C.G.S擠密灌漿工法在灌排站基礎加固中的應用

沈繼承，萬 新，徐永江

（遼寧省水利水電勘測設計研究院，遼寧 沈陽 110006）

1 工程概況

盤山新開河口灌排站工程位于盤山縣古城子鄉夾信子村西的新開河左岸灘地上，距新開河口2.5km。該站始建于1997年9月中旬，1998年5月1日建成使用，工程等別為Ⅲ等，主要樞紐建筑物按3級設計，堤防防洪標準為50年一遇。設計為灌溉排水泵站，灌溉面積3.147萬hm2，排水控制面積192.1km2，設計流量40m3/s。站內裝有1600ZLB8.3-7.0型立式半調節軸流泵6臺，配套TL800-20/2150型同步電機，單機容量800kW，變壓器為S7-3150/66kV型2臺。總裝機容量為4 800kW。設計排澇標準為10年一遇。

泵站在近10年的運行當中，主副廠房基礎發生了嚴重的不均勻沉陷，已存在重大的安全隱患，需要采取措施對其基礎進行加固處理。由于廠房空間限制，經過加固設計方案比選，決定采取C.G.S擠密灌漿工法，進行廠房基礎加固處理。

2 地質環境

施工區場地地形、地貌較為單一，地勢較為平坦，高差不大，一般為0.2～0.4m，個別達0.9～1.1m。場地土類型為軟弱～中軟場地土，場土類別在3～4類之間。依次為黃褐色耕土、黃褐～灰褐色粉質粘土、灰黑色粘土與粉土互層、灰色粉土、灰～灰白色細粒砂。

場區地下水為第四紀孔隙潛水，以大氣降水為主要補給源，地下水埋深與季節變化有密切關系。

3 C.G.S擠密灌漿工法

3.1 加固機理

C.G.S擠密灌漿工法是一種目前國內先進的灌漿工法。其加固機理是把最大限度非流動性注漿（灌漿）材料高壓壓入地基，對注入注漿材料周圍松散的地基土進行擠密（非滲透）而壓縮加固，填充塊石或拋石的空洞，凝結成材質均勻的固結體而形成連續的直徑為400mm的球節狀樁體，改良地基，確保地基承載力的工法。此工藝適用于回填雜土及松軟地層，因其設備可在狹小空間進行基礎處理施工，相比使用高大設備的基礎處理工法具有更加廣泛的應用范圍。

3.2 主要施工設備機具

（1）材料攪拌系統。選用美國欣猛得公司SCD8-10型靜置式混凝土配料攪拌設備。配備有骨料輸出量控制設定裝置，水量控制計量設定裝置，可同時供應多臺注入泵的連續注入施工。

（2）材料注入系統。選用美國ALLENTWON公司RP-20混凝土注入泵。配備有液壓動力工作壓力表，材料輸出壓力表，遠程控制器，材料泵送缸沖程次數計數顯示器及材料二次攪拌裝置。注入管作為把攪拌的材料注入地基的裝置，以73mm規格為原則。鉆孔時使用同規格的鉆管時，鉆管可作為注入管使用。隨地層條件改變，而采用沖擊鉆等使用不同規格的鉆管時，鉆孔后在鉆孔內再設置注入管使用。注入管的材質必須能夠承受注入壓力。拔管裝置作為每段注入結束后提升注入管裝置，提升能力應為50t。

（3）鉆孔系統。選用韓國專門為C.G.S擠密灌漿工法施工配套的JBM250鉆孔機。鉆機由液壓系統提供動力，旋轉鉆孔。能夠在施工現場自行平移，可鉆垂直和傾斜的注入孔，鉆孔能力150m。

3.3 施工工藝

施工工藝流程見圖1。

圖1 擠密灌漿（G.G.S）施工流程圖

（1）鉆孔。根據本工程場區的地質條件，選用JBM250鉆孔機在鉆孔位置上進行鉆孔，鉆至設計深度。鉆孔孔徑73mm，也可根據現場特點采用其它規格鉆孔孔徑。

（2）材料攪拌。使用車載型或固定式的C.G.S專用攪拌機，利用攪拌配套設備把粗骨料（石屑）、已篩好的細骨料（細顆粒土）、水泥裝入各自的材料倉內，并注滿水箱。根據材料配合比（及塌落度），設定攪拌機各種材料的配送量，然后進行拌和。

（3）利用塌落度筒對輸出的拌和材料進行塌落度測試。

（4）塌落度測試結果符合要求后，繼續進行材料的拌和，并傳送至注入泵的料斗。依據設計樁徑及泵送1次的注入材料量來計算形成每1m樁的所需泵送次數。

（5）安裝注入管（灌漿管）與拔管裝置。利用注入管疏通針棒檢查注入管是否被堵。

（6）邊安裝連接邊濕潤材料輸送管、軟管、注入壓力表連接彎管，并同時檢查材料輸送管系統是否堵塞。

（7）把壓力表連接彎管與注入管相接通。開動材料注入泵，利用注入遠程控制器，依據注入量或注入壓力（灌漿壓力）自注入孔底開始注入材料。每段注入量（或注入壓力）達到目標注入量（目標注入壓力）后，提升注入管33cm。

（8）注入過程中，注意觀測反映地層反壓力的壓力表。每注入完1m后，記錄該1m開始與結尾注入時的地層反壓力以及材料注入的泵送次數。每1m注入的材料泵送次數，在設備上和遠程控制器上均有顯示器顯示。

（9）反復注入、提升、記錄。材料注入達到設計標高后，結束該注入孔的注入施工，移至另一個注入孔，重復上述施工步驟進行施工。

3.4 施工技術參數

通過現場試驗總結，C.G.S擠密灌漿工法施工技術參數見表1。

表1 C.G.S擠密灌漿工法現場施工技術參數

4 工程質量控制

（1）（施工材料管理。加強現場施工材料管理，嚴格執行進料檢驗制度，保證施工材料滿足設計和規范要求，確保工程質量。

（2）鉆孔施工。開鉆前，嚴格按照施工布置圖布好孔位，鉆機定位要準確，開鉆前的鉆頭點位與布孔點之距相差不得大于2cm，鉆桿度不得大于1°。

（3）注入材料配制。采用準確的計量工具，嚴格按照設計配合比、塌落度、攪拌時間（攪拌機攪拌器角度）要求進行注入材料配制施工。

（4）注入施工。嚴格按照設計的注入深度、注入量（或注入壓力）、提升長度等要求施工。注入過程中，注意觀察壓力表的壓力變化，并注意觀察地基的抬動、對周圍建筑物（構造物）的影響。

5 質量檢測

施工完成后，對其復合地基進行復合地基承載力檢測。

（1）單軸抗壓強度試塊進行28d齡期抗壓強度檢測試驗。每臺機組每天做混凝土試塊（邊長為100mm的立方體）一組（3塊），標準養護以測定其抗壓強度。

（2）對樁間土進行標準貫入度試驗。通過標準貫入試驗錘擊數，檢測處理后的復合地基擠密效果；并通過室內物理力學性質指標試驗，確定樁間土承載力和壓縮模量。再確定復合地基土層的承載力和壓縮模量。

各項檢測結果均滿足設計要求。

6 結語

根據本工程復合地基檢測結果數據看，工程所采用的C.G.S擠密灌漿工法使復合地基的承載力得到大幅度的提高，地基變形得以解決。主要特征是在荷載作用下，樁體和增強體共同直接承擔荷載作用。加固后的復合地基比原地基變形模量有較大增長，抗變形能力明顯提高。達到了預期的基礎加固效果，滿足了設計要求。C.G.S擠密灌漿工法具有適用性強、效果好、工效高的特點，質量易控制，造價低，經濟、社會、環境效益明顯，具有良好的經濟效益和廣闊的發展前景。但受地質條件的限制，需要在確定施工方案前，做好準確的地質勘察工作。