本发明涉及一种高寒区域工厂建成区注浆加固工艺。
背景技术：
在高原高寒地区建设工业设施，首先要解决好基础的稳定性问题。由于高原高寒地区地层结构及形成过程的特殊性，一般都存在孔洞、冻土等不利于工厂建设的地质结构，加之这些地区长久以来人烟稀少、地质资料匮乏，可以借鉴的经验极少。如何很好的解决上述区域地质结构上的不利因素，是工程建设和工厂顺利运行的核心。而对于在这类区域已经建成的工业设施，在出现基础下沉、变形后的灾害治理则更加困难。治理过程需要兼顾经济性、可靠性、原有设施的稳定性等诸多方面的因素，治理方案的设计需要科学、严谨的技术论证和分析，以及大量的地质调查和试验成果来验证。实施过程需要有严格准确的作业流程、科学合理的施工方法、量化可控的质量标准、高素质的施工队伍等一系列的前提条件作为保障。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种高寒区域工厂建成区注浆加固工艺，能够达到治理后地基下部天然土洞被填充、湿陷性消除以及治理后地基承载力≥300kpa的治理目标，提高地基的整体性、渗透稳定性和消除湿陷性。
本发明的目的是这样实现的，一种高寒区域工厂建成区注浆加固工艺，操作步骤如下：
1、依据基础重要性程度设计注浆深度及注浆孔管布设方式，结合地面建筑及设备基础重要性程度，确定不同部位的注浆深度为：
（1）帷幕注浆孔，深度为临近基础深度；
（2）重要性为很重要的基础，深度为25m；重要性为重要的基础，深度为基础下3倍基础宽度，但不小于10m，最大深度不大于20m；重要性为一般的基础，深度为基础下5m；
（3）生产过程中易受水影响的区域，如排水沟的地面，注浆深度为5m；
（4）重要性为一般，正常情况下不受水影响的室内地面，在地坪采取适当的防水措施后，不采取注浆处理；
（5）相邻注浆区域采取不同注浆加固方案的，按重要性等级较高注浆加固方案执行；
2、注浆间距及布置：
帷幕孔孔间距、孔距以及排距均为2.5-3.5m，采用梅花形布置；注浆场地外围设置1排帷幕注浆孔，其余为充填、固结注浆孔；
3、注浆工序和要求：
（1）注浆施工次序：
注浆孔施工采用分序加密的原则，具体次序为：
（2）单孔注浆施工方法：
采用自上而下分段纯压式注浆和单液硅化法与充填固结法相结合的注浆方法，最后进行深孔充填固结注浆，对于每个注浆孔，具体步骤为：
首先进行浅孔单液硅化注浆施工，按注入率为40-60l/min的泵量控制，当孔口注浆压力达到设计压力时，其中帷幕注浆孔维持10min，充填、固结注浆孔维持15min，结束该段注浆；
之后进行浅孔充填固结注浆，按注入率为,70-100l/min的泵量控制，当孔口注浆压力达到设计压力时，其中帷幕注浆孔维持10min；充填、固结注浆孔维持15min，结束该段注浆；
最后进行深孔充填固结注浆，钻穿浅孔注浆层后，下入套管，用水泥浆封闭套管与地层间隙，钻至设计孔深，按注入率为,70-100l/min的泵量控制，当孔口注浆压力达到表3.2.4.1设计压力时，其中帷幕注浆孔维持10min；充填、固结注浆孔维持15min，结束该段注浆；
（3）单孔施工步骤，各单孔注浆主要施工步骤为：
（4）分序加密原则，注浆施工均须贯彻分序加密原则：
帷幕注浆分2序，按“分序加密、隔孔灌注”原则实施；固结注浆分3序，按“分序加密、隔排隔孔灌注”的原则实施；6m范围内不得有2个以上的孔同时注浆；
（5）注浆塞放置位置：
注浆塞放置位置在注浆段段顶0.5m，防止漏注；
（6）注浆等待：
各注浆段一段注浆后，一般应等待浆液凝固后，方可进行下一段的钻孔注浆施工；
（7）串浆处理：
注浆孔相互串浆时，可采用互串孔并联灌注，但并注孔不宜多于3个，并应注意控制注浆压力，防止土体抬动；
4、注浆工艺设计：
（1）注浆压力
有效注浆压力按下式计算：
p=p1+p2－p3－p4
式中：p—注浆压力(简称全压力)，mpa；
p1—孔口压力表指示压力(简称表压力)，mpa；
p2—孔口压力表中心至注浆段中心的浆液柱自重压力，mpa；
p3—地下水对注浆段的压力，mpa；
p4—浆液在注浆管和钻孔中流动的压力损失，mpa。
p2、p3可按下式计算：
p2=hγgp3=hwγw
式中：h—孔口压力表中心至注浆段中心的高度，m；
hw—地下水位至注浆段中心的高度，m；
γg—浆液的重度，n/m3；
γw—水的重度，n/m3
对注浆压力的规定如下：
注浆压力以安装在进浆管路孔口的压力表的中值控制；
串浆孔（组）或多孔并联注浆时，应分别控制注浆压力，同时加强变形监测，防止发生土体破坏；
（2）注浆流量：
对注浆流量（注入率）规定如下：单液硅化法按40-60l/min控制；充填固结发按70-100l/min控制；
（3）注浆段长度：
一般情况下，以单液硅化法注浆段为第一个注浆段，栓塞封闭位置为自然地面下1.0m内；浅层注浆完成后，自第一个注浆段至孔底为一个注浆段，栓塞封闭位置为浅层注浆层底部1.0m内；
（4）注浆方式：
通过试验比较，注浆加固按分序加密原则，采用自上而下分段纯压式注浆与孔口封闭纯压式注浆相结合的综合注浆法，注浆方式为“浅层地基水玻璃-氯化钠单液硅化”+“固结注浆与深层地基水泥-水玻璃单液充填固结、挤密注浆”；
（5）注浆孔封闭方式：
注浆孔口及分段封闭均采用栓塞封闭，栓塞直径应于钻孔直径相适应，栓塞封闭压力不应小于3.0mpa；
5、终止注浆条件：
（1）分段注浆各注浆段终止注浆条件：
经过现场试验，注浆段终止注浆条件为：
①对帷幕注浆孔，在要求的注入率下，各注浆段的孔口注浆压力达到设计压力并维持10min，结束该段注浆；
②对充填、固结注浆孔，在要求的注入率下，各注浆段的孔口注浆压力达到表设计压力并维持15min，结束该段注浆；
③距注浆孔口3.0m以外范围冒浆，结束注浆；
④各类注浆孔，在要求的注入率下，当注浆段的孔口注浆压力陡升，超过表设计压力值后，难以维持稳定，继续上升，可直接结束该段注浆；
（2）注浆孔终止注浆条件及终止注浆后处理措施：
注浆孔的每一分段注浆段均达到终止注浆条件并终止注浆，最后一个注浆段分段位置已进入孔口套管内，则可终止该孔注浆；
注浆孔全孔注浆终止后，对注浆孔进行封孔，封孔方法为：当注浆结束后，通常全孔已经充满浆体，可直接在孔口段进行封孔注浆处理；即将注浆塞布置于孔口，继续进行注浆封孔。压力一般不小于1mpa；
6、钻孔施工：
（1）注浆孔钻进方法：
为保持孔壁的稳定，防止施工造成土体行的沉降变形，宜采用潜孔钻钻进，也可采用泥浆护壁钻进或套管跟进钻进，但套管不得隔离拟加固注浆段地层；
（2）注浆孔钻孔结构：
浅孔开孔直径不小于90mm；深孔开孔直径不小于110mm，穿透浅层注浆层后，下套管，套管内径以能够确保下部钻孔顺利施工为原则，并用水泥浆液封闭套管与地层之间的间隙，换用φ90mm口径钻头继续钻进，直至设计孔深；
（3）钻孔施工一般要求：
钻孔孔径为φ90mm-φ150mm，孔径需与注浆栓塞相互配套，
钻孔的孔位、深度、孔径、钻孔顺序等应按要求执行，孔位与设计孔位的偏差值不得大于30cm；
（4）浅层钻孔施工要求：
浅层钻孔是指主要用于单液硅化法的孔深在0-8m的钻孔；
浅层钻孔应一次成孔，
（5）深层孔施工要求：
深层钻孔是指孔深达到设计钻孔深度，主要近深层充填固结注浆的钻孔；深层钻孔施工时，应先钻进6.0m，下入φ110mm左右套管，并对套管与孔壁间隙进行封闭处理；套管与孔壁间隙封闭达到强度要求后，进行深孔钻进，直至设计孔深，钻孔遇有洞穴、塌孔或掉块难以钻进时，可进行注浆处理，再行钻进，如发现集中漏气（水）或涌水，应查明情况、分析原因，经处理后再行钻进；
注浆孔（段）在钻进结束后，应进行钻孔冲洗，孔底沉积厚度不得超过设计孔深的2.0%，通过工程实践验证，采用上述注浆工艺能够保证已建成工厂地基注浆加固质量。
本发明方法结合地基岩土工程条件，尤其是粗粒混合土中天然土洞发育，注浆目的主要是充填注浆，同时粗粒混合土具湿陷性，必须防止因注浆引起的附加沉降产生。为此经多次比对试验，创立了特有的注浆充填操作顺序和作业方法。本专利明确了注浆工艺参数、钻孔施工、注浆施工技术要求。并经工程实践验证，取得良好效果。对复杂地质区域已建成工厂内地基注浆加固治理工程设计及实施，具有借鉴和指导意义。
具体实施方式
一种高寒区域工厂建成区注浆加固工艺，其特征在于操作步骤如下：
1、依据基础重要性程度设计注浆深度及注浆孔管布设方式，结合地面建筑及设备基础重要性程度，确定不同部位的注浆深度为：
（1）帷幕注浆孔，深度为临近基础深度；
（2）重要性为很重要的基础，深度为25m；重要性为重要的基础，深度为基础下3倍基础宽度，但不小于10m，最大深度不大于20m；重要性为一般的基础，深度为基础下5m；
（3）生产过程中易受水影响的区域，如排水沟的地面，注浆深度为5m；
（4）重要性为一般，正常情况下不受水影响的室内地面，在地坪采取适当的防水措施后，不采取注浆处理；
（5）相邻注浆区域采取不同注浆加固方案的，按重要性等级较高注浆加固方案执行；
2、注浆间距及布置：
帷幕孔孔间距、孔距以及排距均为2.5-3.5m，采用梅花形布置；注浆场地外围设置1排帷幕注浆孔，其余为充填、固结注浆孔；
3、注浆工序和要求：
（1）注浆施工次序：
注浆孔施工采用分序加密的原则，具体次序为：
（2）单孔注浆施工方法：
采用自上而下分段纯压式注浆和单液硅化法与充填固结法相结合的注浆方法，最后进行深孔充填固结注浆，对于每个注浆孔，具体步骤为：首先进行浅孔单液硅化注浆施工，按注入率为40-60l/min的泵量控制，当孔口注浆压力达到设计压力时，其中帷幕注浆孔维持10min，充填、固结注浆孔维持15min，结束该段注浆；之后进行浅孔充填固结注浆，按注入率为,70-100l/min的泵量控制，当孔口注浆压力达到设计压力时，其中帷幕注浆孔维持10min；充填、固结注浆孔维持15min，结束该段注浆；最后进行深孔充填固结注浆，钻穿浅孔注浆层后，下入套管，用水泥浆封闭套管与地层间隙，钻至设计孔深，按注入率为70-100l/min的泵量控制，当孔口注浆压力达到设计压力时，其中帷幕注浆孔维持10min；充填、固结注浆孔维持15min，结束该段注浆；
（3）单孔施工步骤，各单孔注浆主要施工步骤为：
（4）分序加密原则，注浆施工均须贯彻分序加密原则：帷幕注浆分2序，按“分序加密、隔孔灌注”原则实施；固结注浆分3序，按“分序加密、隔排隔孔灌注”的原则实施；6m范围内不得有2个以上的孔同时注浆；
（5）注浆塞放置位置：注浆塞放置位置在注浆段段顶0.5m，防止漏注；
（6）注浆等待：各注浆段一段注浆后，一般应等待浆液凝固后，方可进行下一段的钻孔注浆施工；
（7）串浆处理：注浆孔相互串浆时，可采用互串孔并联灌注，但并注孔不宜多于3个，并应注意控制注浆压力，防止土体抬动；
4、注浆工艺设计：
（1）注浆压力
有效注浆压力按下式计算：
p=p1+p2－p3－p4
式中：p—注浆压力(简称全压力)，mpa；
p1—孔口压力表指示压力(简称表压力)，mpa；
p2—孔口压力表中心至注浆段中心的浆液柱自重压力，mpa；
p3—地下水对注浆段的压力，mpa；
p4—浆液在注浆管和钻孔中流动的压力损失，mpa。
p2、p3可按下式计算：
p2=hγgp3=hwγw
式中：h—孔口压力表中心至注浆段中心的高度，m；
hw—地下水位至注浆段中心的高度，m；
γg—浆液的重度，n/m3；
γw—水的重度，n/m3
对注浆压力的规定如下：注浆压力以安装在进浆管路孔口的压力表的中值控制；串浆孔（组）或多孔并联注浆时，应分别控制注浆压力，同时加强变形监测，防止发生土体破坏；
（2）注浆流量：对注浆流量（注入率）规定如下：单液硅化法按40-60l/min控制；充填固结发按70-100l/min控制；
（3）注浆段长度：一般情况下，以单液硅化法注浆段为第一个注浆段，栓塞封闭位置为自然地面下1.0m内；浅层注浆完成后，自第一个注浆段至孔底为一个注浆段，栓塞封闭位置为浅层注浆层底部1.0m内；
（4）注浆方式：通过试验比较，注浆加固按分序加密原则，采用自上而下分段纯压式注浆与孔口封闭纯压式注浆相结合的综合注浆法，注浆方式为“浅层地基水玻璃-氯化钠单液硅化”+“固结注浆与深层地基水泥-水玻璃单液充填固结、挤密注浆”；
（5）注浆孔封闭方式：注浆孔口及分段封闭均采用栓塞封闭，栓塞直径应于钻孔直径相适应，栓塞封闭压力不应小于3.0mpa；
5、终止注浆条件：
（1）分段注浆各注浆段终止注浆条件：
经过现场试验，注浆段终止注浆条件为：
①对帷幕注浆孔，在要求的注入率下，各注浆段的孔口注浆压力达到设计压力并维持10min，结束该段注浆；
②对充填、固结注浆孔，在要求的注入率下，各注浆段的孔口注浆压力达到表设计压力并维持15min，结束该段注浆；
③距注浆孔口3.0m以外范围冒浆，结束注浆；
④各类注浆孔，在要求的注入率下，当注浆段的孔口注浆压力陡升，超过表设计压力值后，难以维持稳定，继续上升，可直接结束该段注浆；
（2）注浆孔终止注浆条件及终止注浆后处理措施：注浆孔的每一分段注浆段均达到终止注浆条件并终止注浆，最后一个注浆段分段位置已进入孔口套管内，则可终止该孔注浆；注浆孔全孔注浆终止后，对注浆孔进行封孔，封孔方法为：当注浆结束后，通常全孔已经充满浆体，可直接在孔口段进行封孔注浆处理；即将注浆塞布置于孔口，继续进行注浆封孔；压力一般不小于1mpa；
6、钻孔施工：
（1）注浆孔钻进方法：为保持孔壁的稳定，防止施工造成土体行的沉降变形，宜采用潜孔钻钻进，也可采用泥浆护壁钻进或套管跟进钻进，但套管不得隔离拟加固注浆段地层；
（2）注浆孔钻孔结构：浅孔开孔直径不小于90mm；深孔开孔直径不小于110mm，穿透浅层注浆层后，下套管，套管内径以能够确保下部钻孔顺利施工为原则，并用水泥浆液封闭套管与地层之间的间隙，换用φ90mm口径钻头继续钻进，直至设计孔深；
（3）钻孔施工一般要求：钻孔孔径为φ90mm-φ150mm，孔径需与注浆栓塞相互配套，钻孔的孔位、深度、孔径、钻孔顺序等应按要求执行，孔位与设计孔位的偏差值不得大于30cm；
（4）浅层钻孔施工要求：浅层钻孔是指主要用于单液硅化法的孔深在0-8m的钻孔；浅层钻孔应一次成孔，
（5）深层孔施工要求：深层钻孔是指孔深达到设计钻孔深度，主要近深层充填固结注浆的钻孔；深层钻孔施工时，应先钻进6.0m，下入φ110mm左右套管，并对套管与孔壁间隙进行封闭处理；套管与孔壁间隙封闭达到强度要求后，进行深孔钻进，直至设计孔深，钻孔遇有洞穴、塌孔或掉块难以钻进时，可进行注浆处理，再行钻进，如发现集中漏气（水）或涌水，应查明情况、分析原因，经处理后再行钻进；注浆孔（段）在钻进结束后，应进行钻孔冲洗，孔底沉积厚度不得超过设计孔深的2.0%，通过工程实践验证，采用上述注浆工艺能够保证已建成工厂地基注浆加固质量。