永州通信站地基加固施工與監(jiān)測(cè)

潘 昌 盛

(中鐵四院集團(tuán)巖土工程有限責(zé)任公司，湖北 武漢 430063)

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永州通信站地基加固施工與監(jiān)測(cè)

潘 昌 盛

(中鐵四院集團(tuán)巖土工程有限責(zé)任公司，湖北 武漢 430063)

結(jié)合永州通信站地基工程，介紹了花管注漿與布袋樁聯(lián)合加固地基的工藝流程，并對(duì)加固后的地基進(jìn)行了變形監(jiān)測(cè)，結(jié)果表明，采用周邊直孔花管帷幕注漿+底部斜孔開(kāi)口布袋樁注漿，是一種經(jīng)濟(jì)有效、安全可靠的加固技術(shù)。

地基，花管注漿，布袋樁，變形監(jiān)測(cè)

0 引言

注漿技術(shù)已運(yùn)用于眾多工程項(xiàng)目中，其中對(duì)于地質(zhì)環(huán)境較為復(fù)雜的地基加固領(lǐng)域，也有著出色的應(yīng)用。注漿技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用,為土木建筑領(lǐng)域解決問(wèn)題開(kāi)辟了新的思路。受地質(zhì)條件多樣化，地基沉降因素多樣化的影響，單一的注漿方法,在地基沉降整治過(guò)程中不能達(dá)到較好的整治效果，往往采用幾種工藝或幾種材料組合施工。該方法充分發(fā)揮了多種注漿工藝及材料各自的優(yōu)點(diǎn),克服各自的缺點(diǎn),解決了單一注漿方法的缺陷問(wèn)題,從而達(dá)到適用更多的地層范圍和更佳的加固效果,保證加固的安全性和經(jīng)濟(jì)性,是一種具有優(yōu)勢(shì)的綜合注漿技術(shù)。

花管注漿是小導(dǎo)管注漿的一種，是指在地基承載力較低的土層中，采用鉆孔壓入自帶注漿孔的直徑30 mm～50 mm的小導(dǎo)管，注入水泥漿或者化學(xué)漿液加固地基土層，提高土體承載力和側(cè)向抗力的一種地層加固措施。一般工作流程為：鉆孔→插入注漿外管→插入注漿內(nèi)置管→注漿→封堵注漿孔。該方法經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)單，可操作性高，可適用于不同地質(zhì)。缺點(diǎn)是需考慮不同的地層和土質(zhì)情況，經(jīng)試驗(yàn)確定合適注漿壓力及注漿量，避免注漿壓力過(guò)大導(dǎo)致“冒漿”；無(wú)法在覆土較淺處進(jìn)行封頂注漿，不能保證上層土體強(qiáng)度。

布袋樁利用向袋內(nèi)注漿的方法與土地形成復(fù)合地基，提高土體承載能力。該種方法效果明顯，一是擠密土地：利用土工合成織物注漿增大體積的方式，擠密周邊土地，提高土地密實(shí)度；二是固結(jié)成樁：利用注入漿液與土工合成袋形成一個(gè)個(gè)圓柱狀或葫蘆狀樁體，提高區(qū)域基礎(chǔ)整體強(qiáng)度。該方法既比樁基法經(jīng)濟(jì)，又可解決注漿法、水泥土攪拌法對(duì)較差土地不能適用的相關(guān)問(wèn)題。

1 工程概況

1.1 工程簡(jiǎn)介

永州通信段位于永州車站附近，鐵路里程K323+900左側(cè)200 m左右。通信段于2007年1月開(kāi)設(shè)，同年8月竣工，建筑面積約1 243 m2(基礎(chǔ)寬9 m、長(zhǎng)40 m)，建筑物總高為15.3 m(3層主體結(jié)構(gòu)高度為12.0 m)，建筑體型為平面矩形；建筑結(jié)構(gòu)類別為乙類，抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計(jì)使用年限為50年。

原設(shè)計(jì)房屋基礎(chǔ)采用攪拌樁加固處理，由于人工素填土含塊石，無(wú)法施工攪拌樁，后變更為換填2.0 m的砂礫石墊層，采用筏板基礎(chǔ)。

目前通信段樓房墻面多處出現(xiàn)開(kāi)裂，且有發(fā)展趨勢(shì)。湖大土木建筑工程檢測(cè)有限公司出具的鑒定報(bào)告提出，永州通信站所產(chǎn)生的破損及裂縫主要屬于地基基礎(chǔ)不均勻沉降產(chǎn)生的新近裂縫，根據(jù)GB 50292—1999民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果及分析結(jié)果，該房屋的結(jié)構(gòu)安全性等級(jí)評(píng)定為Csu級(jí)。其主要原因是由于地基內(nèi)有厚度較大或厚薄不勻的填土，其筏板基礎(chǔ)砂礫換墊層下場(chǎng)地填土自重固結(jié)尚未完成，浸水后下臥土層發(fā)生不均勻沉降，進(jìn)而導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)圍護(hù)墻體的顯著裂縫；同時(shí)，不排除外立排水管沿散水與墻角脫開(kāi)處泄水灌入加劇了地基土的浸泡而造成的基礎(chǔ)不穩(wěn)定、不均勻沉降現(xiàn)狀。

針對(duì)本工程現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)采用“周邊直孔花管帷幕注漿+底部斜孔開(kāi)口布袋樁注漿”工藝進(jìn)行房屋地基加固措施，施工前、中、后分三個(gè)階段進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)，并根據(jù)變形監(jiān)測(cè)結(jié)果指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)注漿施工及評(píng)判注漿后效果。

本工程主要內(nèi)容：花管帷幕注漿128孔/1 408 m；開(kāi)口布袋樁注漿172孔/2 580 m；房屋裂縫整修數(shù)量待各方共同核實(shí)并確定方案后實(shí)施。本工程主要分三個(gè)階段進(jìn)行，第一階段為通信樓周邊直孔花管帷幕注漿施工，第二階段為通信樓前后斜孔開(kāi)口布袋樁注漿地基加固，第三階段為通信樓裂縫整修。其中變形監(jiān)測(cè)工作貫穿整個(gè)施工過(guò)程。整個(gè)項(xiàng)目平面布置如圖1所示。

1.2 直孔花管注漿施工工藝

1)放樣：現(xiàn)場(chǎng)用全站儀按設(shè)計(jì)要求間距進(jìn)行布孔。2)成孔：采用全液壓沖擊鉆機(jī)成孔，成孔直徑90 mm～110 mm。3)清孔：在已完成的鉆孔中用濃泥漿進(jìn)行清孔。4)制作花管：在直徑50 mm的 PVC塑料管上按間隔35 mm～40 mm的距離開(kāi)4個(gè)～5個(gè)直徑3 mm～5 mm的小孔，各小孔的位置相互錯(cuò)開(kāi)；在開(kāi)小孔10 cm長(zhǎng)的外面套上一層約3 mm的橡膠膨脹圈，同時(shí)兩端用防水膠布密封。5)下花管：在鉆孔中下入已制作好的花管。6)孔口封閉：用水泥砂漿(摻3%的速凝劑)或純水泥漿(摻水玻璃)封堵孔口，防止注漿時(shí)漿液竄至地表。7)制漿：按設(shè)計(jì)水灰比制備水泥漿液。8)注漿：將花管與注漿管嘴采用接頭連接，并安裝好壓力表，啟動(dòng)注漿泵，泵送水泥漿液，一直注漿到設(shè)計(jì)所規(guī)定的壓力并穩(wěn)定為止。9)做好注漿過(guò)程中各項(xiàng)記錄：注漿時(shí)間、注漿壓力、水泥用量、水灰比以及在注漿過(guò)程中出現(xiàn)的特殊情況等。10)注漿達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，本孔注漿結(jié)束，進(jìn)行管路清洗，準(zhǔn)備進(jìn)行下一個(gè)孔的注漿工作。直孔花管注漿工藝流程見(jiàn)圖2。

式(2)中可看到，提高K值，第一提高αo管外(內(nèi)風(fēng)路)膜傳熱系數(shù)，即在合理情況下加大風(fēng)量；第二提高管內(nèi)(水側(cè))αi膜傳熱系數(shù)，即加大水量，但由于管網(wǎng)水量所限，實(shí)際上已無(wú)法提高。最終決定適當(dāng)增大翅片管數(shù)量。

1.3 斜孔開(kāi)口布袋樁注漿施工工藝

1)鉆孔：在設(shè)定樁位位置進(jìn)行鉆孔，鉆孔直徑不小于90 mm～100 mm，鉆孔深度根據(jù)設(shè)計(jì)深度確定，布袋注漿樁樁體直徑為300 mm。2)制作管袋：根據(jù)設(shè)計(jì)樁深制作布袋，布袋長(zhǎng)度一般為在樁深的基礎(chǔ)上加長(zhǎng)0.6 m，布袋穿入第一節(jié)注漿管，并將下端扎緊。3)放置管袋：將套好的布袋插入樁孔中，將袋口扎好，逐步將注漿管放至樁底。4)配制漿液：漿液性能要求：粘度30 s～35 s；相對(duì)密度1.4～1.5；析水率：小于3%；水泥結(jié)石立方體抗壓強(qiáng)度不小于2.4 MPa。5)注漿：將注漿泵的送漿軟管套入布袋注漿管的頂端進(jìn)行注漿，壓力控制在0 MPa～0.5 MPa之間。注漿應(yīng)自下而上、逐節(jié)或一次壓漿的原則。提管高度一般為一節(jié)的注漿管高度。同時(shí)拆卸注漿管前應(yīng)打開(kāi)回流閥，釋放管內(nèi)壓力。開(kāi)口布袋樁注漿工藝流程見(jiàn)圖3。

2 變形監(jiān)測(cè)

2.1 監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)

監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)目依據(jù)設(shè)計(jì)要求和監(jiān)測(cè)對(duì)象的變形特征確定，共計(jì)布設(shè)8個(gè)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，分別布置于房屋四個(gè)角及中部位置。

監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)分為基準(zhǔn)點(diǎn)和工作基點(diǎn)，基準(zhǔn)點(diǎn)布設(shè)在場(chǎng)地以外穩(wěn)定處，布設(shè)基準(zhǔn)點(diǎn)具體位置根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況而定。工作基點(diǎn)布設(shè)在監(jiān)測(cè)點(diǎn)附近，相對(duì)穩(wěn)定和便于觀測(cè)的位置，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)位置實(shí)地布設(shè)。

2.2 監(jiān)測(cè)方法

采用DS05水準(zhǔn)儀及配套銦鋼尺按二級(jí)變形測(cè)量要求進(jìn)行沉降觀測(cè)。

1)技術(shù)要求。

a.水準(zhǔn)觀測(cè)的視線長(zhǎng)度、前后視距差和視線高度應(yīng)符合表1要求。

表1 水準(zhǔn)觀測(cè)技術(shù)要求

表2 水準(zhǔn)觀測(cè)的限差 mm

c.水準(zhǔn)測(cè)量觀測(cè)方式應(yīng)符合下列要求：

根據(jù)本項(xiàng)目特點(diǎn)，工程基點(diǎn)聯(lián)測(cè)、首次沉降觀測(cè)及其他各次沉降觀測(cè)，均采用往返測(cè)。其他各次沉降觀測(cè)，采用往返測(cè)。

2)控制基點(diǎn)：在距離施工影響范圍大于100 m外穩(wěn)定安全的地方，選擇適當(dāng)位置，布置3個(gè)基準(zhǔn)控制點(diǎn)，代號(hào)為BM1～BM3。

工作基點(diǎn)：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，選擇適當(dāng)位置，布置1個(gè)～2個(gè)工作基點(diǎn)。

3)在進(jìn)行觀測(cè)點(diǎn)的首次觀測(cè)時(shí)，必須觀測(cè)2次，取其平均值為初始值。各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的高程通過(guò)各測(cè)點(diǎn)與基點(diǎn)進(jìn)行水準(zhǔn)連測(cè)得到。

4)沉降值計(jì)算：監(jiān)測(cè)時(shí)通過(guò)測(cè)得各測(cè)點(diǎn)與基點(diǎn)的高程差ΔH，把第一次觀測(cè)的測(cè)點(diǎn)高程作為起始值，以后每次測(cè)得高程與前一次進(jìn)行比較，差值Δh即為該測(cè)點(diǎn)的沉降值。

2.3 監(jiān)測(cè)周期、頻率及報(bào)警值

1)監(jiān)測(cè)周期。監(jiān)測(cè)周期為：監(jiān)測(cè)自開(kāi)工前一周開(kāi)始至整治完成后三個(gè)月。2)監(jiān)測(cè)頻率見(jiàn)表3。3)報(bào)警值。建筑物差異沉降的報(bào)警值設(shè)置為0.003L，其中，L為兩點(diǎn)間距離，mm。

表3 儀器監(jiān)測(cè)的監(jiān)測(cè)頻率

2.4 監(jiān)測(cè)結(jié)果

項(xiàng)目監(jiān)測(cè)于2015年10月1日開(kāi)始， 2016年4月11日結(jié)束。監(jiān)測(cè)過(guò)程中嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)及規(guī)范要求進(jìn)行，監(jiān)測(cè)頻率按照表3執(zhí)行，監(jiān)測(cè)期間未出現(xiàn)超過(guò)報(bào)警值的情況。

圖4，圖5為房屋腳監(jiān)測(cè)點(diǎn)TC1與房屋中部監(jiān)測(cè)點(diǎn)TC5的沉降變化情況。

從沉降變化曲線來(lái)看，施工期間沉降變化較大，且各監(jiān)測(cè)點(diǎn)沉降變化曲線形式類似，所不同的主要是施工順序引起沉降變化速率較大段的起止時(shí)間的差異，整治施工完成后，沉降變化微小。這說(shuō)明監(jiān)測(cè)期間的沉降變化主要由施工引起，而隨著施工完成，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)沉降很快趨于穩(wěn)定。

不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)間差異沉降量的不同，主要與地基、結(jié)構(gòu)形式、監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置施工過(guò)程等有關(guān)，整體來(lái)看，東西兩側(cè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)間差異沉降很小(小于5 mm)，而南北兩側(cè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)間差異沉降較大。

不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)間差異沉降變化曲線形式的差異，主要是由施工的先后順序及位置不同引起的，整個(gè)施工過(guò)程中，我單位每天對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行2次測(cè)量，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，及時(shí)調(diào)整施工組織，將差異沉降控制在安全范圍內(nèi)。

3 結(jié)語(yǔ)

永州通信站的地基處理應(yīng)用表明：采用“周邊直孔花管帷幕注漿+底部斜孔開(kāi)口布袋樁注漿”技術(shù)是一種經(jīng)濟(jì)、有效、安全可靠的加固技術(shù)。它工法合理，可操作性強(qiáng)，施工簡(jiǎn)便，適用地質(zhì)范圍廣，加固質(zhì)量可靠，可充分利用原有地基基礎(chǔ)進(jìn)行樁基施工，進(jìn)行房屋沉降治理。

[1] 吳裕銘.花管注漿技術(shù)在加固既有鐵路軟土路基中的應(yīng)用[J].路基工程,2012(1):130-134.

[2] 丁常國(guó).布袋注漿樁加固深厚夾層軟弱地基施工技術(shù)[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),2009(8):23-28.

[3] 高文信.注漿加固地基承載力計(jì)算及工程應(yīng)用研究[D].昆明：昆明理工大學(xué),2008.

Infrastructure and monitoring of Yongzhou communication station

Pan Changsheng

(GeotechnicalEngineeringCo.,Ltd,ChinaRailwaySiyuanGroup,Wuhan430063,China)

Combining with the Yongzhou communication station foundation engineering, this paper introduced the process of floral tube grouting combining with bag pile foundation reinforcement, and made deformation monitoring to foundation after reinforcement, the results showed that using the surrounding straight bore floral tube pile grouting curtain grouting pile + bottom inclined hole opening cloth bag, was a kind of economic and effective, safe and reliable reinforcement technique.

foundation, floral tube grouting, cloth pile, deformation monitoring

1009-6825(2016)13-0089-03

2016-04-15

潘昌盛(1983- )，男，工程師

TU753.8

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