雙液壓力注漿法在既有建筑地基加固工程中的應用

袁增會

[摘要]以赤城110KV變電站主控室及10KV配電室地基加固為例，介紹水泥－硅酸鈉雙液壓力注漿在既有建筑飽和濕陷性黃土地基加固中的優越性，特別是建筑物不均勻沉降正在進行、建筑物已發生傾斜、墻體裂縫在發展的加固工程，可根據不同地質條件、工程性質，分別選用水泥、硅酸鈉為主劑的灌漿材料，會達到預期加固目的。其經驗和思路可為同類型工程的地基加固方案設計提供借鑒。

[關鍵詞]既有建筑地基加固雙液壓力注漿水泥硅酸鈉

中圖分類號：TU9文獻標識碼：A文章編號：1671-7597(2009)0610104-01

一、前言

隨著我國基建項目的規模越來越大，國家對建筑工程質量的要求也越來越高，由于地質條件、自然環境及施工條件等多種因素對工程質量的影響，基礎工程中往往會出現各類質量事故，例如地基不均勻沉降、建筑物主體傾斜、墻體開裂等，這樣就要求我們對工程質量事故進行分析，提出科學合理的處理方案，且提高地基土的抗變形性能和承載力，滿足設計和使用要求。

二、雙液壓力注漿加固機理

雙液壓力注漿是在既有建筑物基礎周圍鉆孔后，通過注漿泵在一定壓力下將水泥、硅酸鈉兩種漿液注入地基土中，在土中通過滲兩種漿液接觸反應生成硅膠，將土的顆粒膠結在一起，使其具有提高強度和不透水的功能，達到了地基固化、提高地基土強度、阻止或控制建筑物不均勻沉降作用。近年來雙液壓力注漿法大量用于已有建筑物地基不均勻沉降加固工程中，并取得了較好的效果。

壓力注漿適用于各類松散地層，根據其巖性不同，選用不同的注漿材料。在已有建筑物地基加固工程中常用的材料是水泥、硅酸鈉(水玻璃)、氯化鈣等。根據不同的地質條件、工程性質，在上述漿液中選用單液或雙液法。雙液法顯著的特點是加固效果明顯，漿體結石率高、價格低廉、施工簡便、工期短，質量易于保障，對環境無污染、對相鄰建筑物基礎無擾動、加固工程中附加沉降小等。

注漿施工時，垂直地層層理的壓力最小，土體不容易被劈裂，平行地層層理的壓力最大，借助較高的注漿壓力，漿液能克服地層的初始壓力和抗拉強度，使土體沿應力弱的軟弱面產生“液壓開裂”，破壞土體原有結構。因層與層之間存在一定差異，漿液對周圍土層的連續擾動和壓縮，使土體排氣脫水，土粒移動，重新排列，并產生向上傳遞的輻射應力，正確誘導這股地應力，使其基礎反彈，下沉部位回升，糾正建筑物的不均勻沉降。本文結合具體工程實例來說明水泥－硅酸鈉雙液壓力注漿在加固地基工程中的作用和效果。

三、雙液壓力注漿法加固實例

(一)工程概況。赤城110KV變電站主控室及10KV配電室工程于2001年7月開工，2002年6月竣工并交付使用。該工程為單層磚混結構，條形基礎，建筑面積338m2，基礎埋深±0T2.00m，基礎持力層為I級非自重濕陷黃土，設計基礎下為0.1m厚C30砼墊層和0.6m厚3：7灰土墊層，墊層下存留I級非自重濕陷黃土厚度約2.0－2.3m。

該工程從2002年6月至2004年10月間使用良好，2004年11月初發現主控室和配電室墻體出現裂縫，2005年春裂縫快速發展，④-⑤、⑤－⑥軸間，前后墻均有上寬下窄裂縫，最大裂縫10mm，室內地面東西向貫通開裂，⑤-⑥軸間現澆地圈梁出現垂直裂縫，其中A軸裂縫寬3.5mm，E軸1mm，室外東南角散水和水泥路面下沉。經觀測，裂縫仍呈持續發展狀態。

(二)場地地層情況。根據巖土工程勘察報告，場地位于曹白河上游西側一級階地上，地勢平坦，場地工程地質條件為：

①、②層黃土狀粉土(Q4al+pl)：①層褐黃色，②層褐色，總厚度4.7—5.0m，稍濕一濕；稍密；高壓縮性；總濕陷量△s=24cm，計算自重濕陷量△zs=2cm，具I級(輕微)非自重濕陷性。下伏圓礫、卵石，局部為粉砂、粗砂透鏡體。

③層圓礫、卵石層(Q4al+pl)：揭露厚度0.3-2.4m，稍密，磨圓度中等，無分選，孔隙間砂、礫充填。

(三)事故分析。休息室內自來水地下南北向短管嚴重腐蝕，管上有米粒大的小孔跑水，此處地基土已經液化，停水后在該建筑四角及中部墻基外挖探坑檢查發現，中西部地基含水量正常，南部含水量很大，東南角已成稀泥狀。該工程地下水管的長期跑水致使建筑南部基礎下非自重濕陷性黃土地基嚴重濕陷而喪失承載能力，是造成南部地基沉降從而導致中部墻體開裂和地面下沉開裂的主要原因。

(四)地基加固方案設計及施工。由于該工程裂縫還在持續發展，地基不均勻沉降還在進行，在加固方案上首選是加固效果明顯、施工快，附加沉降小、施工質量容易保證的加固方法，現場成立了QC小組，根據本建筑場地地基土構成、分布及墻體裂縫和地面下沉產生的原因分析，經反復論證，決定采用水泥-硅酸鈉雙液壓力注漿法。

加固范圍為①-⑥軸、A-E軸承重墻下地基；加固段厚度為灰土墊層及灰土墊層下存留濕陷性黃土厚度，在2.6—2.9m間。注漿孔深度在4.7—5.0m間。

水泥漿配合比：水灰比0.8：1；

硅酸鈉漿液：溶液濃度14％，模數2.5-3.3，雜質含量小于2％；

雙液配合比(體積比)：1：1；

漿液數量各為0.6m3；

根據被加固地層情況、試驗情況，同時參照《既有建筑地基基礎加固技術規范》(JGJ123-2000)雙液注漿壓力控制在0.1-0.5MPa間。

先施工外部孔后施工內部孔，外部孔先從東、南和西墻間隔施工，且間隔跳打成孔并注漿，嚴禁整片成塊施工注漿。

(五)加固效果檢測。施工結束28天后通過開挖和原位測試試驗發現，土體孔隙間完全被水泥-硅酸鈉膠體充填，結石率高，地基土含水量降低，地基承載力明顯提高，在施工過程中和施工結束后，未見有裂縫擴大的現象和新的裂縫產生，表明加固已發揮作用，地基土變形已被控制，達到了預期的效果，得到了業主的好評。

四、結束語

通過此項工程的實踐說明雙液壓力注漿在處理既有建筑飽和濕陷性黃土地基中是切實可行的，有效的克服了壓力注漿時給建筑物本身帶來的附加沉降問題，提高了地基土的承載力，即解決了實際問題又節省了資金，取得了良好的經濟效益和社會效益，為以后類似工程積累了寶貴經驗。