淤泥質(zhì)地基基礎(chǔ)沉降的加固

王順邦

(洛陽(yáng)石化工程建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，河南洛陽(yáng) 471012)

1 概述

廣州小虎島集輸泵站是珠江三角洲成品油管線輸送的一個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，位于廣州市南沙區(qū)珠江入?？谛』u油庫(kù)東南角，承擔(dān)小虎島油庫(kù)成品油下載、輸送及管線成品油輸送加壓的任務(wù)，泵站2006年下半年投用，在泵站使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)設(shè)備及泵基礎(chǔ)出現(xiàn)下沉、管線(支)墩出現(xiàn)下沉離開(kāi)管線最高處25 cm，地面開(kāi)裂，出現(xiàn)不均勻沉降，截止2007年下半年，地基下沉已經(jīng)影響到設(shè)備的正常平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。

下沉原因分析:小虎島集輸泵站地基坐落在珠江入?？?，地表下0 m～4 m為雜填土，4 m～16 m為沖洪積形成的淤泥質(zhì)土局部含粉質(zhì)砂土，16 m以下為砂土及粉質(zhì)砂土，29．6 m為強(qiáng)風(fēng)化及中風(fēng)化砂巖石。泵站緊鄰大海及珠江支流河道，地下水位淺，地基土含水量處于飽和狀態(tài)。該區(qū)域原地質(zhì)勘探時(shí)沒(méi)有揭露到強(qiáng)風(fēng)化巖層，從罐區(qū)勘探報(bào)告推斷過(guò)來(lái)，地質(zhì)報(bào)告給出強(qiáng)風(fēng)化砂巖在25 m處。泵基礎(chǔ)及部分管架基礎(chǔ)原設(shè)計(jì)為預(yù)制管樁，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)25 m，其他管架基礎(chǔ)及地坪坐落在天然地基上。實(shí)際施工除泄壓罐原設(shè)計(jì)φ400管樁樁長(zhǎng)29．6 m進(jìn)入持力層外，其他φ300管樁樁長(zhǎng)25 m，樁端位于砂土及粉質(zhì)砂土層，未進(jìn)入持力層。隨著海水潮汐的影響，對(duì)地基水位產(chǎn)生影響，對(duì)處于飽和狀態(tài)的地基土產(chǎn)生影響，加上荷載的作用，使處于天然地基的管架基礎(chǔ)及地坪產(chǎn)生下沉及開(kāi)裂，再加上預(yù)制樁沒(méi)有進(jìn)入持力層，對(duì)樁產(chǎn)生負(fù)摩阻力，使泵基礎(chǔ)及部分管(支)墩產(chǎn)生下沉。

處理方案的確定:因小虎島集輸泵站現(xiàn)正在運(yùn)行，加固原則為在保證裝置安全運(yùn)行的前提下進(jìn)行，通過(guò)比選方案，確定選用在沿海地區(qū)應(yīng)用比較成熟的單管高壓旋噴樁及高壓注漿技術(shù)。具體方案為:泄壓罐原設(shè)計(jì)φ400管樁進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化巖層目前沉降量比較小，不進(jìn)行加固處理;對(duì)泵基礎(chǔ)及管墩下基樁原設(shè)計(jì)φ300管樁樁長(zhǎng)25 m進(jìn)行高壓旋噴加固處理，原則上在擬加固的樁兩側(cè)各布1根斜向旋噴樁，要求伸入管樁下部，深度至強(qiáng)風(fēng)化砂巖，預(yù)計(jì)單樁長(zhǎng)度29．60 m，設(shè)計(jì)成樁直徑不小于600 mm。采用R32．5普通硅酸鹽水泥，配制水泥漿噴射成樁，樁身旋噴體抗壓強(qiáng)度不小于2．0 MPa。由于場(chǎng)地條件限制旋噴樁無(wú)法施工的泵基礎(chǔ)及管(支)墩基礎(chǔ)，對(duì)樁端持力層以下土層進(jìn)行高壓水泥漿注漿加固(注漿壓力試驗(yàn)確定)，以提高樁端土承載力，減少沉降，阻止基樁下沉，注漿深度至強(qiáng)風(fēng)化砂巖。沒(méi)有打管樁的管(支)墩，沿其兩側(cè)布設(shè)旋噴樁，配合淺層高壓注漿，在基礎(chǔ)下形成復(fù)合地基。最后確定旋噴樁235根，深層高壓注漿108根，淺層高壓注漿38根。

大面積的地坪允許有沉降及不均勻沉降。需行車(chē)的地方做車(chē)行鋪砌處理;巡檢等需行人的地方做混凝土預(yù)制塊人行道;管線的下方和油罐區(qū)地坪等容易產(chǎn)生油花的地方鋪設(shè)碎石，其余地方鋪設(shè)草皮。

2 試樁

小虎島集輸泵站的地勘資料顯示，場(chǎng)區(qū)大部分鉆孔較淺(約16 m～18 m)，僅個(gè)別鉆孔鉆至25 m終孔，均未揭露穿淤泥質(zhì)砂層及到達(dá)持力層，為更準(zhǔn)確的了解場(chǎng)區(qū)土層的埋深、持力層深度、確定加固施工的有關(guān)參數(shù)，確保小虎島集輸泵站地基加固工程的順利進(jìn)行，根據(jù)處理方案要求，需對(duì)加固工程先行試樁。

本次加固要求樁端進(jìn)入持力層，試樁時(shí)樁端要求進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化砂巖。

試樁在站場(chǎng)內(nèi)車(chē)行道位置分別對(duì)單管高壓旋噴樁及高壓注漿樁選用3根樁參照以往的經(jīng)驗(yàn)用不同的參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，以確定施工樁的最佳參數(shù)，單管旋噴試樁施工參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 單管旋噴試樁施工參數(shù)

深層高壓注漿施工參數(shù):注漿深度29．60 m，注漿孔直徑:110 mm，袖閥管外徑:52 mm，提管間隔高度30 cm，注漿次數(shù)4次，最后一級(jí)注漿摻入3%的膨脹劑(見(jiàn)表2)。

表2 深層高壓注漿施工參數(shù)

3根單管高壓旋噴試驗(yàn)樁的水泥用量分別為274．0 kg/m，259．4 kg/m，242．9 kg/m，3根高壓注漿試驗(yàn)樁的水泥用量分別為403．6 kg/m，356．4 kg/m，381．8 kg/m。

對(duì)3根單管高壓旋噴試驗(yàn)樁及3根高壓注漿試驗(yàn)樁進(jìn)行鉆孔抽芯檢測(cè)，從抽芯檢測(cè)情況看，樁身呈淺灰色，巖芯呈柱狀，水泥分布均勻，以純水泥漿體組成，局部見(jiàn)夾少量礫砂，膠結(jié)較好。每樁分別在上中下取4組樣做單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，樁身強(qiáng)度從26．3 MPa到2．6 MPa，完全達(dá)到 2．0 MPa設(shè)計(jì)要求。6 根樁取樣抗壓強(qiáng)度值見(jiàn)表3。

表3 高壓旋噴樁及高壓注漿樁取樣抗壓強(qiáng)度值

由于場(chǎng)區(qū)淤泥質(zhì)土較厚且呈流塑狀，不論是單管旋噴樁還是高壓注漿，其施工壓力參數(shù)不宜過(guò)大，尤其是高壓注漿壓力僅達(dá)到1．60 MPa以后則無(wú)法再上升，否則嚴(yán)重漏漿或跑漿，影響在一定壓力下注漿擴(kuò)散范圍，而達(dá)不到注漿加固效果，因此本次加固參數(shù)如下:

單管旋噴樁施工參數(shù)按2號(hào)樁的相關(guān)參數(shù)施工，注漿壓力23 MPa，提升速度為20 cm/min，旋噴速度15 r/min～20 r/min。

高壓注漿采用3次，最大注漿壓力為1．6 MPa，第三次注漿摻入3%的膨脹劑。

3 樁基施工

測(cè)量定位:首先采用全站儀根據(jù)高壓旋噴樁及高壓注漿樁的樁位放出控制樁，然后使用鋼卷尺和線繩放出單樁位置，水泥地面用油漆做好標(biāo)記，自然地面用竹簽做好標(biāo)記并撒白灰標(biāo)識(shí)，確保樁機(jī)準(zhǔn)確就位。水泥漿的制備:水泥漿液配制嚴(yán)格按要求控制為水灰比1∶1，水泥漿比重1．49。攪拌灰漿時(shí)，先加水，然后加水泥，每次灰漿攪拌時(shí)間不得少于2 min，水泥漿應(yīng)在使用前1 h制備，漿液在灰漿拌和機(jī)中要不斷攪拌，直到噴漿前停止。噴漿時(shí)，水泥漿從灰漿拌和機(jī)倒入集料斗時(shí)，經(jīng)過(guò)過(guò)濾篩，過(guò)濾掉可能出現(xiàn)的水泥硬塊。水泥漿通過(guò)高壓泵用膠管送到旋噴樁的鉆機(jī)或高壓注漿樁的注漿管內(nèi)。

3．1 高壓旋噴樁的施工

鉆機(jī)安裝定位:鉆機(jī)就位后，按照施工設(shè)計(jì)的孔位，調(diào)試鉆機(jī)方位及角度，然后安牢鉆機(jī)底盤(pán)，使之穩(wěn)定。鉆機(jī)定位后，孔位偏差應(yīng)控制在20 mm內(nèi)，垂直方向偏差應(yīng)控制不超過(guò)1%。

成孔:由于本工程持力層土質(zhì)較軟，采用自成孔施工，將注漿管鉆入強(qiáng)風(fēng)化砂巖，注漿管連接接頭應(yīng)密封良好，保證在注漿過(guò)程中不至于跑漿或壓力減小。

噴射灌漿:噴管插入預(yù)定深度后，由下而上進(jìn)行噴射作業(yè)，并掌握好旋轉(zhuǎn)提升速度;嚴(yán)格按照施工參數(shù)進(jìn)行施工，旋噴注漿壓力23 MPa，提升速度為 20 cm/min，旋噴速度在 15 r/min～20 r/min之間。

3．2 高壓注漿樁施工

高壓注漿分2種深度，即淺層注漿按4 m計(jì)共38根樁，深層注漿按29．6 m計(jì)共108根進(jìn)行加固。

高壓注漿采用袖閥管施工工藝，袖閥管結(jié)構(gòu)主要由φ52mm PVC外管、DN20鍍鋅注漿內(nèi)管、橡皮套、密封圈等等組成。袖閥管是一種只能向管外出漿，不能向管內(nèi)返漿的單向閉合裝置。在灌漿時(shí)，壓力將小孔外的橡皮套沖開(kāi)，漿液進(jìn)入地層，如管外壓力大于管內(nèi)時(shí)，小孔外的橡皮套自動(dòng)閉合。每節(jié)灌漿長(zhǎng)度固定為30 cm，可根據(jù)地層情況調(diào)整灌漿長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)定量定尺可控灌漿，可根據(jù)需要灌注任何一個(gè)灌漿段，還可以重復(fù)灌漿，可使用較高的灌漿壓力，灌漿時(shí)冒漿和串漿的可能性較小;鉆孔和灌漿分開(kāi)，提高了鉆孔、設(shè)備的利用率，可在一個(gè)孔內(nèi)灌注幾種漿材。由于在被加固的地層中，進(jìn)行了多點(diǎn)、一定壓力、均衡的注漿，注漿體在地層中均勻分布，均勻連接，因此，大大提高了被加固地層段的整體穩(wěn)定性。

鉆孔深度達(dá)到設(shè)計(jì)要求(進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化巖層)，提出鉆頭放置袖法管，袖法管的連接采用套筒膠粘結(jié)方法，然后放置注漿管，進(jìn)行第一次注漿。

到達(dá)規(guī)定時(shí)間進(jìn)行第二次及第三次注漿，最后一次注漿灰漿加入膨脹劑，避免或減少水泥漿體的收縮。

4 沉降觀測(cè)結(jié)果及結(jié)論

沉降觀測(cè)從施工階段開(kāi)始，共進(jìn)行了7次觀測(cè):施工階段每半個(gè)月觀測(cè)1次，觀測(cè)了4次，施工階段觀測(cè)主要是保證在施工過(guò)程中設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)及檢測(cè)加固效果，觀測(cè)點(diǎn)設(shè)置在泵基礎(chǔ)四周、油罐環(huán)周及管(支)墩位置，共設(shè)置115個(gè)觀測(cè)點(diǎn)。施工結(jié)束后觀測(cè)共進(jìn)行了3次，分別在1個(gè)月、3個(gè)月和6個(gè)月時(shí)各進(jìn)行了一次觀測(cè)。從觀測(cè)數(shù)據(jù)看，在施工過(guò)程中沉降由正值變?yōu)樨?fù)值，說(shuō)明在加固過(guò)程中地面有輕微的抬升，隨著時(shí)間的推移，在施工結(jié)束后進(jìn)行的觀測(cè)，變形量明顯變小，變形趨于穩(wěn)定，特別是在最后一次觀測(cè)，變形量非常小，說(shuō)明加固取得了滿意的效果。

作為地基處理的方法，高壓旋噴樁及高壓注漿對(duì)于飽和淤泥質(zhì)土及飽和砂土有著明顯的效果，對(duì)于處于飽和淤泥質(zhì)土及飽和砂土上的基礎(chǔ)加固采用高壓旋噴及高壓注漿加固不失為一種有效的方法。

［1］GB 50202-2002，建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范［S］．

［2］GB 50007-2002，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］．

［3］DBJ 15-38-2005，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范［S］．

［4］JGJ 8-2007，建筑變形測(cè)量規(guī)程［S］．