建筑地基高壓旋噴注漿法的應用研究

趙亮

（山西建工建筑工程檢測有限公司，山西太原 030006）

建筑工程施工實踐過程中，需要做好地基處理，避免出現(xiàn)多種問題，對建筑整體結構造成不良影響。目前，地基處理施工技術比較成熟，怎樣以現(xiàn)實狀況為依據(jù)做出最佳地基加固處理方式的選擇，是該領域相關人員需要重點關注的問題。實際上，無論是地基下陷，還是地基裂縫等病害，其核心原因就是受到地基不均勻沉降的影響。最初高壓旋噴注漿是由日本研發(fā)的，將此法引入到我國建筑施工領域后，我國相關領域學者及施工人員結合實際工作，對其內涵進行不斷延伸，并逐漸形成具有特色的高壓旋噴注漿法，為有效處治建筑項目地基問題提供大量實踐依據(jù)。

1 高壓旋噴注漿法概述

高壓旋噴注漿指的是通過高壓水泥水泥漿噴射流切割地基土地，在高壓作用下使水泥砂漿能夠與地基有效結為一體，而且水泥砂漿凝結之后可以產生圓柱形狀的固結體，牢固附著在地基土上，進而使地基結構更具強度，從而發(fā)揮加固作用。選擇高壓旋噴注漿技術實現(xiàn)地基加固處理，同時也會增加該部分土體的承載力，最大限度避免其發(fā)生變形作用。在實際施工過程中，確定地基土層預定深度，充分利用鉆機，把注漿管埋置到預定深度的土層上，注意注漿管要裝配噴嘴裝置，這是因為水泥砂漿需要通過噴嘴噴射到土層內。作業(yè)時，合理控制噴射流速度，一般設定在20MPa～22MPa 為宜。噴射過程中，在高壓作用下，高速噴射流或產生較大的離心力，從而保證水泥砂漿能夠與地基土層的土顆粒充分混合。根據(jù)作業(yè)程序，一直噴射，直到形成圓柱形樁體結構，當直徑達到設計標準及要求后，即可停止噴射。結合地基實際情況，可利用三種形式的高壓旋噴注漿法。

2 工程實例

該建筑為雙層框架結構，建筑面積達到1645m2，是某電力企業(yè)的輸配電配套設施所在地。通過調查發(fā)現(xiàn)，該建筑所在區(qū)域持續(xù)降雨時間集中在7—8 月，降水量比較大，導致該建筑地基土地受到雨水侵蝕。詳細觀察發(fā)現(xiàn)，此項目地基發(fā)生了不均勻沉降問題，甚至變形較為嚴重，并有濕陷情況，這種情況導致建筑物墻體開裂，控制室地面下陷，最大下陷距離達到150mm。經(jīng)過現(xiàn)場詳細勘查，確定地基狀況，通過所得數(shù)據(jù)，對地基病害成因進行分析，分析結果如下：

（1）該建筑物地基基礎比較薄弱，主要原因是地基地層土壤主要由兩種土構成：一種是沖擊黃土，分布在下方，以黃褐色為主，分布狀態(tài)多為蟲孔，軟塑性比較強，層厚1.3～15m。對黃土含水量進行測定，證實其平均含水量為28%；另一種是人工填土，分布在上層，土層厚度3.5～3.8m，主要為黏性土，含水量比較大，在地基沉降的過程中，人工填土主要呈軟塑狀態(tài)。

（2）通過分析認為，該建筑物地基病害的主要成因是最初施工時為針對土質情況進行相應改良，回填土選擇素填土和黃土，并且建筑物所處位置屬于填方地段。上述情況足以導致建筑地基施工不滿足設計要求，加之該建筑物所處區(qū)域年降水量大，降水集中，長期積水，而排水設施功能相對較差，無法及時排水，導致大量雨水滲入到該建筑物地基內部，使土體的含水量明顯升高，長期受此影響，必然會導致地基結構出現(xiàn)不均勻沉降，引發(fā)地基問題。

在確定及研究項目地基病害主要形成原因之后，編制科學、可行的地基加固方案，在具體選擇何種施工方案時，需要對不同加固處理工藝進行分析，主要包括注漿加固工藝、CFG 樁工藝及高壓旋噴注漿工藝。對比不同加固處理工藝的優(yōu)勢，能夠為合理選擇方案提供更多參考，見表1。

表1 三種地基加固處理工藝優(yōu)勢分析

分析完上述三種工藝的優(yōu)勢后，我們再來分析下三種工藝的缺點。本次地基加固處理要求比較高，對于注漿加固法而言，注漿加固法灌漿質量稍差，因此不予選用。再來看看CFG 樁工藝，該法不適宜用在要求較高的地基加固施工中，經(jīng)過分析認為此法同樣不宜應用在本次施工中。高壓旋噴注漿法雖然土體固結表現(xiàn)良好，然而該方法的具體使用必須加強施工管理及監(jiān)督，從而才能夠保證施工效果符合規(guī)定要求，因而可能會增加額外支出。通過對上述方法的綜合比較，以及分析后決定選擇高壓旋噴注漿技術實現(xiàn)地基有效加固。

3 高壓旋噴注漿法施工要點

3.1 做好綜合分析

在進行建筑地基加固處理時，如果最終確定選用高壓旋噴注漿工藝，首要條件是有軟弱地基需要被處理。具體到本建筑地基病害處理，結合建筑物實際情況，地基加固后，至少要達到墻體裂縫長度不再增加且深度不再加深，并且有效避免不均勻沉降持續(xù)進展。根據(jù)實際需要，確定好施工方案，通過高壓旋噴注漿技術有利于將軟弱地基轉變成為符合地基，顯著提升地基結構自身的安全性及穩(wěn)定性。

3.2 確定工藝參數(shù)

根據(jù)施工現(xiàn)場實際狀況，確定高壓旋噴注漿工藝參數(shù)。首先，明確旋噴樁的數(shù)量。本次地基加固選用95 根旋噴樁，其承載力達到180kN，樁長為6m，且樁徑不小于500mm，每根旋噴樁的距離控制在1.8m，樁端設置在黃土持力層，該層呈硬塑狀態(tài)。在本次施工過程中，每隔2 個樁放置1 根旋噴樁，也就是常說的“噴1跳2”，2 樁之間需要有一定的施工間隔期，一般為1 周。旋噴樁數(shù)量及施工方法確定后，需要配置水泥砂漿，選擇硅酸鹽水泥材料，至少保證強度在42.5 級。水灰比1:1.2。為保證水泥砂漿強度，本次地基加固處理在配制水泥砂漿時，加入適量水玻璃速凝劑，濃度控制在2.0%。接下來緊貼該建筑物墻面鉆孔，為嚴格控制鉆孔質量，應確定好鉆孔位置，偏差范圍必須控制在設計標準內，一般與設計值之間維持在±50mm，如果超過這個范圍，需要及時進行糾正。

3.3 注漿、成樁

旋噴注漿作業(yè)時，應該嚴格控制壓力和旋轉速度，本次施工設定在22MPa 和18r/min，具體注漿操作時順序為由下至上。噴嘴需要提升時，將速度和流量分別設定為25cm/min、80L/min。嚴格按照設計要求進行注漿作業(yè)，噴射完畢后，結合實際噴射質量，必要時要進行復噴，復噴時可適當加快速度。為防止最后的固結體出現(xiàn)不連續(xù)斷裂，需要多次卸管，并且保證搭接長度大于10cm。此外，為提升地基結構的承載應力，注漿到最后1m 時，應該保證上端樁徑不小于50cm，而下端樁徑則不小于60cm。也就是說，注漿施工到最后時，需要在復噴時適當擴大上下端樁徑。為保證成樁施工質量，本建筑物地基施工時需要停機后再供漿，為減少質量問題，停機時在斷漿面上端及下端位置進行重復搭接，并且合理確定搭接長度。由于本建筑地基土質主要為黃土，容易出現(xiàn)濕陷，為避免噴嘴受堵，及時更換壓縮空氣旋噴管插管，更換后的插管壓力達到1.0MPa。這樣一來，不僅能夠降低堵管風險，還能顯著提升噴射作業(yè)效率，可謂一舉兩得。

4 總結

綜上所述，建筑地基沉降問題比較普遍，對建筑整體結構造成一定影響，在實際工作中，必須高度重視地基加固，然而可用的加固方法相對偏多，所以應該結合實際狀況，正確選擇加固方式。高壓旋噴注漿法被廣泛運用到建筑地基沉降問題處理中，對于地質狀況比較復雜的軟弱地基，或者持力層埋深大、地基承載力要求高的建筑，高壓旋噴注漿法均能發(fā)揮良好的加固作用。結合建筑工程實例，對高壓旋噴注漿法的具體應用進行探討和總結，結果證實，高壓旋噴注漿法是一種高效、可行的地基加固處理方法，可在類似建筑工程中加以推廣。