水玻璃注漿與錨桿靜壓樁糾偏加固方法的應(yīng)用

王 波，王 琦

(西安工業(yè)大學(xué) 建筑工程學(xué)院，陜西 西安 710021)

水玻璃注漿與錨桿靜壓樁糾偏加固方法的應(yīng)用

王 波，王 琦

(西安工業(yè)大學(xué) 建筑工程學(xué)院，陜西 西安 710021)

針對某地區(qū)安置房工程發(fā)生的整體傾斜問題進(jìn)行研究，采用水玻璃注漿與錨桿靜壓樁相結(jié)合的方法進(jìn)行糾偏加固。本文介紹了水玻璃注漿與錨桿靜壓樁技術(shù)相結(jié)合糾偏方法的施工過程、以及在工程實(shí)際中的應(yīng)用注意事項(xiàng)。

加固糾偏；水玻璃注漿；錨桿靜壓樁；應(yīng)用

水玻璃注漿技術(shù)起源較早，是使用較多的一種的施工技術(shù)，但該技術(shù)的施工特點(diǎn)存在一定的局限性，限制了該技術(shù)的推廣。錨桿靜壓樁技術(shù)在使用過程中能有效地彌補(bǔ)水玻璃注漿技術(shù)存在的不足，隨著我國建筑的迅速發(fā)展，該技術(shù)已取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。本文結(jié)合具體的工程實(shí)例，將水玻璃注漿與錨桿靜壓樁技術(shù)相結(jié)合使用，有效地彌補(bǔ)了各自的缺點(diǎn)，極大地提升了施工效率，為水玻璃注漿與錨桿靜壓樁糾偏加固方法的推廣使用奠定了基礎(chǔ)。

1 水玻璃注漿法

在建筑施工中，水玻璃指的是化學(xué)材料硅酸鈉。所謂注漿法就是將經(jīng)過計(jì)算配置好的硅酸鈉漿液用工具將其注入地層中，漿液與地土發(fā)生反應(yīng)使地基固結(jié)，從而改良地基土的透水性，增強(qiáng)基礎(chǔ)強(qiáng)度，還能達(dá)到防滲堵漏的效果。漿液注入量如表1所示。

在實(shí)際工程中，水玻璃的使用量可根據(jù)地基土孔隙率、有效灌漿系數(shù)及土壤的吸水量等參數(shù)計(jì)算。

Q=1 000KVn

(1)

式中：Q為水玻璃溶液總使用量，L；V為工程中的土方體積，m3；n為地基土孔隙率；K為灌注有效系數(shù)，通常來說取經(jīng)驗(yàn)值，K=0.3～0.5(軟土、粘土、細(xì)沙)；K=0.5～0.7(中砂、粗砂)；K=0.7～1.0(礫砂)；K=0.5～0.8(濕陷性黃土)。

表1 漿液注入量

2 錨桿靜壓樁法

2.1 基本原理

錨桿靜壓樁法主要是利用壓樁機(jī)自重以及機(jī)架上的配重提供反力，產(chǎn)生的反力將樁按照工程要求壓入土中。這種施工工藝有效避免了打樁時(shí)產(chǎn)生的震動(dòng)、噪音和粉塵污染。在靜壓樁沉樁過程中，對于樁周土體而言，靜壓樁的壓入過程中產(chǎn)生的擠壓效應(yīng)，一定范圍內(nèi)的土體會(huì)出現(xiàn)重塑區(qū)，抗剪強(qiáng)度降低，樁周摩擦力顯著減小。壓樁過程完成后，超孔隙水壓力隨著時(shí)間逐漸消散，土體強(qiáng)度得到恢復(fù)甚至加強(qiáng)，抗剪強(qiáng)度也會(huì)隨之提高，從而使樁的承載力發(fā)揮出應(yīng)有的作用。

2.2 特點(diǎn)及適用范圍

對比傳統(tǒng)地基加固方法而言，錨桿靜壓樁技術(shù)顯著的特點(diǎn)就是可以實(shí)現(xiàn)樁基和上部建筑同步施工，大大縮減了工期，施工過程中不會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)、噪聲和環(huán)境污染。在施工過程中可以利用相關(guān)儀器直接讀出施加的壓樁力和樁入土深度。因此，可以保證施工的樁達(dá)到設(shè)計(jì)要求。錨桿靜壓樁所需的施工機(jī)具設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單便捷，易于操作，對工作面要求較低，可適應(yīng)多種復(fù)雜環(huán)境，作業(yè)速度快，同其它施工方法相比節(jié)約了成本。

2.3 錨桿靜壓樁的計(jì)算

結(jié)合本工程中相關(guān)勘察數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)資料，對錨桿靜壓樁做如下計(jì)算。

2.3.1 建筑荷載估算

標(biāo)準(zhǔn)層估計(jì)為15 kPa/m2,基礎(chǔ)為20 kPa/m2,根據(jù)施工圖基礎(chǔ)面積為782.39 m2,N=p×A=(7×15+1×20)×782.39=97 799 kN。

2.3.2 承載力驗(yàn)算

根據(jù)檢測報(bào)告及濕陷下線深度，坑式鋼管靜壓樁總樁數(shù)為121根，樁長為18 m。

根據(jù)規(guī)范經(jīng)驗(yàn)參數(shù)法，單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值為:

Quk=Qsk+Qpk=u∑qsikli+λpAp=π×0.168×100×18+(π×3 000×0.1682) ÷4=1 015 kN

驗(yàn)算：Nk=N/n=97 799/121=808.25 kN

3 工程概況

工程位于陜西某縣城，七層磚混結(jié)構(gòu)，總高度為21.05 m，基礎(chǔ)埋深2.50 m，鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)。所在場地屬自重濕陷性黃土場地，濕陷等級為“IV(很嚴(yán)重)”級。

該樓主體竣工后未及時(shí)交付使用，次年3月發(fā)現(xiàn)該樓整體向北傾斜，經(jīng)質(zhì)量檢測中心對其傾斜原因進(jìn)行鑒定。鑒定結(jié)果認(rèn)為：該樓因地基及回填施工質(zhì)量未達(dá)到設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，使得北側(cè)地基積水造成黃土濕陷產(chǎn)生傾斜，建筑物相對最大高差0.006 m其大于國標(biāo)要求0.002 m，筑物的水平方向最大側(cè)向位移值為240 mm，其大于國標(biāo)要求90 mm。

3.1 施工總體部署

本次糾偏加固工程采用水玻璃注漿+錨桿靜壓樁相結(jié)合的方法對該樓進(jìn)行糾偏加固?？偟墓に嚵鞒虨樵O(shè)定觀測點(diǎn)→坑式靜壓樁施工→水玻璃注漿→掏土糾偏→沉降觀測→封樁。

3.2 靜壓樁加固

采用靜壓鋼管樁加固法，其具體做法是先從室外地面開挖操作坑，往基礎(chǔ)梁下擴(kuò)展，至基礎(chǔ)底面下設(shè)計(jì)位置，然后按照設(shè)計(jì)在基礎(chǔ)底面做托換坑。坑式靜壓樁加固法是在原基礎(chǔ)底面進(jìn)行的，建筑本身作為千斤頂?shù)姆戳c(diǎn)，將樁段一一壓入土中，逐段接成樁身。靜壓樁基礎(chǔ)加固工藝流程為：①測量定位→②樁位開挖→③樁就位→④施壓→⑤接樁→⑥施壓其他樁段→⑦基礎(chǔ)及地梁與鋼管樁的連接。

3.2.1 沉降觀測

設(shè)置沉降觀測點(diǎn)，在靜壓樁施工中，每天至少進(jìn)行2次觀測，根據(jù)觀測結(jié)果及時(shí)控制和調(diào)整施工方案，確保施工有序有效的進(jìn)行。

3.2.2 關(guān)鍵點(diǎn)控制

在工程施工中應(yīng)嚴(yán)格控制如下關(guān)鍵點(diǎn)：

(1)據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工，確保各樁長度尺寸達(dá)到設(shè)計(jì)長度。

(2)鋼管樁與地梁及基礎(chǔ)連接的部位采用膨脹性混凝土填實(shí)，確保連接緊密。

(3)如在施工中出現(xiàn)地質(zhì)條件與地勘報(bào)告不符時(shí),應(yīng)及時(shí)通知有關(guān)單位，修正加固方案，確保所加固的地基達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3.3 水玻璃注漿

由于該樓原回填地基處理時(shí)存在擠密樁施工質(zhì)量問題，并沒有消除回填場地的濕陷性，同時(shí)受建筑物結(jié)構(gòu)布置形式影響，施工空間較小，不便于機(jī)械作業(yè)，為了控制建筑物地基浸水后沉降傾斜的繼續(xù)發(fā)展，并且提高靜壓鋼管樁的承載力，所以本工程采用在各靜壓鋼管樁樁側(cè)進(jìn)行水玻璃灌注。施工按下列步驟為：鉆機(jī)與注漿設(shè)備就位→將注漿孔打至設(shè)計(jì)深度→將硅酸鈉溶液注滿各灌注孔→封孔。

施工注意事項(xiàng)如下:

(1)漿液采用濃度10%～15%的硅酸鈉溶液滲入2.5%的氧化鈉，相對密度控制在允許范圍內(nèi)。

(2)注漿孔布置在各靜壓鋼管樁樁側(cè)附近，孔深為13.5 m。

(3)灌注過程中，應(yīng)進(jìn)行沉降觀測，當(dāng)發(fā)現(xiàn)建筑物的沉降突然增大或者出現(xiàn)異常情況時(shí)，應(yīng)立即停止灌注溶液，待查明原因后，再繼續(xù)灌注。

(4)進(jìn)行注漿加固時(shí)，應(yīng)對建筑及其鄰近建筑、地下管線和地面的沉降、傾斜、位移和裂縫進(jìn)行監(jiān)測。

3.4 糾偏設(shè)計(jì)

通常而言，掏土孔施工過程中，要先在現(xiàn)有的建筑物傾斜較大的一側(cè)先進(jìn)行壓樁操作，并且也要馬上將樁和基礎(chǔ)錨固定起來，這樣就可以有效地減輕建筑物傾斜的作用力，讓它處在一種較為穩(wěn)定的狀態(tài)，并且還要在沉降較小的一邊進(jìn)行掏土施工，使地基上的承載力減少，增大基地的壓力，這樣可以使地基產(chǎn)生有效的塑形變形，這樣的方法就可以有效地造成建筑物緩慢并且持續(xù)性回傾的狀態(tài)，另外還可以在掏土的一側(cè)方向上設(shè)置一定數(shù)量的保護(hù)樁，從而增強(qiáng)了回傾后的建筑物的永久穩(wěn)定性能。 糾偏施工中應(yīng)注意對房屋的沉降進(jìn)行觀測，觀測指標(biāo)如表2所示，并據(jù)此修正迫降量。

表2 任一測點(diǎn)觀測指標(biāo)

糾偏結(jié)束后，掏土孔內(nèi)用灰土回填密實(shí)。然后對其他軸線錨桿靜壓樁進(jìn)行封孔，糾偏加固次序如圖1所示。

糾偏參數(shù)及注意事項(xiàng)如下:

(1)引槽坡度根據(jù)地質(zhì)情況和掏槽深度確定為1∶1，并采取相應(yīng)的邊坡防護(hù)措施。

(2)施工過程中在兩頭溝邊設(shè)置截水溝及集水井，防止水進(jìn)入地板以下浸泡地基土。

(3)掏土孔設(shè)置在基礎(chǔ)以下150 mm～300 mm處，采用基底水平掏土孔進(jìn)行取土。

(4)掏土孔徑及間距由基礎(chǔ)底基底壓力，設(shè)計(jì)沉降總高度及地基土強(qiáng)度指標(biāo)確定。掏土孔距不宜小于25 cm，施工過程先疏后密，逐步減少掏土孔間距。

(5)嚴(yán)格控制第一次掏土量，每孔一次掏土高度不超過30 cm，掏完第一遍后，按原來的順序掏第二遍，以此類推，每天最大沉降量控制在5 mm以內(nèi)。

圖1 糾偏加固原理示意圖

4 結(jié) 語

本文首先分別介紹了水玻璃注漿和錨桿靜壓樁兩種不同的加固方法，然后結(jié)合工程實(shí)例對兩種方法的綜合使用進(jìn)行了詳細(xì)說明，為該技術(shù)以后的推廣應(yīng)用提供了參考。

[1] 張慶松,張連震,劉人太,等.水泥-水玻璃漿液裂隙注漿擴(kuò)散的室內(nèi)試驗(yàn)研究[J].巖土力學(xué),2015, 36 (08):2159-2168.

[2] 文穎文,胡明亮,韓順有, 等.既有建筑地下室增設(shè)中錨桿靜壓樁技術(shù)應(yīng)用研究[J].巖土工程學(xué)報(bào),2013, 35 (S2):224-229.

[3] 潘健,周森.錨桿靜壓樁施工工藝改進(jìn)技術(shù)[J].工程勘察,2011, 39 (05):26-31.

[4] 袁開軍,吳二軍,譚川龍, 等.某高層住宅糾偏與地基加固技術(shù)[J].施工技術(shù),2016, 45 (04):118-120.

[5] 姜平.錨桿靜壓樁結(jié)合掏土用于軟土地基上既有建筑加固糾偏[J].工業(yè)建筑,2010, 40 (S1):916-919.

[6] 謝石連,寧張偉,謝雄耀.軟土地區(qū)體型復(fù)雜房屋傾斜的糾偏加固——以上海某辦公樓糾偏加固工程為例[J].四川建筑科學(xué)研究,2012, 38 (03):115-117.

[7] 馮旭海,李生生.復(fù)合注漿法在煤倉地基加固糾偏中的應(yīng)用[J].施工技術(shù),2014, 43 (22):81-83.

Application of Water Glass Grouting and Reinforcement Method of Anchor Rod Static Pressure Pile

WANG Bo, WANG Qi

(Xi′an Technological University, Xi′an 710021, China)

In the paper, considering the problem of the overall inclination of the resettlement project in a certain area, the water glass grouting and the anchor static pressure pile to correct the reinforcement are analyzed and compared. The construction process, precautions and application in the engineering practice of the combination of water glass grouting and anchor static pressure pile are introduced.

reinforcement correction; water glass grouting; anchor static pile; application

10.3969/j.issn.1674-5403.2017.04.007

U741

A

1674-5403(2017)04-0028-04

2017-09-05

王波(1992- )，男，山西長治人，在讀碩士研究生，主要從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化的研究.