高粘接力防水膠在軟土地基加固中的應(yīng)用

邵 宇

(中煤科工集團(tuán)北京華宇工程有限公司，河南 平頂山 467000)

隨著地質(zhì)工程的不斷發(fā)展，在工程施工的過程中應(yīng)用軟土地基處理技術(shù)能夠有效提升工程作業(yè)的安全性[1]。由于軟土地基的土層土體具有特殊性，需采取適宜的方式加固軟土地基，為此，大量研究學(xué)者利用高粘接力防水膠的防水與加固特征對軟土地基進(jìn)行加固操作，并提出各類高粘結(jié)力防水膠在軟土地基加固中的應(yīng)用研究[2]。

通常情況下，需在軟土地基路段建筑銜接處進(jìn)行加固處理，通過不同的填補(bǔ)與加固材料提升地基的穩(wěn)固性。針對軟土地基所處的區(qū)域特征判斷加固所需的材料性質(zhì)，檢測地基加固的適宜深度數(shù)據(jù)，配置地基狀態(tài)監(jiān)控裝置，確保地基施工的安全。由于在軟土地基區(qū)域進(jìn)行加固施工將產(chǎn)生一定程度的土層土體損傷，為此，需在地基加固土層上部安裝相應(yīng)的土體狀態(tài)預(yù)警裝置，當(dāng)土體損傷超出可控數(shù)值時，設(shè)置維護(hù)欄圈出該區(qū)域，確保整體加固的安全[3]。

傳統(tǒng)應(yīng)用研究利用不同的防水膠材料對軟土地基進(jìn)行填補(bǔ)操作，在軟土地基頂部土層區(qū)域設(shè)置加固區(qū)間，調(diào)整加固的參數(shù)，為確保施工的質(zhì)量，當(dāng)產(chǎn)生地基下沉狀況，選擇口徑與填補(bǔ)區(qū)域相一致的輸漿導(dǎo)管運(yùn)輸水稀釋地基表層土體，時刻控制輸送泵的壓力數(shù)值處于可控范圍內(nèi)。根據(jù)加固區(qū)域的土體性質(zhì)調(diào)配防水膠的填補(bǔ)比例，實(shí)現(xiàn)整體加固操作。但該應(yīng)用研究對于軟土地基的初始參數(shù)特征值數(shù)據(jù)收集力度較小，無法獲取精準(zhǔn)的地基信息，進(jìn)而影響最終的加固結(jié)果。為此，針對上述問題，本文提出一種新式高粘接力防水膠在軟土地基加固中的應(yīng)用方法對以上問題進(jìn)行分析與解決。

在軟土地基加固的過程中加強(qiáng)對地基數(shù)據(jù)的采集力度，通過不同的地基特征數(shù)據(jù)構(gòu)建防水膠加固區(qū)域定位模型，計算加固區(qū)域的土壤特性以及施工地基抗剪力參數(shù)，集中處理收集的初始參數(shù)。結(jié)合地基化學(xué)性與防水膠的構(gòu)成成分特點(diǎn)執(zhí)行地基加固作業(yè)，預(yù)處理地基土層土體，將穩(wěn)定性較好的砂石填補(bǔ)在加固周邊區(qū)域，提升加固的可靠性。

這種方法能夠有效確保軟土地基加固施工作業(yè)的安全性，同時獲取精準(zhǔn)的地基基礎(chǔ)特征參數(shù)，進(jìn)一步提升整體加固的有效程度，判斷不同組成參數(shù)的防水膠的加固特點(diǎn)，結(jié)合加固機(jī)制集中處理加固區(qū)域，為后續(xù)研究提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。

1 軟土地基特征參數(shù)提取

軟土地基一般分布在我國沿海、內(nèi)陸平原、山間盆地等區(qū)域，不同的軟土地基之間存在著較大的特征差異。由于軟土地基的內(nèi)部含水量較大，土壤中的孔隙較多，且其孔隙率也相對較大，地基深層富含有機(jī)質(zhì)，導(dǎo)致軟土地基的強(qiáng)度相較于普通地基較差，透水性能較弱，可壓縮程度高[4]。為此，在進(jìn)行軟土地基加固的初始階段需提取地基的特征參數(shù)，分析軟土地基所處區(qū)域環(huán)境特征，根據(jù)特征信息判斷地基的加固深度[5]。調(diào)整地基深層填補(bǔ)信息，管理地基攪拌樁的組成成分?jǐn)?shù)據(jù)，由于深層填補(bǔ)材料主要由水與水泥混合而成，能夠有效初始加固軟土地基，并由此提取地基初始特征參數(shù)[6]。

選取監(jiān)測能力較強(qiáng)的機(jī)械設(shè)備，將軟土地基表層土體與固化試劑進(jìn)行基礎(chǔ)性攪拌，根據(jù)軟土地基監(jiān)測區(qū)域產(chǎn)生的化學(xué)及物理反應(yīng)判斷該區(qū)域的地基特征，并將特征數(shù)據(jù)集中收錄至中心管理空間內(nèi)部等待后續(xù)參數(shù)提取處理[7]。在收集地基初始數(shù)據(jù)的同時注重管理地基的完整性參數(shù)，同時在地基深層攪拌樁中安裝監(jiān)控系統(tǒng)，當(dāng)攪拌樁產(chǎn)生錯誤攪拌問題時，針對軟土地基所處區(qū)域狀態(tài)判斷該問題的生成原因，并將系統(tǒng)解析的原因數(shù)據(jù)傳輸至參數(shù)提取空間，匹配相應(yīng)的軟土地基參數(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的部分收集操作，連接地基與表層土體，構(gòu)建盲管連接，具體如圖1所示。

圖1 盲管連接圖Fig.1 Blind pipe connection diagram

由于軟土地基的表層土體較為復(fù)雜，在進(jìn)行數(shù)據(jù)提取的同時需判斷其攪拌樁的操作模式。地基深層攪拌樁在施工的過程中將會強(qiáng)制攪拌泥漿與軟土土體，攪拌的均勻程度與土體的強(qiáng)度關(guān)系較大，為此，需集中處理關(guān)系系數(shù)，管理地基表層攪拌樁的攪拌力度，收集力度數(shù)據(jù)[8]。

判斷攪拌樁的攪拌次數(shù)，調(diào)配相應(yīng)的攪拌泥漿比例，控制攪拌試樁的數(shù)量在3根以上，提升整體攪拌的速度，按照一定口徑的噴漿導(dǎo)管灌注泥漿，提升后續(xù)施工的速度，避免時間浪費(fèi)[9]。確保整體噴漿的連續(xù)性，在噴漿的過程中若產(chǎn)生終斷現(xiàn)象，則將此時的噴漿深度進(jìn)行記錄，在記錄的時間范圍內(nèi)補(bǔ)填泥漿，收集補(bǔ)填參數(shù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)將參數(shù)傳輸至特征提取中心。

在具體的地基施工過程中，分析軟土地基的土層分布信息，針對不同的土層特征提取加固參數(shù)，管理地基內(nèi)部的含水量數(shù)據(jù)，構(gòu)建含水量整合模型，避免產(chǎn)生地基下沉現(xiàn)象[10]。結(jié)合軟土地基內(nèi)部鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)判斷地基的加固模塊以及特征參數(shù)獲取區(qū)域。首先考慮地基表層建筑工程結(jié)構(gòu)特征，避免地基加固過程對建筑的損害。分析地基土質(zhì)結(jié)構(gòu)，計算地基的壓縮性數(shù)值，在設(shè)計基礎(chǔ)性管理方案的同時避免沉降現(xiàn)象的發(fā)生。匹配軟土地基特征參數(shù)轉(zhuǎn)化裝置，當(dāng)收集的特征參數(shù)不符合應(yīng)用研究標(biāo)準(zhǔn)時，轉(zhuǎn)化裝置將特征參數(shù)自動轉(zhuǎn)化為匹配機(jī)制參數(shù)，同時及時調(diào)整參數(shù)錄入空間位置，有效避免軟土地基結(jié)構(gòu)的破壞，加固地基底端，設(shè)置底端臺座，構(gòu)建地基底端臺座示意圖，具體如圖2所示。

圖2 地基底端臺座圖Fig.2 Foundation bottom pedestal drawing

從圖2可以看出，針對不同的地基施工特點(diǎn)，探索地基力學(xué)特征，排除地基施工周邊區(qū)域的軟土土質(zhì)影響因素，勘測地基土壤類型，匹配勘測參數(shù)，集中勘測的土質(zhì)信息數(shù)據(jù)，加強(qiáng)數(shù)據(jù)間的流通力度，將流通數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為加密文件形式傳導(dǎo)至參數(shù)提取系統(tǒng)中[11]。選擇適宜的數(shù)據(jù)收集區(qū)域，將軟土地基特征參數(shù)錄入收集區(qū)域中，并加密處理區(qū)域空間指令信息，調(diào)配參數(shù)提取系統(tǒng)，完成對軟土地基特征參數(shù)的提取操作[12]。

2 高粘接力防水膠在軟土地基加固中的應(yīng)用

2.1 地基換填處理

根據(jù)獲取的軟土地基特征參數(shù)數(shù)值，進(jìn)行地基換填處理操作。在軟土地基加固施工中，需確保換填材料的力學(xué)特征符合標(biāo)準(zhǔn)地基施工要求，針對軟土地基與換填材料之間的結(jié)構(gòu)相關(guān)性計算軟土地基加固的承載力數(shù)值，及時調(diào)整換填地基的基礎(chǔ)參數(shù)，加強(qiáng)對地基底部的保護(hù)力度，強(qiáng)化軟土地基的土層承載力，根據(jù)換填的場景信息，構(gòu)建地基換填示意圖，具體如圖3所示。

圖3 地基換填示意圖Fig.3 Schematic diagram of foundation replacement

從圖3可以看出，由于軟土地基的承載力計算形式分為水平方向特征計算與豎直方向特征計算兩種形式，為此，需首先判斷軟土地基所處區(qū)域特點(diǎn)參數(shù)選擇相應(yīng)的計算形式，并構(gòu)建具體地基增強(qiáng)模式，具體如圖4所示。

圖4 軟土地基承載力增強(qiáng)模式圖Fig.4 Diagram of bearing capacity enhancement mode of soft soil foundation

從圖4可以看出，在經(jīng)過地基承載力增強(qiáng)后，勘測加固施工現(xiàn)場的軟土地基表層土體性質(zhì)，匹配周圍環(huán)境參數(shù)提取指標(biāo)，結(jié)合土體的實(shí)際情況抽取地基樣本，并管理收集的換填材料成分?jǐn)?shù)據(jù)[13]。檢驗(yàn)換填材料的承載力特征參數(shù)，確保軟土地基力學(xué)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)達(dá)到參數(shù)提取標(biāo)準(zhǔn)。在地基換填處理過程中，將與加固應(yīng)用不符的地基土體挖出，并換填主要成分為砂石的材料，由此確保地基施工的換填安全性[14]。最后將換填的土層壓實(shí)，選擇灌砂的方式提升換填土層的壓實(shí)程度，集中收集壓實(shí)參數(shù)，由此實(shí)現(xiàn)地基換填處理。

2.2 地基填補(bǔ)合成材料處理

在處理軟土地基的填補(bǔ)合成材料的初始階段降低地基內(nèi)部的有機(jī)物含量，確保地基周圍土壤中的水分含量無法腐蝕混凝土材料。調(diào)整地基內(nèi)部的含水量，將多余的地基水分排出，在地基表層灌注填補(bǔ)合成材料，調(diào)整排水層與地基間的距離，控制地基深層水能夠有效排出地基表層，構(gòu)建地基排水示意圖，具體如圖5所示。

圖5 地基排水示意圖Fig.5 Foundation drainage diagram

從圖5可以看出，合成材料具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，能夠有效保護(hù)地基施工的安全。由于防水膠材料的防水性能較強(qiáng)，為此，在填補(bǔ)合成材料處理的過程中混合瀝青與防水膠，并將其灌注至地基深層充分?jǐn)嚢瑁M(jìn)而加固地基土體，提升地基整體承載力[15]。配置土工格柵，簡化整體地基填補(bǔ)流程，避免不必要的操作浪費(fèi)。加固土工格柵，在施工的同時配合自黏感壓膠處理，將格柵與地基表層土體緊密連接，增強(qiáng)軟土地基表層的抗剪力，調(diào)節(jié)土工格柵與土體的連接角度，同時管理角度系數(shù)，加強(qiáng)中心地基的土質(zhì)勘測，轉(zhuǎn)化角度參數(shù)，構(gòu)建土工柵格與地基土體連接圖，具體如圖6所示。

圖6 土工柵格與地基土體連接圖Fig.6 Connection diagram of geogrid and foundation soil

從圖6可以看出，將混合后的土石合成材料全部填補(bǔ)至格柵的網(wǎng)格內(nèi)部，提升地基表層土體與格柵內(nèi)部玻璃纖維之間的摩擦系數(shù)，管理合成材料的填補(bǔ)范圍，設(shè)置范圍監(jiān)控點(diǎn)，當(dāng)填補(bǔ)的范圍超出標(biāo)準(zhǔn)閾值時，監(jiān)控點(diǎn)將自動記錄此時的填補(bǔ)數(shù)值，并在下一次的填補(bǔ)中轉(zhuǎn)化為填補(bǔ)控制指令，避免下一次填補(bǔ)超出標(biāo)準(zhǔn)范圍。

2.3 防水膠加固處理

結(jié)合軟土地基的填補(bǔ)材料參數(shù)，在加固的過程中計算地基的含水量數(shù)值，將防水膠材料注入軟土地基深層并充分混合地基土體。配置標(biāo)準(zhǔn)配比的泥漿，確保防水膠與土體之間沒有多余的空隙，進(jìn)而增強(qiáng)地基的承載強(qiáng)度。判斷防水膠材料的成分特征，并利用特征參數(shù)調(diào)整地基的化學(xué)結(jié)構(gòu)，避免澆灌的混凝土被地基腐蝕。利用加固機(jī)制結(jié)合高粘結(jié)力防水膠的防水特征參數(shù)構(gòu)建加固模型。將防水膠混合入地基土層內(nèi)部，軟土地基轉(zhuǎn)化成復(fù)合型地基，采集此時的地基加固參數(shù)，同時整理加固信息，調(diào)整地基底座相關(guān)高度，構(gòu)建相應(yīng)的地基底部加固示意圖，具體如圖7所示。

圖7 地基底部加固示意圖Fig.7 Schematic diagram of foundation bottom reinforcement

從圖7可以看出，構(gòu)建臨時支護(hù)結(jié)構(gòu)，當(dāng)基坑施工產(chǎn)生不確定的風(fēng)險時保護(hù)地基的施工安全，配制比例適中的高粘結(jié)力防水膠混合物，加固地基表層土體。根據(jù)加固操作所使用的加固特征值數(shù)據(jù)管理地基加固的程序，將程序錄入加固數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)地基的承載力狀態(tài)，控制地基的加固承載力處于標(biāo)準(zhǔn)閾值以內(nèi)。結(jié)合泥漿攪拌樁的攪拌模式調(diào)整地基加固模式，由此完成高粘結(jié)力防水膠在軟土地基加固中的應(yīng)用研究。

3 實(shí)驗(yàn)步驟及結(jié)果

根據(jù)加固應(yīng)用獲取的數(shù)據(jù)設(shè)置實(shí)驗(yàn)步驟，首先對軟土地基加固施工區(qū)域進(jìn)行場景勘測，根據(jù)地基力學(xué)特征數(shù)據(jù)與地基承載力狀況信息進(jìn)行結(jié)構(gòu)性分析，由此確定防水膠填補(bǔ)位置。利用有限元模型構(gòu)建相應(yīng)的地基承載力狀況解析模型，精準(zhǔn)解析軟土地基土層土體的抗剪力數(shù)值。

埋設(shè)地基管樁，確保地基加固實(shí)驗(yàn)操作的安全性。考慮軟土地基特征復(fù)雜程度的影響因素，在進(jìn)行地基加固作業(yè)的同時判斷地基周邊建筑混凝土的承載力數(shù)值。挖掘軟土地基基坑，根據(jù)地基預(yù)應(yīng)力參數(shù)調(diào)整防水膠的灌注深度，構(gòu)建基坑數(shù)值分析模型，管理基坑數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)由實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)通道傳輸至加密空間，保證整體實(shí)驗(yàn)處于可控范圍之內(nèi)。計算地基基坑生成的荷載對整體軟土地基承載力的影響程度，同時解析地基表層土體的力學(xué)特征參數(shù)，計算經(jīng)過擠密處理后的地基承載力影響數(shù)值，選擇適宜型號的螺旋鉆機(jī)在地基表層鉆孔，在地基內(nèi)部灌入泥漿，進(jìn)一步夯實(shí)地基樁，增加樁體積，提升實(shí)驗(yàn)地基的承載能力。

在實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)環(huán)境設(shè)置與參數(shù)提取后，將實(shí)驗(yàn)研究加固穩(wěn)定性與傳統(tǒng)的加固穩(wěn)定性進(jìn)行對比，對比結(jié)果與穩(wěn)定系數(shù)對應(yīng)穩(wěn)定程度結(jié)果，具體如表1、表2和表3所示。

表1 實(shí)驗(yàn)應(yīng)用加固穩(wěn)定性結(jié)果Fab.1 Experimental application of reinforcement stability results

表2 傳統(tǒng)應(yīng)用加固穩(wěn)定性結(jié)果Fab.2 Results of strengthening stability for traditional applications

表3 穩(wěn)定系數(shù)對應(yīng)表Fab.3 Table of stability coefficient

結(jié)合上述分析，實(shí)驗(yàn)研究相較于傳統(tǒng)應(yīng)用加固穩(wěn)定程度更高，在相同的加固深度條件下，加固穩(wěn)定程度一直處于極高狀態(tài)，而傳統(tǒng)應(yīng)用加固穩(wěn)定程度則處于中或高狀態(tài)。

由于實(shí)驗(yàn)研究在施工的同時加強(qiáng)對軟土地基的數(shù)據(jù)處理操作，簡化加固流程，減少不必要的加固材料浪費(fèi)，能夠?qū)⒂行У牟牧霞刑钛a(bǔ)至加固區(qū)域，增強(qiáng)加固的可靠性，同時強(qiáng)化加固區(qū)域的土層土體特征參數(shù)，增強(qiáng)加固的穩(wěn)定性。

4 結(jié)語

根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)研究，分析最終的實(shí)驗(yàn)信息，對比傳統(tǒng)應(yīng)用解析實(shí)驗(yàn)研究獲取的數(shù)據(jù)，得出以下結(jié)論：

(1)由于軟土地基處理多采用深層泥漿攪拌處理的形式，在選擇相應(yīng)的防水膠進(jìn)行加固處理時能夠獲取較為可靠的地基處理參數(shù)，進(jìn)而降低地基信息提取的復(fù)雜程度，有效提升整體加固的速率，避免無效加固處理操作的產(chǎn)生。能夠在一定程度上完善軟土地基特征提取參數(shù)，進(jìn)一步加強(qiáng)軟土地基與防水膠材料的結(jié)合力度，提高加固的科學(xué)性;

(2)針對不同軟土地基的土層土體特征值，在加固的初始階段預(yù)處理土體信息，判斷加固區(qū)間，調(diào)整加固的真實(shí)土體狀態(tài)，安裝狀態(tài)監(jiān)測裝置，及時對加固中的不當(dāng)操作進(jìn)行預(yù)警，減少加固施工失誤，提升加固的有效性。科學(xué)處理地基的結(jié)構(gòu)力學(xué)特征數(shù)值，分析地基的受力情況，根據(jù)不同的受力信息判斷防水膠填補(bǔ)數(shù)量，實(shí)現(xiàn)有效加固操作;

(3)精準(zhǔn)分析防水膠的粘結(jié)力參數(shù)，控制防水膠填補(bǔ)量在可控范圍內(nèi)，管理地基信息收錄空間，防止地基數(shù)據(jù)的外泄，保證地基加固的安全進(jìn)行，確保加固工程符合國家標(biāo)準(zhǔn)。