淺談注漿加固在某基坑軟弱地基中的應(yīng)用

頡劍輝，曾兵兵

（甘肅建投建設(shè)有限公司一公司，甘肅 蘭州 730050）

1 施工背景

1）甘肅省人民醫(yī)院住院部二期7 號樓和8 號樓工程擬建場地位于甘肅省蘭州市城關(guān)區(qū)甘肅省人民醫(yī)院院內(nèi)，擬建場地東西向長約220m，南北向?qū)捈s65m，面積約13100m2。該工程±0.000 標高相對于絕對標高1516.25m。

2）基坑南側(cè)緊鄰區(qū)域緊鄰醫(yī)院門診大樓。地面19 層,地下2 層,結(jié)構(gòu)形式為框架剪力墻結(jié)構(gòu),基礎(chǔ)形式為筏板基礎(chǔ),地下室筏板深度為7.40m。距擬建地下室剪力墻外邊線約3.30m。基坑回填土土質(zhì)較差,大多采用砂、卵石回填,屬于軟弱地基,7 號樓基坑南側(cè)回填區(qū)域咬合樁成孔施工過程中出現(xiàn)嚴重塌孔現(xiàn)象,咬合樁成孔無法施工。針對該情況,須對此區(qū)域回填土進行注漿加固后方可進行止水樁及支護樁的施工。

2 工程地質(zhì)條件

擬建場地位于甘肅人民醫(yī)院院內(nèi)，從地貌單元上劃分，擬建場地屬于黃河南岸Ⅱ級階地。地面高程介于1515.02～1516.59m 之間，場地較平整。根據(jù)勘察報告，擬建場地地層自上而下依次分布有：雜填層、粉狀粘土層、卵石層、砂巖層。

3 回填土的性質(zhì)及危害性評價

3.1 回填土的性質(zhì)

3.1.1 性質(zhì)不均勻,密度變化很大

混合土由粉末狀黏土、碎石土、黏性土等組成。由于土粉末狀黏土、碎石土、黏性土等組成成分不同,機體有一定程度的不均勻性,密度變化較大。

3.1.2 壓縮大,變形大,有濕沉降

就混合填土的變形特性而言,它是一種低壓致密土,具有較高的壓縮性。因此,除了正常荷載作用下的沉陷外,還存在自重壓力作用下的沉陷和變形特征，填土時間短,結(jié)構(gòu)松散。

3.1.3 孔隙度大,滲透率不均勻

由于混合土組成的復(fù)雜性和個體顆粒大小的較大差異,使得混合土的孔隙大小較大,滲透率不均勻。

3.2 回填土的危害性評價

由于回填土具有不均勻性、壓實性、變形性、濕沉降性、孔隙性等特點,使得在施工過程無法對回填土進行有效的壓實，可能造成地基沉降不均、地基不穩(wěn)定，從而造成建筑產(chǎn)生裂縫和結(jié)構(gòu)破壞，造成重大經(jīng)濟的損失。

4 地基處理方案論證

建設(shè)單位會同監(jiān)理項目部、施工單位相關(guān)工程技術(shù)人員對基坑南側(cè)回填土進行了實際勘察后,為保證成孔質(zhì)量,避免成孔過程中由于回填土塌陷造成咬合樁成孔失敗,項目部經(jīng)反復(fù)討論,最終決定對該區(qū)域軟弱回填土進行注漿加固處理。注漿管在擬加固區(qū)域?qū)嵤﹥膳?排間距0.80m,軸向間距0.95m,注漿管采用錨桿鉆機成孔,成孔直徑130mm,注漿孔孔深自現(xiàn)開挖標高(1513.25m)下5.00m,成孔后插入直徑48mm 的注漿管,然后連接注漿機對注漿進行加壓注漿，當注漿壓力達到1MPa 時停止注漿。注漿采用強度等級為42.5 普通硅酸鹽水泥,并加入速凝劑的等外加劑，加速注漿漿液的凝固，注漿施工方法及施工工藝按相關(guān)規(guī)程執(zhí)行。

5 注漿加固

5.1 注漿措施

軟弱地基基礎(chǔ)采用熱軋鋼管灌漿加固,規(guī)格Φ48,厚度3.5mm。在灌漿過程中,鋼管的前端被加工成帶尖端的錐體,以防止?jié){料沖出。同時方便將注漿管插入土壤中進行成孔。注漿管的中間部分根據(jù)梅花形狀鉆有Φ8mm 的溢流孔(防止灌漿的死角),間距為100～150mm。在尾部1.0m 之間沒有鉆孔,以防止注漿泄漏。端部焊接Φ6 環(huán)形箍筋,在注漿過程中與注漿軟管連接，注漿采用水灰混合漿比例為1:0.6,注漿壓力不得超過3～4MPa,注漿過程中應(yīng)當注意地面和周圍結(jié)構(gòu)的變化。如果發(fā)現(xiàn)地面凸起或結(jié)構(gòu)間隙中的漿料流出,則立即停止注漿,查明原因,采取有效的應(yīng)對措施,并及時沖洗進入的漿料。如果發(fā)現(xiàn)注漿壓力表的讀數(shù)突然上升,則立即停止注漿,并在找到原因后進行注漿處理。

5.2 注入材料特性

5.2.1 原材料

漿液采用強度等級不低于42.5 的普通硅酸鹽水泥,水泥漿具有成本低、抗壓強度高、抗化學(xué)侵蝕性強、凝膠時間可控等優(yōu)點。它是加強地層的理想漿料。因此,水泥漿被用作主要的漿料，可以配以單一液體水泥快速凝固漿料進行注漿，也可以根據(jù)工程需要,注漿時可在漿液中加入速凝劑、減水劑等外加劑。

5.2.2 配合比

注漿用水PH 值不得小于4,漿液的水灰比為,水泥材料:水=1:0.6,漿液比重在1.50 以上,漿液初始凝固時間約為12h,最終凝固時間約為16～18h。具體配比經(jīng)試驗確定。

5.2.3 注漿壓力

注漿壓力是推動漿液克服土體內(nèi)阻力和壓力的驅(qū)動力,也是漿液在土體中運行、擴散、填充、致密的驅(qū)動力，漿液通過注漿壓力在土體中擴散，使土體與漿液形成一個有機的整體。它與水泥漿濃度及其類型、土層抗裂強度密切相關(guān)。高壓、高強度的漿料擴散土體更容易在土體進行填充和加固,但壓力過大,往往會會使?jié){料過度擴散造成材料消浪費和機械的大量損失,因此,選擇合適的灌漿壓力對灌漿工程也具有重要意義。根據(jù)本地水文地質(zhì)條件,結(jié)合以往注在軟弱地基水泥漿加固施工經(jīng)驗,注漿最終壓力一般為注漿段靜壓的1.0～1.5 倍為宜。注漿孔的最大壓力為3～4mpa,每個最終壓力應(yīng)根據(jù)注漿的實際情況進行調(diào)整。因為注漿加固工程的目的是加強地層，改良其地基土的工程特性,增加地層抵抗垂直變形抗的能力,而不是阻擋地下水流入或承受水平壓力。因此,不需要加固周圍的地層。濃縮后的漿料可用于擠壓和填充含水砂層,以增強石體的強度。在漿料可以液壓注入地下的條件下,根據(jù)漿液的可泵性、流動性和黏結(jié)性,盡可能地以濃漿為主。

5.2.4 漿液注入量

注漿量是注漿是否成功的依據(jù),也是分析評價灌漿加固效果的重要指標。必須有足夠的注入量來填充注漿孔周圍的沙子和裂縫空間。以減輕地層豎向壓力。

5.3 注漿工藝及要求

5.3.1 工藝要求

確定孔位置:根據(jù)設(shè)計要求,對位孔位置,不同入射角鉆孔,所要求的孔位置偏差為±3cm,入射角偏差不超過1°。

鉆機位置:將鉆機放置在指定位置以調(diào)整鉆桿的垂直度。在瞄準孔位置后,鉆機不得隨意移位或抬起。

鉆孔:首先有鉆機進行成孔施工,成孔過程中要減緩作業(yè),掌握地層對鉆機的影響,確定地層條件下的相關(guān)參數(shù),確保成孔的垂直度和質(zhì)量。同時要密切觀察注漿孔內(nèi)溢水情況,一旦發(fā)生溢水不正?；蛘咭缢看蟮那闆r下,應(yīng)立即停止鉆孔,并組織相關(guān)人員進行溢水情況的原因分析。對可能存在問題的每一個孔位、每一段區(qū)域進行查找原因,并及時糾正,注漿管端從底部的注漿孔應(yīng)小于30cm。鉆孔和注漿順序由外向內(nèi),同一圈孔間隔施工。相鄰的注漿孔間隔進行施工,間隔時間不宜小于3d。

回抽鉆桿:嚴格控制鉆桿提升范圍,每步不得超過15-20cm,回泵速度均勻,同時注意注漿機械的儀表盤上參數(shù)的變化，一旦發(fā)生異常情況，立即停止施工，等問題解決后在進行施工。

漿料配比:嚴格按照設(shè)計方案的配方配料進行施工,材料用量采用精確的測量工具,確保漿料配比符合要求。

注漿:注漿孔內(nèi)插入直徑不少于45mm 注漿管,注漿壓力應(yīng)該由小到大,最大不超過設(shè)計的壓力值,同時隨時關(guān)注水泥漿的用量。當發(fā)現(xiàn)水泥漿用量異常或壓力突然變小,水泥漿液從孔壁、相鄰注漿孔溢出或者注漿孔周圍砂層上升,應(yīng)立即停止注漿,分析出現(xiàn)問題原因,及時調(diào)整施工計劃,進行再注漿。當土體容易塌陷時,采用前向注漿,否則采用后向注漿;

5.3.2 工程質(zhì)量保證措施

1）鉆孔施工:在鉆孔前,嚴格按照施工方案進行孔位的測量定位。為了保證注漿孔定位的準確,鉆頭與布孔點的距離不得超過3cm,鉆桿必須垂直,傾斜度不得大于1°。

2）配料:嚴格按照施工方案進行配料。

3）注漿:注漿必須嚴格按照施工方案進行,確保每次的注漿量和注漿壓力符合要求。水泥漿液從孔壁、相鄰注漿孔溢出或者注漿孔周圍砂層上升,應(yīng)立即停止注漿,分析出現(xiàn)問題原因,及時調(diào)整施工計劃。

4）灌漿完成后,應(yīng)當采取措施,保證灌漿不溢流。

5）應(yīng)為每個流程指派一人負責每個流程的運行記錄。

6 注漿加固效果

基坑南側(cè)注漿加固的范圍內(nèi)咬合樁成孔觀察,成孔過程中未發(fā)生塌孔現(xiàn)象,注漿加固地基效果滿足設(shè)計要求。

7 結(jié)語

通過甘肅人民醫(yī)院住院部二期7、8 號樓基坑南側(cè)一期回填土軟弱地基的注漿加固處理,結(jié)果表明在軟弱地基地基進行注漿加固是可行的。注漿加固方法多種多樣,需要根據(jù)具體的工程特點和地質(zhì)條件進行細致的分析,并根據(jù)實際情況制定合理的處理方案。