用于地基沉降的聚氨酯注浆加固抬升快速修复方法

摘要

本发明提供了一种用于地基沉降的聚氨酯注浆加固抬升快速修复方法，包括如下步骤：在建筑物基础下方，待加固或纠偏施工位置和沉降待抬升区域，布置聚氨酯注浆管，注入聚氨酯反应原料浆液，加固地基，抬升或纠偏；所述聚氨酯注浆管的布置深度为所述基础下方0.25～10m处；单孔注浆量为1-200kg，现场实时监测的位移数据，当达到预先位移设定量时，停止注浆。本发明对建筑物基础进行加固和纠偏，对建构筑物可以进行快速精准的抬升，施工简单快捷，作业面积小，设备简便，无噪音，污染小。安全系数高对大的空洞进行填充，同比用料量节省50％，降低工程造价可达1/3-1/2。

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用聚氨酯注浆对地基沉降进行加固抬升快速修复的方法。

背景技术

对于一些具有软弱地基地区，其建筑或道路若在设计或施工阶段未考虑或未采取有效的地基处理措施，则在建成后或使用过程中容易出现大面积的地面沉降，具有混凝土板层结构的建筑或道路在沉降过程中，往往还伴随着大面积的脱空，形成非常大的安全隐患，严重的导致坍塌事故。

目前地基加固处理的方法有多种，传统的开挖重建造成资源极大的浪费，往往重建之后仍然会发生沉降；注浆加固是一项针对软弱地基，地基穴洞缺陷，地基沉降，纠正建筑物和建筑物偏斜的地基加固技术。为了防止地基发生持续的不均匀沉降，可通过专业机械设备注浆到发生沉降的地基中进行加固。注浆加固地基的实质是通过一定的压力将可固化的化学浆液或水泥浆液注入地基土的裂缝或孔隙，以改善地基的物理力学性能。

地基加固工程中采用水泥注浆的方法可分为高压旋喷注浆法和静压注浆法。在软弱土层中采用水泥注浆，由于浆液在压力条件下进行疲累、延伸和扩散过程中对周围土体具有挤密和充填作用，从而改变地基土的物理力学性质和承受荷载的反应机制，提高了地基承载力和降低沉降变形，达到加固软弱地基和基础加固的目的。但由于水泥浆液流动度大，凝固时间较长，土体劈裂后，裂缝像地基周围迅速扩散，浆液由缝隙不断往外扩散，无法控制，造成浆液的大量浪费，甚至对周边环境造成影响；此外，由于水泥浆液的粘度较低，凝固时间较长，注浆产生的抬升力有限，对已发生不均匀沉降的建筑物只能进行不可控的抬升和纠偏，在很多情况下，无法进行精准的抬升，达不到预想的处理效果。此外，处理过程中，需要较大型的专业设备，施工养护时间长。

聚氨酯注浆是一种进行地基基础加固和建构筑物纠偏的新型工艺，该工艺在欧美等发达国家已经有大量成功运用的案例。聚氨酯注浆法是在地基周围，采用预先钻孔后插入注浆管，采用专用注浆设备将双组份聚氨酯泡沫反应原料，注入需要加固的地基中或者需要抬升的建构筑物基础底部，通过聚氨酯泡沫反应产生的巨大膨胀压力和胶结作用 对加固土体进行充填、渗透、挤密、置换和加固作用，并同时对已发生不均匀沉降的建构筑物进行纠偏。由于聚氨酯反应速度与水泥相比，固化快，且反应过程中的浆液粘度高，反应时产生巨大的向上抬升力，且可以通过实时的注浆量对抬升量的监测，做到对建构筑物纠偏的精准控制。但如果地下空洞过大的情况下，直接采用聚氨酯抬升材料，效率低，成本高，危险性大；如果采用水泥浆则养护期长，施工速度慢。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于地基沉降的聚氨酯注浆加固抬升快速修复方法，以克服现有技术的不足之处。

本发明的方法，包括如下步骤：

在建筑物基础下方，待加固或纠偏施工位置和沉降待抬升区域，布置聚氨酯注浆管，注入聚氨酯反应原料浆液，所述聚氨酯反应原料浆液发生化学反应膨胀，生成聚氨酯泡沫快速对所述基础进行填充空洞区域，加固地基，抬升或纠偏；

所述聚氨酯注浆管的布置深度为所述基础下方0.25～10m处，管径为6～40mm，所述聚氨酯注浆管的出浆口之间的直线间距为0.2～2.0m；

所述聚氨酯注浆管在注浆时，各所述聚氨酯注浆管按出浆口深度位置以自下而上的顺序依次进行注浆。

单孔注浆量为1-200kg，现场实时监测的位移数据，当达到预先位移设定量时，停止注浆；

注浆时，可在常温下进行，注浆压力为0.5～15MPa，聚氨酯注浆管中，聚氨酯反应原料浆液的线速度为0.1～20kg/min；

所述的聚氨酯反应原料浆液的密度为0.2～300kg/m³，反应速度6～500s；

所述的聚氨酯反应原料浆液由A组分和B组分组成，重量份数为：A组分:B组分＝1:0.1～10；

所述的A组分为异氰酸酯，异氰酸酯可由通式R(N＝C＝O)n来表示，其中R表示含2-20个碳原子的脂肪族烃基、含6-18个碳原子的芳香族烃基或含8-18个碳原子芳脂族烃基，其中n＝1～4；

所述的B组分由多元醇、催化剂、发泡剂、表面活性剂和扩链剂组成，所述的聚氨酯反应原料浆液可采用商业化产品；

其中：

所述的多元醇的平均数均分子量为200～20000，官能度为2～10；

所述的催化剂选自胺类催化剂、有机金属催化剂的一种或多种；

所述的发泡剂选自水、卤代烃、烃类化合物或气体；

所述的表面活性剂选自非离子表面活性剂、硅油、烷基聚醚或脂肪族聚氧乙烯醚；

所述的扩链剂为数均分子量小于500的含有活泼氢原子的化合物；

当用于空洞填充时，聚氨酯反应原料浆液的密度为10～50kg/m³，反应速度60～500s；

当用于混凝土板抬升时，聚氨酯反应原料浆液的密度为50～150kg/m³，反应速度6～60s；

当用于地基加固时，确保地基被加固为一个整体，提高其承载力阻隔功能，包括外围加固和深层加固二种情况，聚氨酯反应原料浆液的密度为150～300kg/m³，反应速度在20～200s；

聚氨酯反应原料浆液的密度参照GB/T 6343-2009“泡沫塑料及橡胶表观密度的测定”，具体为去除制模时形成的全部表皮后，单位体积泡沫材料的质量。

聚氨酯反应速度参照行业标准JC/T 2041-2010“聚氨酯灌浆材料”中提供的凝胶时间的测定方法来判定，具体为在规定的温度下，AB组分充分混合后，由液体变为固结体(凝胶体)的时间。

本发明将聚氨酯注浆，通过在建筑物基础发生沉降最大的地方，布置聚氨酯注浆钻孔并灌注不同类型聚氨酯反应原料，加固料形成固结体稳固地基，填充料充填基础下的大面积空洞，抬升料化学反应膨胀以加固和抬升该处基础。

本发明的采用多种聚氨酯注浆材料联合注浆对建筑物基础进行加固和纠偏，对建构筑物可以进行快速精准的抬升，聚氨酯料反应较水泥浆迅速，抬升高度可控，不同聚氨酯反应料组合使用，提高了施工效率，首先密度最小的填充料，对建构筑物的基础空隙和脱空产生的空洞进行充填，然后采用反应速度最快的抬升料对建构筑物进行精准的加固抬升，为了持久地维护处理效果，采用高密度加固料对软弱地基土进行加固，达到均匀和全面的加固效果，施工简便快捷，效果直观。采用聚氨酯注浆进行抬升纠偏，施工难度较采用水泥注浆抬升简单快捷，施工作业面积小，设备简便，无噪音，污染小。安全系数高，聚氨酯材料的密度远小于水泥浆的密度，其自重小，对地基产生的荷载远小于采用水泥浆的材料。经济合理，用料量大幅度减少。低密度聚氨酯填充料的使用，对大的空洞进行填充，同比用料量节省50％，降低工程造价可达1/3-1/2。

具体实施方式

实施例1

空洞填充聚氨酯反应原料浆液的密度为10kg/m³，反应速度为60s；

混凝土板抬升聚氨酯反应原料浆液的密度为50kg/m3，反应速度为60s；

外围加固聚氨酯反应原料浆液的密度为150kg/m³，反应速度20s；

深层加固聚氨酯反应原料浆液的密度为200kg/m3，反应速度为200s；

某会议室建构筑物基础发生不均匀沉降，室内混凝土板底部空洞层约0.8m，通过检测其最大沉降量高达80mm。本实施例具体提供一种采用空洞填充，地基稳固和混凝土板抬升注浆方法对建筑物基础进行加固和纠偏的方法，该方法的施工步骤如下：

步骤1外围加固，根据图纸，钻孔后，下注浆管，将聚氨酯加固料注入周围形成防护隔离区，注浆压力为8MPa，聚氨酯注浆管中，聚氨酯反应原料浆液的线速度为5kg/min；

步骤2空洞填充，在防护隔离区内，钻孔下注浆管，将聚氨酯空洞填充料注入地下，判定标准为邻孔冒浆或开始抬升时停止注浆，注浆压力为0.5MPa，聚氨酯注浆管中，聚氨酯反应原料浆液的线速度为20kg/min；

步骤3混凝土板抬升在防护区内，根据沉降量的大小，定量的进行抬升，兼顾找平，到达设定抬升量时停止注浆，注浆压力为10MPa，聚氨酯注浆管中，聚氨酯反应原料浆液的线速度为2kg/min；

步骤4深层加固，钻孔深度2m以下，插入注浆管，聚氨酯深层加固料，根据地质情况和安全要求，限定每孔的注浆量200kg以下，达到设定值停止注浆，注浆压力为13MPa，聚氨酯注浆管中，聚氨酯反应原料浆液的线速度为6kg/min。

在本实施例中，其具体工作原理如下，通过对外围加固，约束聚氨酯注浆的工作范围，采用低密度和安全系数高的聚氨酯反应料，通过压力灌注到空洞和缝隙处。聚氨酯抬升料AB组分发生快速的化学反应，受限膨胀，产生高达10MPa的膨胀压力，挤密周围土体后，在靠近构建筑物底面处，产生抬升和纠偏，通过不断注浆的情况下，通过实时监测设备，进行精确抬升。为了巩固最终的效果，通过深层注浆，使底部形成一个整体，抵抗施工完成后的继续沉降。

结果如下：

1.对建构筑物可以进行快速精准的抬升，聚氨酯料反应较水泥浆迅速，抬升高度 可控；

2.不同聚氨酯反应料组合使用，提高了施工效率，首先密度最小的填充料，对建构筑物的基础空隙和脱空产生的空洞进行充填，然后采用反应速度最快的抬升料对建构筑物进行精准的加固抬升，为了持久地维护处理效果，采用高密度加固料对软弱地基土进行加固，达到均匀和全面的加固效果；

3.施工简便快捷，效果直观。采用聚氨酯注浆进行抬升纠偏，施工难度较采用水泥注浆抬升简单快捷，施工作业面积小，设备简便，无噪音，污染小；

4.安全系数高，聚氨酯材料的密度远小于水泥浆的密度，其自重小，对地基产生的荷载远小于采用水泥浆的材料；

5.经济合理，用料量大幅度减少。低密度聚氨酯填充料的使用，对大的空洞进行填充，同比用料量节省50％，降低工程造价可达1/3-1/2。

实施例2

空洞填充聚氨酯反应原料浆液的密度为20kg/m3，反应速度为80s；

混凝土板抬升聚氨酯反应原料浆液的密度为70kg/m3，反应速度为40s；

外围加固聚氨酯反应原料浆液的密度为170kg/m3，反应速度25s；

深层加固聚氨酯反应原料浆液的密度为150kg/m3，反应速度为20s；

某公司厂房建构筑物基础发生不均匀沉降，室内底部空洞层约0.9m，室内混凝土板最大沉降量高达120mm。本实施例具体提供一种采用空洞填充，地基稳固和混凝土板抬升注浆方法对建筑物基础进行加固和纠偏的快速方法。该方法的施工步骤如下：

步骤1根据沉降量和设备自身情况，密集布控注浆点，确保有设备的区域与其他区域抬升量均等；

步骤2外围加固，根据图纸，钻孔后，下注浆管，将聚氨酯加固料注入周围形成防护隔离区，注浆压力为8.5MPa，聚氨酯注浆管中，聚氨酯反应原料浆液的线速度为7.5kg/min；

步骤3空洞填充，在防护隔离区内，钻孔下注浆管，将聚氨酯空洞填充料注入地下，判定标准为邻孔冒浆或开始抬升时停止注浆，注浆压力为1.5MPa，聚氨酯注浆管中，聚氨酯反应原料浆液的线速度为14kg/min；

步骤4混凝土板抬升在防护区内，根据沉降量的大小，定量的进行抬升，兼顾找平，到达设定抬升量时停止注浆，注浆压力为9.5MPa，聚氨酯注浆管中，聚氨酯反应 原料浆液的线速度为8kg/min；

步骤5深层加固，钻孔深度2m以下，插入注浆管，聚氨酯深层加固料，根据地质情况和安全要求，限定每孔的注浆量200kg以下，达到设定值停止注浆，注浆压力为11.5MPa，聚氨酯注浆管中，聚氨酯反应原料浆液的线速度为5.5kg/min；

结果如下：

1.对建构筑物可以进行快速精准的抬升，聚氨酯料反应较水泥浆迅速，抬升高度可控；

2.不同聚氨酯反应料组合使用，提高了施工效率，首先密度最小的填充料，对建构筑物的基础空隙和脱空产生的空洞进行充填，然后采用反应速度最快的抬升料对建构筑物进行精准的加固抬升，为了持久地维护处理效果，采用高密度加固料对软弱地基土进行加固，达到均匀和全面的加固效果；

3.施工简便快捷，效果直观。采用聚氨酯注浆进行抬升纠偏，施工难度较采用水泥注浆抬升简单快捷，施工作业面积小，设备简便，无噪音，污染小；

4.安全系数高，聚氨酯材料的密度远小于水泥浆的密度，其自重小，对地基产生的荷载远小于采用水泥浆的材料；

5.经济合理，用料量大幅度减少。低密度聚氨酯填充料的使用，对大的空洞进行填充，同比用料量节省50％，降低工程造价可达1/3-1/2。

实施例3

空洞填充聚氨酯反应原料浆液的密度为50kg/m3，反应速度为500s；

混凝土板抬升聚氨酯反应原料浆液的密度为150kg/m3，反应速度为6s；

深层加固聚氨酯反应原料浆液的密度为300kg/m3，反应速度为100s；

某石化储罐，五万立方储罐基础出现不均匀沉降，混凝土底板出现锅底状，油罐地板中心处产生较大的沉降，罐基础边缘与罐中心的高差为185mm，现发生沉降200mm，底部500mm混凝土板的缘故，底部产生空洞层约0.4m，沉降值向储罐四周不断减小。

本实施例具体提供一种采用空洞填充，地基稳固和混凝土板抬升注浆方法对建筑物基础进行加固和纠偏的快速方法，该方法的施工步骤如下：

步骤1布置聚氨酯注浆钻孔，以底板为中心环向均匀布置注浆孔，平均间距2.5m，深度为3m。其注浆钻孔重复利用，根据需求下不同程度注浆管，注入相应的聚氨酯反应原料；

步骤2空洞填充，下注浆管，注浆管长度为0.75m，将聚氨酯空洞填充料注入地下，判定标准为邻孔冒浆或开始抬升时停止注浆，注浆压力为6.5MPa，聚氨酯注浆管中，聚氨酯反应原料浆液的线速度为4kg/min；

步骤3深层加固，插入注浆管长度2.5m，聚氨酯深层加固料，根据地质情况和安全要求，限定每孔的注浆量200kg以下，达到设定值停止注浆，注浆压力为15MPa，聚氨酯注浆管中，聚氨酯反应原料浆液的线速度为0.5kg/min；

步骤4混凝土板抬升，聚氨酯抬升料，由中心沉降最大区域沿环向四周注浆，注浆压力为10MPa，聚氨酯注浆管中，聚氨酯反应原料浆液的线速度为0.1kg/min；根据沉降量的大小，定量的进行抬升，兼顾找平，到达设定抬升量时停止注浆。所述的基础表面的抬升高度有设置的实时观测仪器观测确定。

结果如下：

1.对构建筑物可进行快速精准抬升；

2.良好的加固抬升效果；

3.聚氨酯施工完成无需养护，快捷简便，效果直观；

4.经济合理，空洞部分采用低密度材料后，大大降低聚氨酯原料用量，降低工程造价可达1/2-1/3。