水泥基浆料在黄土劈裂注浆中的试验研究及应用

摘要

就西部黄土地区而言，水泥注浆的地基加固技术已被应用于工程实践，其效果好坏不一。对于现有的黄土注浆，多以纯水泥浆液为主，浆液性能难以满足工程需求，水灰比选择不当，更有可能导致黄土结构性遭到破坏，湿陷加剧。更重要的是，现有的黄土注浆设计大多借鉴相似工况、而很少来自黄土本身研究成果，通过试验得出满足工程实践需要的注浆参数具有十分重要的意义。本文依托甘肃省建设科技攻关项目“超大厚度特征黄土结构体与基础优化研究”（项目编号JK2014-34），对水泥基浆料对黄土地区劈裂注浆在加固工程中的应用进行研究。结合室内浆液性能试验、室内模型试验，现场试验等方面，系统阐述水泥基浆液性能及影响因素，确定了最优配比，分析了结石体的抗腐蚀性能及机理，以及黄土在不同注浆参数下的浆液劈裂形态及规律，加固土体效果及机理。主要内容从以下几部分进行：
　　（1）浆液基本性能试验研究
　　通过对纯水泥浆液进行了密度、析水率、结石率、黏度、结石体强度等试验，得到水泥注浆液的基本性能，为选取组成复合浆液的组分掺量提供了参考。其结论是黄土注浆的水灰比为0.6～1.2。
　　（2）复合浆液性能分析及最优配合比设计
　　首先，对水泥基浆液的掺料进行分析，然后根据掺料满足注浆的性能要求设计了正交试验，利用极差分析法对水泥基浆料的各项性能进行分析，并基于综合平衡法确定了黄土注浆的最优配比。最后针对黄土可能对注浆结石体侵蚀的情况，设计了耐久性试验，并从微观角度分析了腐蚀机理。
　　（3）室内注浆模型试验研究
　　为了初步研究黄土劈裂注浆效果与注浆工艺参数、地层特征参数、浆液参数之间的关系，设计了室内模拟注浆试验，根据三类不同的室内试验得出了黄土注浆的一些规律。其结论是注浆压力随时间的增长而增加且不超过0.5MPa一般情况下，均匀地层只形成竖向单一裂缝。
　　（4）现场注浆试验及应用研究
　　根据室内试验得出的关于黄土注浆的参数及室内模型设计的不足，结合实际工程，设计了现场试验。通过现场开挖土体，分析黄土劈裂注浆的流变形态、与土体的相互作用机制。结合土工实验，对注浆后地基承载力的提高做出总结，得出了黄土劈裂注浆的初步规律，并验证了黄土劈裂注浆的可行性。最后，在实际工程中进行了初步尝试，使实际问题得到有效解决。