粉質(zhì)黏土劈裂注漿試驗(yàn)研究及應(yīng)用

魏大偉

（甘肅省建筑設(shè)計(jì)研究院， 甘肅 蘭州 730030）

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，基礎(chǔ)建設(shè)的規(guī)模日益擴(kuò)大。在西北地區(qū)，由于地質(zhì)條件的復(fù)雜性，在進(jìn)行工程建設(shè)的過程中易遇到各類地基問題。注漿作為地基處理的關(guān)鍵技術(shù)之一，具有較強(qiáng)的工程實(shí)踐性，廣泛應(yīng)用于各類地基處理和巖土體的加固中。

注漿按照注漿壓力的不同可分為滲透注漿、壓密注漿和劈裂注漿?？紤]到粉質(zhì)粘土顆粒較小，密實(shí)度高等特性，采用注漿法進(jìn)行地基處理時(shí)漿液不易形成有效的滲透擴(kuò)散，因此宜采用劈裂注漿的方式進(jìn)行地基處理。劈裂注漿[1]是漿液以劈裂的方式作用于土體，漿液在進(jìn)入土體中后，首先對(duì)土體進(jìn)行擠密和填充，當(dāng)注漿壓力超過一定值后，漿液會(huì)以水力劈裂的方式，沿土體最小主應(yīng)力面擴(kuò)散，在注漿孔周圍形成注漿樁體和網(wǎng)狀漿脈，達(dá)到擠密和加固土體，提高地基承載力的目的[2-3]。

本文從設(shè)計(jì)和探究的角度出發(fā)，通過在實(shí)際工程場(chǎng)地附近進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)注漿試驗(yàn)，對(duì)試驗(yàn)過程中注漿參數(shù)得變化進(jìn)行時(shí)程分析，以得到適用于粉質(zhì)粘土層劈裂注漿參數(shù)，并進(jìn)行實(shí)際工程應(yīng)用，從注漿后地基承載力變化的角度評(píng)價(jià)注漿效果，為今后注漿法在實(shí)際工程中的應(yīng)用提供參考。

1 現(xiàn)場(chǎng)注漿試驗(yàn)

現(xiàn)場(chǎng)注漿試驗(yàn)采用機(jī)械成孔，孔徑為50mm，注漿深度為2m，注漿孔間距為1.5m，排距為1m，呈梅花狀交錯(cuò)布置，為形成有效的水力劈裂效果及保證結(jié)石體強(qiáng)度，漿液采用水灰比為0.8 的普通水泥漿液。試驗(yàn)過程中注漿壓力的變化情況是得到土體是否出現(xiàn)劈裂的關(guān)鍵參數(shù)。為準(zhǔn)確記錄試驗(yàn)過程中各項(xiàng)注漿參數(shù)變化，現(xiàn)場(chǎng)采用攝像機(jī)記錄的方式全程記錄。

將4 組試驗(yàn)過程中注漿壓力P 隨時(shí)間t 的變化情況繪制成P-t 曲線，如圖1 所示。

圖1 注漿壓力p 隨時(shí)間t 變化圖

由圖1 可以看出，1、3 號(hào)注漿孔注漿壓力在0～40s 時(shí)上升較快，持續(xù)至40s之后注漿壓力在0.12Mpa～0.33Mpa 之間波動(dòng)，壓力變化較為平緩，分析認(rèn)為，在1、3 號(hào)注漿孔周圍土質(zhì)均勻，土體內(nèi)部無較大缺陷，此時(shí)漿液主要以擠密的方式作用于土體。

對(duì)于4 號(hào)注漿孔，在注漿持續(xù)至70s 時(shí)，注漿壓力達(dá)到峰值為0.5Mpa，之后壓力迅速下降，注漿孔周圍出現(xiàn)大范圍冒漿，注漿結(jié)束。分析認(rèn)為土體雖然出現(xiàn)劈裂，但注漿壓力迅速下降不能持續(xù)，說明土體劈裂不完全。

對(duì)2 號(hào)注漿孔，由p-t 曲線分析可知，在0～30s 時(shí)注漿壓力迅速上升，之后出現(xiàn)小范圍劇烈波動(dòng)，持續(xù)至110s 時(shí)，壓力達(dá)到峰值為0.4Mpa，在注漿持續(xù)至160s時(shí)，注漿壓力下降至0.1Mpa，注漿孔周圍出現(xiàn)冒漿時(shí)停止注漿。

分析認(rèn)為，漿液進(jìn)入土體中后首先以擠密和填充方式作用于土體，壓力出現(xiàn)小范圍劇烈波動(dòng)，可以推斷是漿液進(jìn)入土體后，土體裂紋尖端出現(xiàn)了能量的聚集與釋放，在壓力達(dá)到峰值后土體出現(xiàn)劈裂，隨著注漿的持續(xù)進(jìn)行，漿液沿著劈裂縫擴(kuò)展，之后壓力出現(xiàn)驟減，說明在裂縫尖端所具有的能量已不能使裂縫繼續(xù)擴(kuò)展，此時(shí)漿液主要以鞏固裂縫和擠密土體作用為主，直至注漿孔出現(xiàn)冒漿時(shí)注漿結(jié)束。說明可以此注漿參數(shù)為參考進(jìn)行實(shí)際工程。

2 工程案例分析

某辦公樓為異地重建項(xiàng)目，依據(jù)該場(chǎng)地地質(zhì)勘察報(bào)告及現(xiàn)場(chǎng)取樣分析，該場(chǎng)地土體內(nèi)部缺陷較大，地基承載力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，因此需要對(duì)該建設(shè)區(qū)域進(jìn)行地基處理。結(jié)合該建設(shè)區(qū)域地質(zhì)條件，考慮到盡量減小對(duì)周圍建筑物的擾動(dòng)，且施工簡(jiǎn)單、造價(jià)合理等因素，擬采用注漿法進(jìn)行地基處理。

依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)勘察報(bào)告，此次地基處理深度為3.5m，因此注漿深度為4m，依據(jù)《建筑地基處理規(guī)范》JGJ79-2012 規(guī)定[5]，注漿孔呈梅花狀布置，間距控制在0.8m～1m 之間，水泥漿液采用普通硅酸鹽水泥和水按照0.8：1 的比例拌合而成，注漿壓力須大于0.4Mpa。主要工藝流程為：測(cè)放孔位→鉆孔→制備漿液→注漿→沖洗管路→封孔。

依據(jù)《建筑地基檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》（JGJ340-2015）規(guī)定[6]，采用淺層平板載荷試驗(yàn)對(duì)注漿后的地基承載力進(jìn)行測(cè)試。通過統(tǒng)計(jì)觀測(cè)得到的數(shù)據(jù)，繪制荷載-沉降（p-s）曲線來確定地基承載力。施工結(jié)束后，在地基處理區(qū)域選取3 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行淺層平板載荷試驗(yàn)測(cè)試，以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)記錄的數(shù)據(jù)，對(duì)3 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)繪制p-s 曲線，如圖4 所示。

圖2 荷載-沉降（p-s）曲線

由圖2 可以看出，對(duì)于試驗(yàn)點(diǎn)S1、S2 和S3，最大加載量為440kpa，穩(wěn)定后最大沉降量分別為4.24mm、3.89mm 和6.69mm，p-s 曲線均呈平緩變化，當(dāng)加載至220kpa 時(shí)得到沉降量分別為1.62mm、1.87mm 和2.75mm，s/d 分別為0.003、0.003和0.005，均小于0.01。依據(jù)《建筑地基檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》（JGJ340-2015）的規(guī)定，地基承載力特征值不大于最大試驗(yàn)荷載的一半，取地基承載力特征值為220kpa，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

通過對(duì)上述3 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)淺層平板載荷試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，可以得到在對(duì)土體進(jìn)行劈裂注漿后，可以有效填充了土體內(nèi)部缺陷，漿液在土體中形成的樁體和漿脈，以擠密和骨架作用加固地基，提高地基承載力。

3 結(jié)語

（1）采用注漿法進(jìn)行地基處理時(shí)，漿液在土體中劈裂擴(kuò)散形成網(wǎng)狀漿脈骨架，結(jié)合周圍土體，可以改善原來土體性能，提高土體地基承載力，從而達(dá)到地基處理效果。

（2）注漿初期，漿液進(jìn)入土體后，首先以擠密、填充的方式作用于周圍土體，在壓力大于0.4Mpa 時(shí)可能出現(xiàn)土體劈裂現(xiàn)象。

（3）在注漿過程中，為形成有效的水力劈裂效果以及保證注漿后結(jié)石體強(qiáng)度，漿液水灰比不宜超過1.0。