高壓注漿法在加固既有地基中的運用

張劍

摘 要：本文以某石化廠車間鐵路路基加固工程為實例，根據(jù)勘察資料對地質(zhì)情況進行分析，提出了既有地基沉降的原因，進而提出高壓注漿法加固既有地基的方案，并對施工工藝及施工關鍵點進行闡述，對治理方案參數(shù)以及同類項目選擇方案應注意的問題進行了描述。

關鍵詞：沉降；既有地基；方案設計；施工參數(shù)

中圖分類號：TV52 文獻標識碼：A

1.工程概況

項目位于錦州石化公司院內(nèi)，地基加固對象為成品油車間鐵路路基，發(fā)生沉降的火車軌道基礎為厚1840mm鋼筋混凝土結構，其下為10cm厚碎石，以下為約3000mm厚級配砂碾壓（換填至礫石層），壓實系數(shù)0.95。

2016年7月，通車試運營期間發(fā)現(xiàn)路基發(fā)生沉降，發(fā)生地基沉降的區(qū)域位于成品油裝車裝置下方，路基混凝土基礎裂縫呈八字形。該區(qū)域性變形具有不均勻性，總體變形南部大于北部變形，軌道中部沉降大于兩邊。

2.工程地質(zhì)及水文地質(zhì)情況

根據(jù)勘察報告，地層分布如下：雜填土，黃褐色、灰褐色，主要由黏性土、中粗砂、碎石土及少量建筑及生活垃圾組成，局部為素填土，厚度0.5m～1.4m；粉土，黃色，搖振反應中等，無光澤反映，厚度0.6m～4.7m；圓礫，黃褐色，中密，局部夾礫砂，礫石成分為花崗巖、石英巖，一般粒徑10mm～20mm，約占60%～70%，最大粒徑100mm，局部夾卵漂石，厚度1.6m～5.1m。地基加固范圍內(nèi)無地下水。

3.沉降原因分析

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，該鐵路路基下有鑄鐵排水管通過，在覆土重力及火車荷載作用下，埋地部位產(chǎn)生不均勻沉降，導致鑄鐵排水管破裂，泄漏水量不足以直接沖開覆土層，而在地下泄水區(qū)域土層中滲透，從而進一步導致地面沉降。

4.方案設計

根據(jù)巖土工程勘察報告及現(xiàn)場調(diào)查實際情況，確定如下加固方案：

（1）采用高壓注漿法對既有地基進行加固處理；

（2）沿既有鐵路大里程方向，在基礎兩側各布置一排注漿斜孔，共布置4排（如圖1所示）。為達到最大化加固效果，注漿孔采用向路基底部傾斜的斜孔，傾斜角度20°（如圖2所示）。鉆孔中心間距1000mm，鉆孔深度5000mm；

（3）加固后必須保證地基強度增加，沉降停止。

5.工藝參數(shù)

（1）注漿工藝參數(shù)

（a）注漿材料及漿液濃度

注漿材料采用42.5普通硅酸鹽水泥，水灰重量比1.5∶1～1∶1。初期注漿漿液濃度以1.5∶1為宜，以后逐漸提高并穩(wěn)定在1∶1，采用分層注漿。為保證注漿質(zhì)量，制作水泥漿時，根據(jù)現(xiàn)場地層情況，適量加入速凝劑。

（b）注漿壓力

斜孔注漿壓力在0.5MPa～1MPa。當壓力長時間在0.5MPa以下時，應巡檢是否發(fā)生跑漿。

（c）注漿量

第一排平均每孔吃漿量設計為1.4m?。由于各個孔的位置不同，個別孔吃漿量可能比平均吃漿量大，或可能達不到設計的吃漿量（根據(jù)實際施工情況確定）。如果注漿過程中吃漿量大，后期漿液中加入水泥重量3%的水玻璃（濃度為45Be）進行灌注。

（d）注漿結束標準

由于每個層位的裂隙發(fā)育程度和空化程度不同，每個注漿段吃漿量相差很大，每個注漿段應使其充分吃漿，當注漿壓力為1MPa并維持2min以上時，停止本段注漿，提升注漿芯進行上一段注漿，直至整孔注漿結束。注漿停止深度在圓礫層以下0.5m。

（2）若出現(xiàn)下列情況之一時，需間歇反復注漿：

（a）注漿速率不減或壓力不升高。

（b）漿液漏失嚴重，注漿速率不減或壓力不升高。

（c）注漿壓力突然降低或速率突然升高。

（d）注漿環(huán)境發(fā)生異常變化。

若注漿孔在鉆孔時發(fā)現(xiàn)較大空溶洞，此時用粗顆粒沙或粒徑小的碎石將空洞填滿并預埋注漿管后，鉆機方可拔導管。注漿孔注滿后還要進行第二遍、第三遍補漿，補漿水灰比為1∶1，壓力不大于0.2MPa，間隔時間為6h～24h。

6.施工重難點及對策

（1）孔間串漿

串漿通常由于單孔注漿量過大、注漿壓力過大速度過快、孔間距過小引起，出現(xiàn)串漿問題時，首先適當減少注漿壓力和速度，或者間歇注漿，后進行跳孔注漿，跳孔距離加大，采取定量注漿控制單孔注漿量等措施防止串漿發(fā)生。

（2）地表隆起

此次高壓注漿施工位置鄰近鐵路及成品油裝車車間，因此注漿過程首先要加強建筑物的監(jiān)測和觀察，防止發(fā)生由于注漿壓力過大速度過快造成建筑物及其周邊地表的隆起變形，一旦出現(xiàn)隆起現(xiàn)象，應立即采取措施降低注漿壓力、減少注漿速度，間歇注漿、分序跳孔注漿等。

7.加固效果

高壓注漿加固地基工程結束后，對路基上部裂縫較大處進行鋼盤水泥砂漿加固，其余裂縫采用水泥砂漿封閉。同時對既有鐵路路基進行沉降觀測，在注漿完成后，大約7d左右，路基沉降趨于穩(wěn)定。工程驗交后每一個月觀測一次，目前變形已經(jīng)穩(wěn)定。

參考文獻

[1]張友葩，吳順川，方祖烈.土體注漿后的性能分析[J].北京科技大學學報，2004，26（3）：240?243.

[2]李寧，張平，閆建文.灌漿的數(shù)值仿真分析模型探討[J].巖石力學與工程學報，2002，21（3）：326?330.