深厚軟弱雜填土地基注漿加固處理技術(shù)研究

孫建華

摘要：進(jìn)行房屋深厚雜填土軟弱地基處治時(shí)，借鑒已有成果及經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，合理選擇了壓力注漿法的處理方法，使處理后的地基滿(mǎn)足了建設(shè)工程的各項(xiàng)要求，文中對(duì)本項(xiàng)目的壓力注漿法處治地基技術(shù)進(jìn)行了總結(jié)，對(duì)類(lèi)似軟弱地基的處理有一定的實(shí)用意義和參考價(jià)值。

Abstract： When dealing with the deep miscellaneous fill weak foundation， the existing results and experience are use. Combined with the actual situation of the project site， the treatment method of pressure grouting method is reasonably selected， so that the treated foundation meets the requirements of the construction project. In this paper， the pressure grouting foundation treatment technology of this project is summarized， which has certain practical significance and reference value for the treatment of similar weak foundation.

關(guān)鍵詞：軟弱地基；雜填土；壓力注漿法；質(zhì)量檢查

Key words： weak foundation；miscellaneous fill；pressure grouting method；quality inspection

中圖分類(lèi)號(hào)：U416 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）30-0129-03

0 引言

堅(jiān)固的地基是確保各種建（構(gòu)）筑物安全使用的基要保障。而我國(guó)幅員遼闊，各區(qū)域的地質(zhì)條件復(fù)雜多變，因地基軟弱而導(dǎo)致建（構(gòu)）筑物下沉、開(kāi)裂甚至倒塌的事故層出不窮，對(duì)人們的生命及財(cái)產(chǎn)安全造成巨大損失，因此，解決好軟弱地基的問(wèn)題，無(wú)疑具有現(xiàn)實(shí)意義。軟基處理的技術(shù)手段較多，但通常都具有工期長(zhǎng)、施工復(fù)雜、成本高等不足之處。經(jīng)過(guò)我們的研究，表明采用注漿動(dòng)法為在施工成本、工期及施工操作方面均具有明顯優(yōu)勢(shì)，將具有充填及膠結(jié)性能的水泥及添加劑加水拌制成漿源，采用泵壓作為動(dòng)力源，用壓漿設(shè)備把漿液壓入軟弱地基的巖土中，漿液通過(guò)滲透、填充及擠壓等方式于地基巖土中擴(kuò)散，當(dāng)漿液凝固、硬化后，將松散巖土膠結(jié)成結(jié)構(gòu)較密實(shí)、承載強(qiáng)度大的整體，從而達(dá)到上部建（構(gòu)）筑物對(duì)地基的承載要求。

1 工程概況

石家莊供電段涉縣車(chē)間既有庫(kù)房改造的地基承載力不足。在工程前期調(diào)查階段，向涉縣供電車(chē)間的相關(guān)人員對(duì)擬建本房屋所在位置的地質(zhì)情況進(jìn)行了詢(xún)問(wèn)了解。得知，此擬建房屋所在位置起初為自然形成的一處深坑，坑深約為十幾米。后經(jīng)新建涉縣供電車(chē)間用建筑垃圾及生活垃圾的回填，方形成與周邊地勢(shì)齊平現(xiàn)狀地貌。

該工程委托邯鄲市金地工程勘察有限責(zé)任公司做了《工程地質(zhì)勘察報(bào)告》。報(bào)告說(shuō)明此地塊位于太行山脈涉縣盆地山前階地，場(chǎng)地地形基本穩(wěn)定，其地基土承載力特征值及變形參數(shù)如表1所示。

依據(jù)《工程地質(zhì)勘察報(bào)告》所示地基地質(zhì)情況分析，該房屋工程基坑在自然地坪面以下7.3m內(nèi)所回填的松散雜填土不能作為房屋工程的地基使用，該雜填土無(wú)工程意義，更不能滿(mǎn)足該工程地基承載力特征值的要求。故該地基需進(jìn)行地基處理，以提高地基承載力，改善其變形性質(zhì)或滲透性質(zhì)，才能滿(mǎn)足本工程地基承載力特征值的要求。地基處理就是為而采取的人工處理地基的方法。

2 基坑周邊地形條件

在擬建房屋位置上基坑已進(jìn)行開(kāi)挖；基坑長(zhǎng)14m，寬9m，深4m；由于受自然條件的限制，緊鄰擬建房屋基坑南側(cè)的狹小道路為通往涉縣供電車(chē)間的唯一通道，不可中斷通行，本擬建房屋南側(cè)外墻距道路僅為2m，此側(cè)的基坑采用深基坑內(nèi)由于作業(yè)面有限而不能安裝橫撐。采用錨拉支撐側(cè)立面的立壁支護(hù)方法保證深基坑不至于坍塌。錨拉支撐施工為在側(cè)壁面上間距1.5米垂直打入20a工字鋼長(zhǎng)。柱樁一端打入基坑底以下1.5米，另一端用拉桿與遠(yuǎn)處錨樁拉緊，擋土板采用鋼模板。

3 地基加固處理擬選方案

依據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，結(jié)合本工程的實(shí)際情況和各種地基處理方案在本項(xiàng)目的適用情況。擬定了此房屋工程地基處理的幾個(gè)施工方案并進(jìn)行了所需地基處理費(fèi)用、工期、質(zhì)量保證等方面的評(píng)比。

3.1 方案一

首先考慮采用換填墊層法。換填墊層法就是挖去地表淺層軟弱土層或不均勻土層，回填堅(jiān)硬、較粗粒徑的材料，并夯壓密實(shí)，形成墊層的地基處理方法。根據(jù)地質(zhì)勘探報(bào)告，本工程需挖填基坑土方深度為7.3+0.3=7.6m。如果采用換填墊層法，本工程需換填土方（14m×9.6m×7.6m）約為1021m3。本工程基坑換填土方需費(fèi)用為177327元。另外，進(jìn)行換填的基坑開(kāi)挖深度達(dá)7.6m，預(yù)估基坑防護(hù)費(fèi)用增加21萬(wàn)元，換填總費(fèi)用近40萬(wàn)元。

可見(jiàn)采取換填進(jìn)行地基處理的費(fèi)用過(guò)高，施工工期約為30d，且施工質(zhì)量控制點(diǎn)多。土質(zhì)、回填土分層回填厚度、夯實(shí)機(jī)械的選擇、回填土壓實(shí)系數(shù)、密實(shí)程度、施工人員的技術(shù)水平等各方面控制難度大。施工完畢后也很難保證該工程地基土承載力特征值能滿(mǎn)足100kPa的要求。相對(duì)于本工程100m2的房屋來(lái)說(shuō)地基處理工程費(fèi)用過(guò)高，工期長(zhǎng)。綜合以上所述，換填的地基處理方案不適合本項(xiàng)目。

3.2 方案二

打樁處理地基法。打樁法分為多種樁，經(jīng)綜合分析，本項(xiàng)目適用灰土擠密樁法和水泥粉煤灰碎石樁?；彝翑D密樁法是利用橫向擠壓成孔設(shè)備成孔，使樁間土得以擠密。用灰土填入樁孔內(nèi)分層夯實(shí)形成灰土樁，并與樁間土組成復(fù)合地基的地基處理方法；水泥粉煤灰碎石樁是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂等混合料加水拌和形成高黏結(jié)強(qiáng)度樁，并由樁、樁間土和褥墊層一起組成復(fù)合地基的地基處理方法。

結(jié)合本工程實(shí)際情況，各種樁施工要伸入到第一層雜填土7.3m以下第二層黃土狀粉質(zhì)黏土以?xún)?nèi)，樁身長(zhǎng)至少為7.3m。施工工期約為30d。

如果采用水泥粉煤灰碎石樁法，基坑范圍內(nèi)（14m*9.6m）約打樁為直徑1m深7.3m的樁6個(gè)。經(jīng)過(guò)與河北京鐵勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司相關(guān)技術(shù)人員的詢(xún)價(jià)分析得知，每個(gè)樁需工程造價(jià)費(fèi)用32000元左右。本工程如采用水泥粉煤灰碎石樁共需費(fèi)用為19.2d萬(wàn)元；采用灰土擠密樁法施工費(fèi)用為17.3d萬(wàn)元。

可見(jiàn)采用打樁法地基處理方案不僅施工質(zhì)量控制點(diǎn)多，水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂回填土分層回填厚度、夯實(shí)機(jī)械的選擇、回填土壓實(shí)系數(shù)、密實(shí)程度、施工人員的技術(shù)水平等各方面控制難度大。且相對(duì)于本工程100m2的房屋來(lái)說(shuō)地基處理工程費(fèi)用過(guò)高，工期長(zhǎng)，成本大。

3.3 方案三

水泥注漿施工。所謂注漿施工就是在《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2002）中的高壓噴射注漿法。用高壓水泥漿通過(guò)鉆桿由水平方向的噴嘴噴出，形成噴射流，以此切割土體并與土拌和形成水泥土加固體的地基處理方法。

以往施工成果及資料表明，壓力注漿法對(duì)于處理此類(lèi)雜填土的效果明顯，能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，預(yù)估本項(xiàng)目壓力注漿法施工總費(fèi)用7.3萬(wàn)元，工期9d。

可見(jiàn)壓力注漿法施工簡(jiǎn)便、工期短、費(fèi)用低，且處理效果好，相對(duì)其它處治方案而言，具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。經(jīng)綜合評(píng)估，本項(xiàng)目決定采用壓力注漿法進(jìn)行地基處理。

4 注漿加固法關(guān)鍵施工技術(shù)

該工程地基處理施工方案為，基坑開(kāi)挖長(zhǎng)14m，寬9m深至自然地坪面以下第一層土4m位置止。根據(jù)《工程地質(zhì)勘察報(bào)告》所示，到第二層黃土狀粉質(zhì)黏土頂面還有7.3m-4m=3.3m的雜填土層。要求全部采用注漿加固處理。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，要想全部加固密實(shí)達(dá)到該工程地基土承載力特征值能滿(mǎn)足100kPa的要求。首先要在基坑長(zhǎng)14m，寬9m深至自然地坪面以下第一層土4m深坑底平面上現(xiàn)澆厚200mm的C25混凝土墊層。待混凝土墊層達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，在混凝土基坑底板上鉆孔。然后安裝注漿管道噴射注漿。

注漿工藝流程：澆筑混凝土墊層→混凝土墊層底板鉆孔→基坑底板下土鉆孔→安裝貫入注漿管道→封口→試注漿→正式注漿。

4.1 注漿材料選擇及注漿參數(shù)的確定

4.1.1 注漿材料的選擇

由本項(xiàng)目為雜填土的地質(zhì)條件及工程本身的性質(zhì)，根據(jù)以往工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，采有壓注純水泥漿液。

4.1.2 漿液擴(kuò)散半徑

漿液擴(kuò)散半徑（r）是一個(gè)重要的參數(shù)，與容許注漿壓力、注漿布孔方式相互聯(lián)系，其與地基土體的滲透性等相關(guān)。但本項(xiàng)目為不均勻、各向異性的雜填土，有些部位為集中為空隙較多的建筑類(lèi)砼棄碴，有些部位則為粘土為主。故無(wú)法通過(guò)理論計(jì)算確定擴(kuò)散半徑，選取某部位作現(xiàn)場(chǎng)注漿試驗(yàn)也不能代表全部地基。

故按地質(zhì)擴(kuò)散半徑最小的粘土集中部位確定本項(xiàng)目的漿液擴(kuò)散半徑，以確保地基注漿各部位的質(zhì)量達(dá)到目標(biāo)要求。借鑒以往工程經(jīng)驗(yàn)，擴(kuò)散半徑r值為1.0m。

4.1.3 注漿壓力

注漿壓力是給予漿液充填、擴(kuò)散的能量，壓力大時(shí)，擴(kuò)散半徑大，有助于提高土體強(qiáng)度，但壓力超過(guò)地層的自重及強(qiáng)度時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致地基破壞，所以注漿壓力以不能使地層結(jié)構(gòu)破壞為原則。

4.2 壓力注漿施工技術(shù)關(guān)鍵

4.2.1 水泥漿的拌制要點(diǎn)

①對(duì)場(chǎng)水泥進(jìn)行檢驗(yàn)，不符合要求的嚴(yán)禁使用。 ②水泥漿隨拌隨用，當(dāng)水泥漿因長(zhǎng)時(shí)間放置而初凝后，不得再用于注漿作業(yè)。③所用水泥漿要充分拌制均勻，每罐水泥漿的拌制時(shí)間不能低于10min。且進(jìn)注漿過(guò)程中，持續(xù)對(duì)漿液進(jìn)行輕度攪拌，以避免漿液沉淀離析。④壓注的漿液要利用篩網(wǎng)過(guò)濾，以防止大顆粒堵塞噴嘴。

4.2.2 基坑頂面設(shè)置混凝土墊層

因雜填土松散，土層結(jié)構(gòu)疏松、孔隙率大，為避免壓漿時(shí)漿液從地基頂面冒出而影響注漿效果。采取基坑底平面上現(xiàn)澆厚200mm的C25混凝土墊層將土層表面封閉。為了保證墊層的澆筑厚度，先測(cè)量放線，以做好的灰餅為標(biāo)準(zhǔn)，用刮尺刮平，作為澆筑混凝土墊層厚度的標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)筋間距為2m，呈梅花狀布置，混凝土采用現(xiàn)場(chǎng)攪拌機(jī)攪拌。墊層頂面采用打拖板找平、拖光。混凝土墊層澆筑完后覆蓋塑料薄膜養(yǎng)護(hù)，待澆筑24h后，進(jìn)行澆水養(yǎng)護(hù)。每天不少于2次，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為7d。

4.2.3 注漿孔布置方式及混凝土墊層底板鉆孔

注漿孔的孔距（L）主要根據(jù)漿液擴(kuò)散半徑（r）而定，其取值范圍在r≤L≤2r，合理選擇孔距對(duì)確保工程質(zhì)量及降低造價(jià)很重要，本項(xiàng)目施工的孔距為1.55m，梅花形布設(shè)，排距為1.0m，具體布置如圖1所示。

在鉆孔前根據(jù)實(shí)際尺寸首先測(cè)量出鉆孔位置，畫(huà)出鉆孔點(diǎn)位置布置圖，并依圖中鉆孔點(diǎn)編號(hào)依次進(jìn)行鉆孔，鉆孔位置見(jiàn)鉆孔布置圖。鉆孔采用臺(tái)式鉆鉆孔，孔徑為200mm、孔深為混凝土墊層厚度200mm?？拙酁?.55m，呈梅花狀布置，共計(jì)77個(gè)孔。

4.2.4 基坑底板下土鉆孔

注漿孔鉆孔采用MDL-120DI型鉆機(jī)（錨桿鉆），錨桿鉆機(jī)進(jìn)場(chǎng)后采用16T吊車(chē)由地面吊入基坑內(nèi)進(jìn)行鉆孔，鉆機(jī)鉆孔時(shí)先調(diào)整好機(jī)械位置，安裝錨桿鉆機(jī)用水平尺調(diào)平錨桿鉆機(jī)，以保證鉆孔不偏斜。安裝完后要經(jīng)過(guò)技術(shù)人員的檢查驗(yàn)收后方可開(kāi)機(jī)鉆孔，使鉆頭對(duì)準(zhǔn)混凝土墊層孔洞位置，然后開(kāi)始加壓施鉆。錨桿鉆機(jī)鉆孔工具采用麻花鉆頭鉆進(jìn)，邊鉆邊注水，時(shí)常保持孔內(nèi)水滿(mǎn)。鉆孔直徑為200mm，按設(shè)計(jì)深度鉆孔。

鉆孔完成后將基坑內(nèi)錨桿鉆機(jī)吊出運(yùn)走。

4.2.5 安裝貫入注漿管道

注漿管道采用普通焊接鋼管（Φ32），鋼管單根長(zhǎng)4.2m，入孔內(nèi)4m外漏0.2m，在外漏頂端焊接絲頭，為了方便注漿軟管道連接，然后把入孔下端封死，并在入孔下部3m開(kāi)小孔，直徑為0.8cm，間距為150mm左右，這樣能使水泥漿均勻注入基坑下土質(zhì)內(nèi)，為也不讓土質(zhì)泥漿流入注漿管道內(nèi)，注漿管道在放入鉆孔內(nèi)前先用塑料薄膜包住嚴(yán)實(shí)，注漿加壓時(shí)，塑料薄膜會(huì)在加壓的水泥漿注入內(nèi)自行崩開(kāi)，水泥漿就會(huì)噴出。

4.2.6 封口

為了不使水泥漿從注漿管道周?chē)绯?，采用較稠水泥漿和速凝劑在混凝土墊層孔洞口把注漿管道頂部周?chē)馑?，待較稠水泥漿凝固后開(kāi)始注漿。

4.2.7 試注漿

調(diào)制注漿用的水泥漿液。水泥采用太行山P.C42.5復(fù)合硅酸鹽水泥。水泥漿規(guī)范要求：

①漿液配比：水泥漿以濕磨水泥漿液為主，漿液水灰比（重量比）采用2：1、1：1和0.6：1三組配比，開(kāi)鉆時(shí)水灰比采用2：1。②變漿條件：當(dāng)灌漿壓力保持不變而注入率持續(xù)減少時(shí)或注入量不變而壓力持續(xù)上升時(shí)不得改變水灰比，當(dāng)某級(jí)漿液注入量達(dá)到300L以上或灌漿時(shí)間已達(dá)1小時(shí)，而灌漿壓力和注入率均無(wú)改變或改變不顯著時(shí)，應(yīng)改濃一級(jí)的水灰比漿液。當(dāng)注入率大于30L/每分鐘時(shí)視具體情況可越級(jí)變濃。

試注漿前安裝水泥漿攪拌罐和注漿機(jī)。

試注漿時(shí)采用水泥漿水灰比為2：1，注漿機(jī)上壓力表壓力指數(shù)為1.5MPa。

注漿壓力國(guó)內(nèi)沒(méi)有相應(yīng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，參照美國(guó)ASCE規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，通常將注漿壓力設(shè)定為上注漿底部的上覆土自重的兩倍左右。

4.2.8 正式注漿

正式注漿采用水泥漿水灰比為2：1，即1m3水加入500kg水泥，產(chǎn)生水泥漿為1.17m3，密度為1.29kg/L。注漿機(jī)上壓力表壓力指數(shù)為1.5MPa，注漿時(shí)應(yīng)時(shí)刻關(guān)注壓力表壓力指數(shù)，必須達(dá)到要求壓力指數(shù)時(shí)才可以更換下一個(gè)注漿管。在采用設(shè)計(jì)壓力注漿時(shí)，部分孔洞的鄰孔發(fā)生冒漿現(xiàn)象，將注漿順序改為跳孔注漿，或是暫停注漿，待漿體適當(dāng)固結(jié)后再進(jìn)行注漿。

5 效果檢測(cè)

壓力注漿屬隱蔽工程，注漿的施工要嚴(yán)格按照規(guī)范及設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，以確保注漿工程質(zhì)量。完成注漿后需采用一定的質(zhì)量檢查方法進(jìn)行檢查注漿工程的施工質(zhì)量，評(píng)價(jià)達(dá)到的處理效果。采取了適用于本項(xiàng)目的鉆探法及觸探法進(jìn)行質(zhì)量檢查。本項(xiàng)目鉆探檢驗(yàn)孔3個(gè)，水泥結(jié)石體巖芯完整性較好，可看出漿液膠體對(duì)土層孔隙的填充密實(shí)，注漿處理使地基的物理力學(xué)性質(zhì)得到很大改善。經(jīng)原位觸探檢查了9處，結(jié)果表明注漿處治后的地基承載力最低值為198kPa，最高值為263kPa，平均值為236kPa，滿(mǎn)足了本項(xiàng)目對(duì)地基承載力大于100kPa的要求。

6 結(jié)束語(yǔ)

進(jìn)行軟弱地基進(jìn)行處治的方法有很多種，換填墊層、袋裝砂井、高壓旋噴樁、粉噴樁、碎石（或灰土）擠密樁、強(qiáng)夯等。但壓力注漿法具有其它處治方法無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，該方法能與軟弱土體膠結(jié)成強(qiáng)度高、滲透性小的結(jié)石體，且施工簡(jiǎn)便、取材容易、成本低、對(duì)環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)，故在軟弱地基處理時(shí)可優(yōu)先考慮壓力注漿法的適用性，但在使用壓漿法時(shí)需根據(jù)具體的地質(zhì)情況、設(shè)計(jì)要求及施工條件等的不同進(jìn)行注漿參數(shù)的確定及施工工藝的改進(jìn)與調(diào)整，以在確保施工質(zhì)量的同時(shí)，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

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