标准．《湿陷性黄土地区建筑规范》（ＧＢ５００２５— 川机场、延安机场、榆林机场改扩建工程、新建汉中机场、青海 玉树机场、德林哈机场、花土沟机场的施３－－建设。 ｏ 啦 替 出 ２Ｄ７
