本發(fā)明涉及一種采用聚氨酯注漿對地基沉降進(jìn)行加固抬升快速修復(fù)的方法。
背景技術(shù)：
對于一些具有軟弱地基地區(qū)，其建筑或道路若在設(shè)計或施工階段未考慮或未采取有效的地基處理措施，則在建成后或使用過程中容易出現(xiàn)大面積的地面沉降，具有混凝土板層結(jié)構(gòu)的建筑或道路在沉降過程中，往往還伴隨著大面積的脫空，形成非常大的安全隱患，嚴(yán)重的導(dǎo)致坍塌事故。
目前地基加固處理的方法有多種，傳統(tǒng)的開挖重建造成資源極大的浪費(fèi)，往往重建之后仍然會發(fā)生沉降；注漿加固是一項針對軟弱地基，地基穴洞缺陷，地基沉降，糾正建筑物和建筑物偏斜的地基加固技術(shù)。為了防止地基發(fā)生持續(xù)的不均勻沉降，可通過專業(yè)機(jī)械設(shè)備注漿到發(fā)生沉降的地基中進(jìn)行加固。注漿加固地基的實質(zhì)是通過一定的壓力將可固化的化學(xué)漿液或水泥漿液注入地基土的裂縫或孔隙，以改善地基的物理力學(xué)性能。
地基加固工程中采用水泥注漿的方法可分為高壓旋噴注漿法和靜壓注漿法。在軟弱土層中采用水泥注漿，由于漿液在壓力條件下進(jìn)行疲累、延伸和擴(kuò)散過程中對周圍土體具有擠密和充填作用，從而改變地基土的物理力學(xué)性質(zhì)和承受荷載的反應(yīng)機(jī)制，提高了地基承載力和降低沉降變形，達(dá)到加固軟弱地基和基礎(chǔ)加固的目的。但由于水泥漿液流動度大，凝固時間較長，土體劈裂后，裂縫像地基周圍迅速擴(kuò)散，漿液由縫隙不斷往外擴(kuò)散，無法控制，造成漿液的大量浪費(fèi)，甚至對周邊環(huán)境造成影響；此外，由于水泥漿液的粘度較低，凝固時間較長，注漿產(chǎn)生的抬升力有限，對已發(fā)生不均勻沉降的建筑物只能進(jìn)行不可控的抬升和糾偏，在很多情況下，無法進(jìn)行精準(zhǔn)的抬升，達(dá)不到預(yù)想的處理效果。此外，處理過程中，需要較大型的專業(yè)設(shè)備，施工養(yǎng)護(hù)時間長。
聚氨酯注漿是一種進(jìn)行地基基礎(chǔ)加固和建構(gòu)筑物糾偏的新型工藝，該工藝在歐美等發(fā)達(dá)國家已經(jīng)有大量成功運(yùn)用的案例。聚氨酯注漿法是在地基周圍，采用預(yù)先鉆孔后插入注漿管，采用專用注漿設(shè)備將雙組份聚氨酯泡沫反應(yīng)原料，注入需要加固的地基中或者需要抬升的建構(gòu)筑物基礎(chǔ)底部，通過聚氨酯泡沫反應(yīng)產(chǎn)生的巨大膨脹壓力和膠結(jié)作用 對加固土體進(jìn)行充填、滲透、擠密、置換和加固作用，并同時對已發(fā)生不均勻沉降的建構(gòu)筑物進(jìn)行糾偏。由于聚氨酯反應(yīng)速度與水泥相比，固化快，且反應(yīng)過程中的漿液粘度高，反應(yīng)時產(chǎn)生巨大的向上抬升力，且可以通過實時的注漿量對抬升量的監(jiān)測，做到對建構(gòu)筑物糾偏的精準(zhǔn)控制。但如果地下空洞過大的情況下，直接采用聚氨酯抬升材料，效率低，成本高，危險性大；如果采用水泥漿則養(yǎng)護(hù)期長，施工速度慢。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種用于地基沉降的聚氨酯注漿加固抬升快速修復(fù)方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處。
本發(fā)明的方法，包括如下步驟：
在建筑物基礎(chǔ)下方，待加固或糾偏施工位置和沉降待抬升區(qū)域，布置聚氨酯注漿管，注入聚氨酯反應(yīng)原料漿液，所述聚氨酯反應(yīng)原料漿液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)膨脹，生成聚氨酯泡沫快速對所述基礎(chǔ)進(jìn)行填充空洞區(qū)域，加固地基，抬升或糾偏；
所述聚氨酯注漿管的布置深度為所述基礎(chǔ)下方0.25～10m處，管徑為6～40mm，所述聚氨酯注漿管的出漿口之間的直線間距為0.2～2.0m；
所述聚氨酯注漿管在注漿時，各所述聚氨酯注漿管按出漿口深度位置以自下而上的順序依次進(jìn)行注漿。
單孔注漿量為1-200kg，現(xiàn)場實時監(jiān)測的位移數(shù)據(jù)，當(dāng)達(dá)到預(yù)先位移設(shè)定量時，停止注漿；
注漿時，可在常溫下進(jìn)行，注漿壓力為0.5～15MPa，聚氨酯注漿管中，聚氨酯反應(yīng)原料漿液的線速度為0.1～20kg/min；
所述的聚氨酯反應(yīng)原料漿液的密度為0.2～300kg/m3，反應(yīng)速度6～500s；
所述的聚氨酯反應(yīng)原料漿液由A組分和B組分組成，重量份數(shù)為：A組分:B組分＝1:0.1～10；
所述的A組分為異氰酸酯，異氰酸酯可由通式R(N＝C＝O)n來表示，其中R表示含2-20個碳原子的脂肪族烴基、含6-18個碳原子的芳香族烴基或含8-18個碳原子芳脂族烴基，其中n＝1～4；
所述的B組分由多元醇、催化劑、發(fā)泡劑、表面活性劑和擴(kuò)鏈劑組成，所述的聚氨酯反應(yīng)原料漿液可采用商業(yè)化產(chǎn)品；
其中：
所述的多元醇的平均數(shù)均分子量為200～20000，官能度為2～10；
所述的催化劑選自胺類催化劑、有機(jī)金屬催化劑的一種或多種；
所述的發(fā)泡劑選自水、鹵代烴、烴類化合物或氣體；
所述的表面活性劑選自非離子表面活性劑、硅油、烷基聚醚或脂肪族聚氧乙烯醚；
所述的擴(kuò)鏈劑為數(shù)均分子量小于500的含有活潑氫原子的化合物；
當(dāng)用于空洞填充時，聚氨酯反應(yīng)原料漿液的密度為10～50kg/m3，反應(yīng)速度60～500s；
當(dāng)用于混凝土板抬升時，聚氨酯反應(yīng)原料漿液的密度為50～150kg/m3，反應(yīng)速度6～60s；
當(dāng)用于地基加固時，確保地基被加固為一個整體，提高其承載力阻隔功能，包括外圍加固和深層加固二種情況，聚氨酯反應(yīng)原料漿液的密度為150～300kg/m3，反應(yīng)速度在20～200s；
聚氨酯反應(yīng)原料漿液的密度參照GB/T 6343-2009“泡沫塑料及橡膠表觀密度的測定”，具體為去除制模時形成的全部表皮后，單位體積泡沫材料的質(zhì)量。
聚氨酯反應(yīng)速度參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JC/T 2041-2010“聚氨酯灌漿材料”中提供的凝膠時間的測定方法來判定，具體為在規(guī)定的溫度下，AB組分充分混合后，由液體變?yōu)楣探Y(jié)體(凝膠體)的時間。
本發(fā)明將聚氨酯注漿，通過在建筑物基礎(chǔ)發(fā)生沉降最大的地方，布置聚氨酯注漿鉆孔并灌注不同類型聚氨酯反應(yīng)原料，加固料形成固結(jié)體穩(wěn)固地基，填充料充填基礎(chǔ)下的大面積空洞，抬升料化學(xué)反應(yīng)膨脹以加固和抬升該處基礎(chǔ)。
本發(fā)明的采用多種聚氨酯注漿材料聯(lián)合注漿對建筑物基礎(chǔ)進(jìn)行加固和糾偏，對建構(gòu)筑物可以進(jìn)行快速精準(zhǔn)的抬升，聚氨酯料反應(yīng)較水泥漿迅速，抬升高度可控，不同聚氨酯反應(yīng)料組合使用，提高了施工效率，首先密度最小的填充料，對建構(gòu)筑物的基礎(chǔ)空隙和脫空產(chǎn)生的空洞進(jìn)行充填，然后采用反應(yīng)速度最快的抬升料對建構(gòu)筑物進(jìn)行精準(zhǔn)的加固抬升，為了持久地維護(hù)處理效果，采用高密度加固料對軟弱地基土進(jìn)行加固，達(dá)到均勻和全面的加固效果，施工簡便快捷，效果直觀。采用聚氨酯注漿進(jìn)行抬升糾偏，施工難度較采用水泥注漿抬升簡單快捷，施工作業(yè)面積小，設(shè)備簡便，無噪音，污染小。安全系數(shù)高，聚氨酯材料的密度遠(yuǎn)小于水泥漿的密度，其自重小，對地基產(chǎn)生的荷載遠(yuǎn)小于采用水泥漿的材料。經(jīng)濟(jì)合理，用料量大幅度減少。低密度聚氨酯填充料的使用，對大的空洞進(jìn)行填充，同比用料量節(jié)省50％，降低工程造價可達(dá)1/3-1/2。
具體實施方式
實施例1
空洞填充聚氨酯反應(yīng)原料漿液的密度為10kg/m3，反應(yīng)速度為60s；
混凝土板抬升聚氨酯反應(yīng)原料漿液的密度為50kg/m3，反應(yīng)速度為60s；
外圍加固聚氨酯反應(yīng)原料漿液的密度為150kg/m3，反應(yīng)速度20s；
深層加固聚氨酯反應(yīng)原料漿液的密度為200kg/m3，反應(yīng)速度為200s；
某會議室建構(gòu)筑物基礎(chǔ)發(fā)生不均勻沉降，室內(nèi)混凝土板底部空洞層約0.8m，通過檢測其最大沉降量高達(dá)80mm。本實施例具體提供一種采用空洞填充，地基穩(wěn)固和混凝土板抬升注漿方法對建筑物基礎(chǔ)進(jìn)行加固和糾偏的方法，該方法的施工步驟如下：
步驟1外圍加固，根據(jù)圖紙，鉆孔后，下注漿管，將聚氨酯加固料注入周圍形成防護(hù)隔離區(qū)，注漿壓力為8MPa，聚氨酯注漿管中，聚氨酯反應(yīng)原料漿液的線速度為5kg/min；
步驟2空洞填充，在防護(hù)隔離區(qū)內(nèi)，鉆孔下注漿管，將聚氨酯空洞填充料注入地下，判定標(biāo)準(zhǔn)為鄰孔冒漿或開始抬升時停止注漿，注漿壓力為0.5MPa，聚氨酯注漿管中，聚氨酯反應(yīng)原料漿液的線速度為20kg/min；
步驟3混凝土板抬升在防護(hù)區(qū)內(nèi)，根據(jù)沉降量的大小，定量的進(jìn)行抬升，兼顧找平，到達(dá)設(shè)定抬升量時停止注漿，注漿壓力為10MPa，聚氨酯注漿管中，聚氨酯反應(yīng)原料漿液的線速度為2kg/min；
步驟4深層加固，鉆孔深度2m以下，插入注漿管，聚氨酯深層加固料，根據(jù)地質(zhì)情況和安全要求，限定每孔的注漿量200kg以下，達(dá)到設(shè)定值停止注漿，注漿壓力為13MPa，聚氨酯注漿管中，聚氨酯反應(yīng)原料漿液的線速度為6kg/min。
在本實施例中，其具體工作原理如下，通過對外圍加固，約束聚氨酯注漿的工作范圍，采用低密度和安全系數(shù)高的聚氨酯反應(yīng)料，通過壓力灌注到空洞和縫隙處。聚氨酯抬升料AB組分發(fā)生快速的化學(xué)反應(yīng)，受限膨脹，產(chǎn)生高達(dá)10MPa的膨脹壓力，擠密周圍土體后，在靠近構(gòu)建筑物底面處，產(chǎn)生抬升和糾偏，通過不斷注漿的情況下，通過實時監(jiān)測設(shè)備，進(jìn)行精確抬升。為了鞏固最終的效果，通過深層注漿，使底部形成一個整體，抵抗施工完成后的繼續(xù)沉降。
結(jié)果如下：
1.對建構(gòu)筑物可以進(jìn)行快速精準(zhǔn)的抬升，聚氨酯料反應(yīng)較水泥漿迅速，抬升高度 可控；
2.不同聚氨酯反應(yīng)料組合使用，提高了施工效率，首先密度最小的填充料，對建構(gòu)筑物的基礎(chǔ)空隙和脫空產(chǎn)生的空洞進(jìn)行充填，然后采用反應(yīng)速度最快的抬升料對建構(gòu)筑物進(jìn)行精準(zhǔn)的加固抬升，為了持久地維護(hù)處理效果，采用高密度加固料對軟弱地基土進(jìn)行加固，達(dá)到均勻和全面的加固效果；
3.施工簡便快捷，效果直觀。采用聚氨酯注漿進(jìn)行抬升糾偏，施工難度較采用水泥注漿抬升簡單快捷，施工作業(yè)面積小，設(shè)備簡便，無噪音，污染??；
4.安全系數(shù)高，聚氨酯材料的密度遠(yuǎn)小于水泥漿的密度，其自重小，對地基產(chǎn)生的荷載遠(yuǎn)小于采用水泥漿的材料；
5.經(jīng)濟(jì)合理，用料量大幅度減少。低密度聚氨酯填充料的使用，對大的空洞進(jìn)行填充，同比用料量節(jié)省50％，降低工程造價可達(dá)1/3-1/2。
實施例2
空洞填充聚氨酯反應(yīng)原料漿液的密度為20kg/m3，反應(yīng)速度為80s；
混凝土板抬升聚氨酯反應(yīng)原料漿液的密度為70kg/m3，反應(yīng)速度為40s；
外圍加固聚氨酯反應(yīng)原料漿液的密度為170kg/m3，反應(yīng)速度25s；
深層加固聚氨酯反應(yīng)原料漿液的密度為150kg/m3，反應(yīng)速度為20s；
某公司廠房建構(gòu)筑物基礎(chǔ)發(fā)生不均勻沉降，室內(nèi)底部空洞層約0.9m，室內(nèi)混凝土板最大沉降量高達(dá)120mm。本實施例具體提供一種采用空洞填充，地基穩(wěn)固和混凝土板抬升注漿方法對建筑物基礎(chǔ)進(jìn)行加固和糾偏的快速方法。該方法的施工步驟如下：
步驟1根據(jù)沉降量和設(shè)備自身情況，密集布控注漿點，確保有設(shè)備的區(qū)域與其他區(qū)域抬升量均等；
步驟2外圍加固，根據(jù)圖紙，鉆孔后，下注漿管，將聚氨酯加固料注入周圍形成防護(hù)隔離區(qū)，注漿壓力為8.5MPa，聚氨酯注漿管中，聚氨酯反應(yīng)原料漿液的線速度為7.5kg/min；
步驟3空洞填充，在防護(hù)隔離區(qū)內(nèi)，鉆孔下注漿管，將聚氨酯空洞填充料注入地下，判定標(biāo)準(zhǔn)為鄰孔冒漿或開始抬升時停止注漿，注漿壓力為1.5MPa，聚氨酯注漿管中，聚氨酯反應(yīng)原料漿液的線速度為14kg/min；
步驟4混凝土板抬升在防護(hù)區(qū)內(nèi)，根據(jù)沉降量的大小，定量的進(jìn)行抬升，兼顧找平，到達(dá)設(shè)定抬升量時停止注漿，注漿壓力為9.5MPa，聚氨酯注漿管中，聚氨酯反應(yīng) 原料漿液的線速度為8kg/min；
步驟5深層加固，鉆孔深度2m以下，插入注漿管，聚氨酯深層加固料，根據(jù)地質(zhì)情況和安全要求，限定每孔的注漿量200kg以下，達(dá)到設(shè)定值停止注漿，注漿壓力為11.5MPa，聚氨酯注漿管中，聚氨酯反應(yīng)原料漿液的線速度為5.5kg/min；
結(jié)果如下：
1.對建構(gòu)筑物可以進(jìn)行快速精準(zhǔn)的抬升，聚氨酯料反應(yīng)較水泥漿迅速，抬升高度可控；
2.不同聚氨酯反應(yīng)料組合使用，提高了施工效率，首先密度最小的填充料，對建構(gòu)筑物的基礎(chǔ)空隙和脫空產(chǎn)生的空洞進(jìn)行充填，然后采用反應(yīng)速度最快的抬升料對建構(gòu)筑物進(jìn)行精準(zhǔn)的加固抬升，為了持久地維護(hù)處理效果，采用高密度加固料對軟弱地基土進(jìn)行加固，達(dá)到均勻和全面的加固效果；
3.施工簡便快捷，效果直觀。采用聚氨酯注漿進(jìn)行抬升糾偏，施工難度較采用水泥注漿抬升簡單快捷，施工作業(yè)面積小，設(shè)備簡便，無噪音，污染??；
4.安全系數(shù)高，聚氨酯材料的密度遠(yuǎn)小于水泥漿的密度，其自重小，對地基產(chǎn)生的荷載遠(yuǎn)小于采用水泥漿的材料；
5.經(jīng)濟(jì)合理，用料量大幅度減少。低密度聚氨酯填充料的使用，對大的空洞進(jìn)行填充，同比用料量節(jié)省50％，降低工程造價可達(dá)1/3-1/2。
實施例3
空洞填充聚氨酯反應(yīng)原料漿液的密度為50kg/m3，反應(yīng)速度為500s；
混凝土板抬升聚氨酯反應(yīng)原料漿液的密度為150kg/m3，反應(yīng)速度為6s；
深層加固聚氨酯反應(yīng)原料漿液的密度為300kg/m3，反應(yīng)速度為100s；
某石化儲罐，五萬立方儲罐基礎(chǔ)出現(xiàn)不均勻沉降，混凝土底板出現(xiàn)鍋底狀，油罐地板中心處產(chǎn)生較大的沉降，罐基礎(chǔ)邊緣與罐中心的高差為185mm，現(xiàn)發(fā)生沉降200mm，底部500mm混凝土板的緣故，底部產(chǎn)生空洞層約0.4m，沉降值向儲罐四周不斷減小。
本實施例具體提供一種采用空洞填充，地基穩(wěn)固和混凝土板抬升注漿方法對建筑物基礎(chǔ)進(jìn)行加固和糾偏的快速方法，該方法的施工步驟如下：
步驟1布置聚氨酯注漿鉆孔，以底板為中心環(huán)向均勻布置注漿孔，平均間距2.5m，深度為3m。其注漿鉆孔重復(fù)利用，根據(jù)需求下不同程度注漿管，注入相應(yīng)的聚氨酯反應(yīng)原料；
步驟2空洞填充，下注漿管，注漿管長度為0.75m，將聚氨酯空洞填充料注入地下，判定標(biāo)準(zhǔn)為鄰孔冒漿或開始抬升時停止注漿，注漿壓力為6.5MPa，聚氨酯注漿管中，聚氨酯反應(yīng)原料漿液的線速度為4kg/min；
步驟3深層加固，插入注漿管長度2.5m，聚氨酯深層加固料，根據(jù)地質(zhì)情況和安全要求，限定每孔的注漿量200kg以下，達(dá)到設(shè)定值停止注漿，注漿壓力為15MPa，聚氨酯注漿管中，聚氨酯反應(yīng)原料漿液的線速度為0.5kg/min；
步驟4混凝土板抬升，聚氨酯抬升料，由中心沉降最大區(qū)域沿環(huán)向四周注漿，注漿壓力為10MPa，聚氨酯注漿管中，聚氨酯反應(yīng)原料漿液的線速度為0.1kg/min；根據(jù)沉降量的大小，定量的進(jìn)行抬升，兼顧找平，到達(dá)設(shè)定抬升量時停止注漿。所述的基礎(chǔ)表面的抬升高度有設(shè)置的實時觀測儀器觀測確定。
結(jié)果如下：
1.對構(gòu)建筑物可進(jìn)行快速精準(zhǔn)抬升；
2.良好的加固抬升效果；
3.聚氨酯施工完成無需養(yǎng)護(hù)，快捷簡便，效果直觀；
4.經(jīng)濟(jì)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，降低工程造價可達(dá)1/2-1/3。