采用灌漿法加固堤岸地基

張向華

（廣東省地質(zhì)局第六地質(zhì)大隊，廣東江門529040）

采用灌漿法加固堤岸地基

張向華*

（廣東省地質(zhì)局第六地質(zhì)大隊，廣東江門529040）

根據(jù)某堤岸工程項目實例及其巖土工程地質(zhì)條件，采用灌漿法加固處理地基，漿液通過滲透、充填、擠密等方式進(jìn)入地層后使其力學(xué)強(qiáng)度、抗變形能力和均一性會有所提高，整體結(jié)構(gòu)得到加強(qiáng)；素填土、淤泥質(zhì)土和細(xì)砂、粗砂層通過鉆孔灌入濃漿后，使土體壓密和置換，達(dá)到提高地基承載力的目的。

灌漿法；加固地基；提高地基承載力

1　工程概況

某堤岸工程段，長120m，寬4m，場地工程地質(zhì)條件較差，上部地層主要由素填土、淤泥質(zhì)土、細(xì)砂、粗砂和粉質(zhì)粘土組成，目前局部已發(fā)生滑陷，沉陷等現(xiàn)象。由于素填土結(jié)構(gòu)疏松（fk=80kPa）、淤泥質(zhì)土呈軟塑狀（fk=50kPa）、細(xì)砂、粗砂飽和、松散、稍密。素填土為新近填土層，它們未完成自重固結(jié)過程，在自重固結(jié)過程中，地面會產(chǎn)生沉陷。為保證該堤段的穩(wěn)定，提高地基土強(qiáng)度，以滿足上部荷載及水平荷載對地基土物理力學(xué)性質(zhì)的要求。因受場地條件限制，大型機(jī)械設(shè)備無法進(jìn)場施工，且素填土孔隙大，可灌性好，灌漿后其力學(xué)強(qiáng)度、抗變形能力和均一性會有所提高，整體結(jié)構(gòu)得到加強(qiáng)；淤泥質(zhì)土和細(xì)、粗砂通過鉆孔灌入濃漿后，使土體壓密和置換以達(dá)到提高地基承載力的目的，故提出了對該堤段采取灌漿加固處理方案。

2　灌漿加固機(jī)理

灌漿就是要讓水泥或其他漿液在周圍土體中通過滲透、充填、壓密擴(kuò)展形成漿脈。由于地層中土體的不均勻性，通過鉆孔向土層中加壓灌入一定水灰比的漿液，一方面灌漿孔向外擴(kuò)張形成圓柱狀漿體，鉆孔周圍土體被擠壓充填，緊靠漿體的土體遭受破壞和剪切，形成塑性變形區(qū)，離漿體較遠(yuǎn)的土體則發(fā)生彈性變形，鉆孔周圍土體的整個密度得到堤高。另一方面隨著灌漿的進(jìn)行，土體裂縫的發(fā)展和漿液的滲透，漿液在地層中形成方向各異、厚薄不一的片狀、條狀、團(tuán)塊狀漿體，縱橫交錯的漿脈隨著其凝結(jié)硬化，造成結(jié)石體與土體之間緊密而粗糙的接觸，沿灌漿管形成不規(guī)則的、直徑粗細(xì)相間的樁柱體。這種樁柱體與壓密的地基土形成復(fù)合地基，相互共同作用起到控制沉降、提高承載力的作用。

3　灌漿設(shè)計

3.1灌漿標(biāo)準(zhǔn)

3.1.1強(qiáng)度控制標(biāo)準(zhǔn)

灌漿后，素填土承載力標(biāo)準(zhǔn)值（fk）要求達(dá)到110kPa，淤泥質(zhì)土fk值80～100kPa，細(xì)砂、粗砂fk值大于160kPa。

3.1.2施工控制標(biāo)準(zhǔn)

施工控制標(biāo)準(zhǔn)是獲得最佳灌漿效果的保證。本次灌漿對象之一的素填土，由于均一性差、孔隙變化大、理論耗漿量不定，故不單純用理論耗漿量來控制，同時還按耗漿量降低率來控制，即孔段耗漿量隨灌漿次序的增加而減少。

3.2灌漿段選擇

本次灌漿分2個灌漿段，即第一灌漿段為素填土范圍；第二灌漿段為淤泥質(zhì)土和粉、細(xì)砂范圍。

3.3漿材及配方設(shè)計

漿材采用2種配方的純水泥漿，在第一灌漿段水灰比為0.5，在第二灌漿段為0.75。

3.4漿液擴(kuò)散半徑（r）的確定

由于素填土均一性差，其孔隙率、滲透系數(shù)變化大，因而僅用理論公式計算漿液擴(kuò)散半徑顯然不甚合理，現(xiàn)據(jù)大量的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，暫定r值為1.20m。在現(xiàn)場進(jìn)行灌漿試驗后進(jìn)一步確定r值。

3.5灌漿孔位布置

灌漿孔采取梅花形分布，每排孔間距2.0m。

3.6灌漿孔孔深

根據(jù)工勘資料與現(xiàn)場實際要求，穿越素填土、淤泥質(zhì)土、細(xì)砂、粗砂層，達(dá)粉質(zhì)粘土層，孔深約為8.0m。

3.7灌漿壓力

由于灌漿壓力與土的重度、強(qiáng)度、初始應(yīng)力、孔深、位置及灌漿次序等因素有關(guān)，而這些因素又難以準(zhǔn)確地確定，因而本次灌漿的壓力通過灌漿試驗來確定。現(xiàn)據(jù)有關(guān)公式計算，暫定灌漿壓力在第一、第二灌漿段灌漿時分別為0.1～0.2MPa、0.3～0.4MPa，在灌漿過程中根據(jù)具體情況再做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

3.8灌漿量

可根據(jù)勘察報告中素填土、淤泥質(zhì)土、細(xì)砂、粗砂和粉質(zhì)粘土層的孔隙率進(jìn)行計算。

式中：Q——每米注漿量，L；

v——加固土體積，m3；

n——土的孔隙率；

β——漿液填充系數(shù)，取0.45；

α——漿液損耗系數(shù)，一般取1.3。

3.9灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

在規(guī)定的灌漿壓力下，孔段吸漿量小于0.6L/min，延續(xù)30min即可結(jié)束灌漿，或孔段單位吸漿量大于理論估算值時也可結(jié)束灌漿。

4　灌漿施工

4.1正式施工前準(zhǔn)備工作

正式施工前，保證設(shè)備器具和材料按時到場，著重做好灌漿試驗工作，調(diào)整灌漿壓力、漿液擴(kuò)散半徑、孔距和排距后及時將孔位放樣至實地。

4.2施工設(shè)備機(jī)具選型

針對地層條件和設(shè)計要求，可選用XY-100型鉆機(jī)成孔及配套的灌漿設(shè)備。

4.3施工工藝

4.3.1施工順序

根據(jù)多臺機(jī)同時作業(yè)、現(xiàn)場施工條件、工程地質(zhì)條件和灌漿方法等，施工順序采取從外往里的方式進(jìn)行。

4.3.2施工程序

成孔→安放灌漿管并孔口封堵→攪漿→灌漿→待凝→成孔→安放灌漿管并孔口封堵→攪漿→灌漿→封孔。

4.3.3施工技術(shù)要點

（1）成孔鉆頭（?91mm）對準(zhǔn)孔位后，采取沖擊成孔的方法鉆進(jìn)。在素填土中鉆進(jìn)時，若孔壁不穩(wěn)，可下入導(dǎo)管護(hù)壁；當(dāng)鉆進(jìn)到淤泥質(zhì)土和細(xì)、粗砂時，下入導(dǎo)管護(hù)壁，然后采取撈砂筒取砂成孔的方法直至下臥粘性土層。

（2）灌漿管安放及孔口封堵灌漿管下端設(shè)置0.7～1.0m長且下端封口的花管，在花管外壁包扎一層軟橡皮，以防流砂涌進(jìn)花管導(dǎo)致灌漿無法進(jìn)行。

（3）攪漿先往攪拌漿筒內(nèi)注入預(yù)定的水量并開動攪漿機(jī)后，再逐漸加入425#普通硅酸鹽水泥直到預(yù)定的用量，攪拌3～5min后將漿液通過過濾網(wǎng)流到儲漿筒內(nèi)待灌。

（4）灌漿灌漿采用自上而下孔口封閉分段純壓式灌漿方法，即自上而下鉆完一段灌注一段，直到預(yù)定孔深為止。灌漿段的長度以素填土和淤泥質(zhì)土、細(xì)、粗砂厚度來確定；灌漿壓力采取二次或三次升壓法來控制，即灌漿開始采用低壓（小于0.1MPa）或自流式灌漿，對素填土而言，當(dāng)吸漿量較大時采取間歇灌漿或用砂漿灌注，終灌時的壓力要達(dá)到設(shè)計值；灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格按設(shè)計執(zhí)行。

（5）封孔灌漿結(jié)束后及時封孔，即第二灌漿段灌漿結(jié)束過半小時后，排除孔口封堵物，再往孔內(nèi)投入砂石直到水穩(wěn)層頂面，過24h后，若漿液下沉，再補(bǔ)充水灰比0.5的漿液至水穩(wěn)層頂面。

4.4特殊情況下的技術(shù)處理措施

（1）在灌漿過程中，發(fā)現(xiàn)漿液冒出地表即冒漿，采取如下控制性措施：①降低灌漿壓力，同時堤高漿液濃度，必要時摻砂或水玻璃；②限量灌漿，控制單位吸漿量不超過30～40L/min或更小一些；③采用間歇灌漿的方法，即發(fā)現(xiàn)冒漿后就停灌，待15min左右再灌。

（2）在灌漿過程中，當(dāng)漿液從附近其他鉆孔流出即竄漿，采取如下方法處理：①加大第Ⅰ次序孔間的孔距；②在施工組織安排上，適當(dāng)延長相鄰2個次序孔施工時間的間隔，使前一次序孔漿液基本凝固或具有一定強(qiáng)度后，再開始后一次序鉆孔，相鄰?fù)淮涡蚩撞灰谕桓叱蹄@孔中灌漿；③竄漿孔若為待灌孔，采取同時并聯(lián)灌漿的方法處理，如竄漿孔正在鉆孔，則停鉆封閉孔口，待灌漿完后再恢復(fù)鉆孔。

5　效果檢驗與評價

5.1靜載荷試驗

施工結(jié)束28d后，在施工段范圍內(nèi)選擇3個代表性地點（其中1個在灌漿點位，1個在兩相鄰灌漿點位中間，1個在相鄰對角灌漿點中間），做壓板（0.5m2）靜荷試驗。在素填土頂面單點加載均滿足設(shè)計要求。

5.2鉆孔取芯

標(biāo)貫試驗和探槽開挖檢查施工結(jié)束28d后，在施工段范圍內(nèi)選擇2個鉆孔檢驗點進(jìn)行鉆孔取芯抗壓試驗和標(biāo)貫試驗來檢驗灌漿質(zhì)量，均滿足設(shè)計要求。

6　結(jié)束語

本工程采用灌漿法處理地基主要是施工場地較狹窄，適宜使用施工設(shè)備較小的機(jī)械進(jìn)行施工；其次是地層主要由素填土、淤泥質(zhì)土、細(xì)砂、粗砂和粉質(zhì)粘土組成，可灌性較好。灌漿法處理地基施工工藝簡單，施工質(zhì)量容易控制，在施工中易于實現(xiàn)，而且工期短，費(fèi)用低，效果好。地基處理的方法很多，本工程項目采用灌漿法處理地基，希望在以后類似的工程項目中能起到借鑒的作用。

［1］巖土工程勘察規(guī)范［S］.中國建筑工業(yè)出版社，2009.

［2］建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范［S］.中國建筑工業(yè)出版社，2011.

［3］建筑地基處理技術(shù)規(guī)范［S］.中國建筑工業(yè)出版社，2002.

［4］工程地質(zhì)手冊［S］.中國建筑工業(yè)出版社，2003.

P642

B

1004-5716（2016）05-0011-03

2015-12-01

2015-12-02

張向華（1972-），男（漢族），廣東陽春人，工程師，現(xiàn)從事巖土工程及水工環(huán)地質(zhì)工作。