第 1 章 绪论
1.1 研究背景和意义
随着我国经济的高速发展和和现代化建设的步伐加快。全国新建工程的数量及规模日趋庞大。建设用地的需求也在持续增长。兰州市是甘肃省省会城市，但城市发展却受到两山夹一河的地形地貌限制。所以在城区周边大面积的挖山造地迫在眉睫。兰州天昱凤凰城小区建设场地正是在这种条件下诞生的。挖山梁填山谷。填土主要以场地内红砂岩和素填土为主，局部夹杂建筑垃圾。在填筑过程中，除表层受运输车辆碾压外，大部分填土未进行任何形式的夯实，基本为自然堆积体。填土结构松散，土质不均，并含有较多空洞，勘察施工中漏水及塌孔现场严重。
本文以兰州天昱凤凰城小区整体填土场地的处理作为研究对象，整体场地深填方面积约 100000m2，最大填土厚度约 50m。深入研究红砂岩的物理力学性质，因地制宜地利用西北广泛存在的黄土，将其和水泥一起作为改良剂利用高压注浆的方式添加到红砂岩中，提出合理有效的红砂岩改良方案并对其改良土的工程性质进行试验研究。相关研究成果对大厚度夹杂红砂岩碎块的填土场地的处理具有重要借鉴意义，可为今后此类建设场地的改良处理提供参考。
图 1.1 2001 年天昱凤凰城场地地形地貌图 图 1.2 2018 年天昱凤凰城场地地形地貌图
1.2 国内外研究现状
近年来很多专家学者大量研究了以红砂岩碎块为主的填土场地处理方法，主要集中在以下几个方面：（1）红砂岩的物理力学性质研究；（2）红砂岩（未改良）作为回填料的工程性质及应用研究；（3）高压注浆技术在场地处理方面的应用。这些的研究成果如下：
1.2.1 红砂岩的物理力学性能研究
因工程建设发展的需要，国内外专家学者开始对红砂岩的物理力学特性进行了深入的研究，红砂岩的膨胀性和崩解性是研究的重点。专家们综合各种试验手段去揭示和发现红砂岩的膨胀、崩解特性及机理主要方面有矿物组成、颗粒结构、温湿度变化、孔隙结构特征、膨胀应力、膨胀变形等。
红砂岩产生于距今约 1.35 万年的中生代白垩纪(K)时期。以印支期薄中厚层状和褶皱为主的复式向斜的构造形态为主[1]。这些岩石的矿物成分因富含铁的氧化物所以颜色以红色、深红色或者褐色为主。泥质细砂岩、泥岩、泥质粉砂岩、泥质砂岩、砂质泥岩、砂质页岩等沉积岩类岩石组成目前我们常见的红砂岩[2]。红砂岩总面积约为 826389km2约占全国总面积的 8.61%，分布不均[3]，南方地区约占 60%，北方地区约占 40%，甘肃和蒙宁晋陕交界红层分布相对较多，多为埋藏型，工程地质问题具有隐蔽性[4], 由于工程活动的影响滑坡及风化等工程地质问题容易沿着软弱结构面发生。当时代较新时，红砂岩体物理力学性能差、胶结性也较差，所以一般属于软岩类，稳定性差易崩解易软化[4]。红砂岩体在水浸湿和大气环境下干湿循环的环境下，因矿物成分和胶结物质的不同而强度差异很大, 长时间作用下岩石会块状或粒状碎裂;然后软化崩解,继而泥化[5]。
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第 2 章 研究区工程概况
2.1 项目概况
2.1.1 区域位置
本研究区是甘肃天昱置业有限公司在甘肃省兰州市九州开发区开发的一处精品住宅小区。九州开发区位于兰州市城关区的北部、白塔山和五一山之间、罗锅沟沟谷内，是近年来兰州市向北拓展城市用地新的发展空间，该区东边与 109#国道隔山相邻，北边与皋兰相接.规划面积 7.02 平方公里，远期规划面积 10.98 平方公里，总体规划面积 18 平方公里，均为国有荒山荒坡，建成区面积共约 5000 亩。如图 2.1 所示。
图 2.1 兰州市天昱凤凰城区位规划图
2.2 气象、水文
兰州市属中温带干旱气候，冬季寒冷，夏季炎热，昼夜温差很大。降水量多集中于七、八、九三个月，常年蒸发强烈，冬季和春季多风沙且干燥少雨。是陇西黄土高原上干旱的地区之一。
最热月平均 23.2℃，最冷月平均温度-5.5℃，多年平均气温 9.8℃。极端最低温-19.7℃，极端最高温 39.8℃。历年最大降水量 546.7mm，多年平均降水量 311.7mm，历年最大蒸发量 1883.9mm，多年平均蒸发量 1446.4mm；历年平均降水日数 75 天；年平均风速 1.0m/s，最大风速 21.4m/s，多年平均相对湿度 56%；标准冻土深度 103cm。
根据现场调查，勘察区水系不发育，仅在勘查区西侧发育有一沟谷，为罗锅沟。罗锅沟属于黄河一级支沟，发育于兰州市北部黄土丘陵区，呈 NW－SE 向流入黄河，流域形状呈柳叶形，流域面积约 37km2，主沟长 20km，沟床平均比降 17 。据洪水调查资料显示，罗锅沟东侧大砂沟流域面积 74.4km2，洪峰流量 1936 年 8 月为 78m3/s、1906 年 8月为 50.9 m3/s、1926 年为 45.3 m3/s、1958 年 8 月 8 日为 40.1 m3/s、1960 年 7 月为24.8 m3/s。罗锅沟属季节性洪流沟谷，据估算，年最大流量均值 28.9 m3/s，变差系数1.2，频率 P＝1％时的洪峰流量为 169.6 m3/s。雨洪对本场地影响小。
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第 3 章 注浆法加固基础理论及场地处理方案.............................19
3.1 水泥浆加固法的理论基础 .................................19
3.1.1 土体的可注性 .........................19
3.1.2 水泥浆液的流变性 ..........................20
第 4 章 注浆施工及效果检测分析.............................30
4.1 配合比及参数确定 ................................30
4.1.1 注浆材料及配合比确定 ........................30
4.1.2 注浆参数确定 ..............................30
第 5 章 结论与展望..............................65
5.1 结论 ...........................65
5.2 展望 ..................................66
第 4 章 注浆施工及效果检测分析
4.1 注浆实验平面布置
（1）注浆试验一区平面布置
注浆试验一区注浆试验孔呈梅花形布置，间距 4.0m，共布置 3 排 18 个，每排 6 个。实际钻孔进入原状土 1.0m，注浆范围 34m×6.928m。每延米注浆量 3～4m3，注浆压力0.3~1.0MPa，按设计压力定；随着深度的增加注浆压力逐步增加，深度每增加 10m，压力增加为 0.2MPa。具体试验时对相关计算数据略有调整。平面布置,如图 4.1 所示。试验一区检测点主要数据如表 4.1 所示。检测点共有 9 个，均进行波速测试和重型圆锥动力触探实验。
表 4.1 试验一区检测点主要数据一览表
第 5 章 结论与展望
5.1 结论
本文以天昱凤凰城项目注浆工程为依托，以两个注浆试验为基础，从理论分析、注浆设计、注浆施工、注浆结果检测与分析等方面得出以下主要结论。
（1）通过两个研究区现场注浆试验，证明高压注浆在处理此类大厚度填土方面是可行和值得推广的。
（2）注浆区域内松散填土在经过注浆处理后，孔隙充填效果较好，钻探过程中，能取到短柱、长柱状岩芯，已无明显的漏浆现象、说明浆液能很好的渗透到岩土混合体里面，形成新的整体。
（3）注浆区波速测试结果显示注浆后的波速值提高较大；动力触探结果显示填土密实度有较大的提高，局部松散。说明新的混合体密实而且整体性增强。
（4）室内土工试验和现场和试坑浸水试验（沉降量范围值为 3.6mm～6.0mm）观测结果说明经注浆后的地基土无自重湿陷性。提高了桩基一次成孔率，缩短后续桩基施工周期。
参考文献（略）