雙液壓力注漿法在既有建筑地基加固工程中的應(yīng)用

袁增會(huì)

[摘要]以赤城110KV變電站主控室及10KV配電室地基加固為例，介紹水泥－硅酸鈉雙液壓力注漿在既有建筑飽和濕陷性黃土地基加固中的優(yōu)越性，特別是建筑物不均勻沉降正在進(jìn)行、建筑物已發(fā)生傾斜、墻體裂縫在發(fā)展的加固工程，可根據(jù)不同地質(zhì)條件、工程性質(zhì)，分別選用水泥、硅酸鈉為主劑的灌漿材料，會(huì)達(dá)到預(yù)期加固目的。其經(jīng)驗(yàn)和思路可為同類型工程的地基加固方案設(shè)計(jì)提供借鑒。

[關(guān)鍵詞]既有建筑地基加固雙液壓力注漿水泥硅酸鈉

中圖分類號(hào)：TU9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1671-7597(2009)0610104-01

一、前言

隨著我國(guó)基建項(xiàng)目的規(guī)模越來(lái)越大，國(guó)家對(duì)建筑工程質(zhì)量的要求也越來(lái)越高，由于地質(zhì)條件、自然環(huán)境及施工條件等多種因素對(duì)工程質(zhì)量的影響，基礎(chǔ)工程中往往會(huì)出現(xiàn)各類質(zhì)量事故，例如地基不均勻沉降、建筑物主體傾斜、墻體開裂等，這樣就要求我們對(duì)工程質(zhì)量事故進(jìn)行分析，提出科學(xué)合理的處理方案，且提高地基土的抗變形性能和承載力，滿足設(shè)計(jì)和使用要求。

二、雙液壓力注漿加固機(jī)理

雙液壓力注漿是在既有建筑物基礎(chǔ)周圍鉆孔后，通過(guò)注漿泵在一定壓力下將水泥、硅酸鈉兩種漿液注入地基土中，在土中通過(guò)滲兩種漿液接觸反應(yīng)生成硅膠，將土的顆粒膠結(jié)在一起，使其具有提高強(qiáng)度和不透水的功能，達(dá)到了地基固化、提高地基土強(qiáng)度、阻止或控制建筑物不均勻沉降作用。近年來(lái)雙液壓力注漿法大量用于已有建筑物地基不均勻沉降加固工程中，并取得了較好的效果。

壓力注漿適用于各類松散地層，根據(jù)其巖性不同，選用不同的注漿材料。在已有建筑物地基加固工程中常用的材料是水泥、硅酸鈉(水玻璃)、氯化鈣等。根據(jù)不同的地質(zhì)條件、工程性質(zhì)，在上述漿液中選用單液或雙液法。雙液法顯著的特點(diǎn)是加固效果明顯，漿體結(jié)石率高、價(jià)格低廉、施工簡(jiǎn)便、工期短，質(zhì)量易于保障，對(duì)環(huán)境無(wú)污染、對(duì)相鄰建筑物基礎(chǔ)無(wú)擾動(dòng)、加固工程中附加沉降小等。

注漿施工時(shí)，垂直地層層理的壓力最小，土體不容易被劈裂，平行地層層理的壓力最大，借助較高的注漿壓力，漿液能克服地層的初始?jí)毫涂估瓘?qiáng)度，使土體沿應(yīng)力弱的軟弱面產(chǎn)生“液壓開裂”，破壞土體原有結(jié)構(gòu)。因?qū)优c層之間存在一定差異，漿液對(duì)周圍土層的連續(xù)擾動(dòng)和壓縮，使土體排氣脫水，土粒移動(dòng)，重新排列，并產(chǎn)生向上傳遞的輻射應(yīng)力，正確誘導(dǎo)這股地應(yīng)力，使其基礎(chǔ)反彈，下沉部位回升，糾正建筑物的不均勻沉降。本文結(jié)合具體工程實(shí)例來(lái)說(shuō)明水泥－硅酸鈉雙液壓力注漿在加固地基工程中的作用和效果。

三、雙液壓力注漿法加固實(shí)例

(一)工程概況。赤城110KV變電站主控室及10KV配電室工程于2001年7月開工，2002年6月竣工并交付使用。該工程為單層磚混結(jié)構(gòu)，條形基礎(chǔ)，建筑面積338m2，基礎(chǔ)埋深±0T2.00m，基礎(chǔ)持力層為I級(jí)非自重濕陷黃土，設(shè)計(jì)基礎(chǔ)下為0.1m厚C30砼墊層和0.6m厚3：7灰土墊層，墊層下存留I級(jí)非自重濕陷黃土厚度約2.0－2.3m。

該工程從2002年6月至2004年10月間使用良好，2004年11月初發(fā)現(xiàn)主控室和配電室墻體出現(xiàn)裂縫，2005年春裂縫快速發(fā)展，④-⑤、⑤－⑥軸間，前后墻均有上寬下窄裂縫，最大裂縫10mm，室內(nèi)地面東西向貫通開裂，⑤-⑥軸間現(xiàn)澆地圈梁出現(xiàn)垂直裂縫，其中A軸裂縫寬3.5mm，E軸1mm，室外東南角散水和水泥路面下沉。經(jīng)觀測(cè)，裂縫仍呈持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)。

(二)場(chǎng)地地層情況。根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告，場(chǎng)地位于曹白河上游西側(cè)一級(jí)階地上，地勢(shì)平坦，場(chǎng)地工程地質(zhì)條件為：

①、②層黃土狀粉土(Q4al+pl)：①層褐黃色，②層褐色，總厚度4.7—5.0m，稍濕一濕；稍密；高壓縮性；總濕陷量△s=24cm，計(jì)算自重濕陷量△zs=2cm，具I級(jí)(輕微)非自重濕陷性。下伏圓礫、卵石，局部為粉砂、粗砂透鏡體。

③層圓礫、卵石層(Q4al+pl)：揭露厚度0.3-2.4m，稍密，磨圓度中等，無(wú)分選，孔隙間砂、礫充填。

(三)事故分析。休息室內(nèi)自來(lái)水地下南北向短管嚴(yán)重腐蝕，管上有米粒大的小孔跑水，此處地基土已經(jīng)液化，停水后在該建筑四角及中部墻基外挖探坑檢查發(fā)現(xiàn)，中西部地基含水量正常，南部含水量很大，東南角已成稀泥狀。該工程地下水管的長(zhǎng)期跑水致使建筑南部基礎(chǔ)下非自重濕陷性黃土地基嚴(yán)重濕陷而喪失承載能力，是造成南部地基沉降從而導(dǎo)致中部墻體開裂和地面下沉開裂的主要原因。

(四)地基加固方案設(shè)計(jì)及施工。由于該工程裂縫還在持續(xù)發(fā)展，地基不均勻沉降還在進(jìn)行，在加固方案上首選是加固效果明顯、施工快，附加沉降小、施工質(zhì)量容易保證的加固方法，現(xiàn)場(chǎng)成立了QC小組，根據(jù)本建筑場(chǎng)地地基土構(gòu)成、分布及墻體裂縫和地面下沉產(chǎn)生的原因分析，經(jīng)反復(fù)論證，決定采用水泥-硅酸鈉雙液壓力注漿法。

加固范圍為①-⑥軸、A-E軸承重墻下地基；加固段厚度為灰土墊層及灰土墊層下存留濕陷性黃土厚度，在2.6—2.9m間。注漿孔深度在4.7—5.0m間。

水泥漿配合比：水灰比0.8：1；

硅酸鈉漿液：溶液濃度14％，模數(shù)2.5-3.3，雜質(zhì)含量小于2％；

雙液配合比(體積比)：1：1；

漿液數(shù)量各為0.6m3；

根據(jù)被加固地層情況、試驗(yàn)情況，同時(shí)參照《既有建筑地基基礎(chǔ)加固技術(shù)規(guī)范》(JGJ123-2000)雙液注漿壓力控制在0.1-0.5MPa間。

先施工外部孔后施工內(nèi)部孔，外部孔先從東、南和西墻間隔施工，且間隔跳打成孔并注漿，嚴(yán)禁整片成塊施工注漿。

(五)加固效果檢測(cè)。施工結(jié)束28天后通過(guò)開挖和原位測(cè)試試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，土體孔隙間完全被水泥-硅酸鈉膠體充填，結(jié)石率高，地基土含水量降低，地基承載力明顯提高，在施工過(guò)程中和施工結(jié)束后，未見(jiàn)有裂縫擴(kuò)大的現(xiàn)象和新的裂縫產(chǎn)生，表明加固已發(fā)揮作用，地基土變形已被控制，達(dá)到了預(yù)期的效果，得到了業(yè)主的好評(píng)。

四、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)此項(xiàng)工程的實(shí)踐說(shuō)明雙液壓力注漿在處理既有建筑飽和濕陷性黃土地基中是切實(shí)可行的，有效的克服了壓力注漿時(shí)給建筑物本身帶來(lái)的附加沉降問(wèn)題，提高了地基土的承載力，即解決了實(shí)際問(wèn)題又節(jié)省了資金，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，為以后類似工程積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。