灌填碎石并結(jié)合水泥壓力注漿的地基處理技術(shù)

奉桂芳

廣西建工集團第四建筑工程有限責任公司 廣西 桂林 541003

1 工程概況

“彰泰·第六園”商住小區(qū)總建筑面積83 320 m2，采用天然地基筏板基礎(chǔ)，框架結(jié)構(gòu)，地下室1層為車庫，地上2～5層為住宅。

本工程地處喀斯特地貌發(fā)育區(qū)，東鄰小東江，地質(zhì)條件復雜，局部地基土自上而下依次為砂土、粉土、淤泥、極松散卵石、松散卵石、稍密卵石、中密卵石，存在松散卵石和流塑狀淤泥下臥層，設(shè)計要求地基土承載力特征值達90 kPa。

2 地基處理方法選用

在局部的軟弱地基上布置檢測點（圖1），經(jīng)地基土靜載荷試驗，實測松散土地基承載力特征值為77 kPa，淤泥土地基承載力特征值為71 kPa。針對松散土及淤泥土地基的處理方法有水泥土攪拌法、換土法、灌漿法、樁基法，它們的優(yōu)缺點比較如表1所示[1-4]。

圖1 檢測點布置

表1 地基處理方法

該工程為5層以下建筑，地處桂林市城市中心地段，施工時應(yīng)盡可能地避免影響城市的市容市貌，且相關(guān)部門要求盡快完成施工。考慮到經(jīng)濟、工期、可操作性、可行性這4個因素，集以上4種加固方法的優(yōu)點，本工程采用灌填碎石結(jié)合水泥壓力注漿的地基處理方法，即先對松散卵石層、淤泥或土洞采用灌填碎石方法進行擠密充填處理，處理深度2～4 m，沖搗完成后在卵石面采用壓力注漿方法快速注漿，將卵石面層用水泥封閉。該方法具有施工速度快、工期短、投資省、施工方便、可靠性好、可操作性強、作用顯著等特點。

3 地基處理施工工藝

3.1 灌填碎石施工（干法）

3.1.1 原理

以碎石、水泥為混合填料，利用鉆機成孔后，將干填料沖搗到松散卵石層、淤泥或土洞中，并振搗密實，軟弱地基土受擠密，充填后狀態(tài)得到改善，且干填料能吸收軟弱地基土中水分然后快速固結(jié)，從而使地基土強度得到提高，變成密實狀。

3.1.2 施工組織

施工設(shè)備為4套SH-30型鉆機以及其他配套設(shè)備，施工材料采用碎石（10～30 mm）、石屑（1～10 mm）、P.C 32.5復合硅酸鹽水泥。

3.1.3 施工工藝

施工時開孔孔徑200 mm，孔距500～600 mm，充盈系數(shù)1.2～1.5倍，深度為2～4 m。流程為：鉆機就位→成孔到設(shè)計深度→攪拌碎石混合填料→按每段約0.5 m分段下料且沖搗密實→重復下料、錘擊、擠密，直到孔口填滿→完成該孔施工、移位。

1）鉆機就位：根據(jù)樁位控制網(wǎng)校對樁位及校核作業(yè)面標高，依據(jù)校核標高數(shù)據(jù)調(diào)整鉆桿入深，控制好樁長，同時調(diào)整樁機立柱正側(cè)兩面的垂直度。

2）成孔：啟動鉆孔機動力頭帶動螺旋鉆桿、鉆頭，使螺旋葉片轉(zhuǎn)動向下切土，及時清理鉆出的泥土，在鉆進過程中，一般不得反轉(zhuǎn)或提升鉆桿，遇有黏泥層抱鉆桿時，應(yīng)將鉆桿提升至地面并對鉆尖活門重新清理、調(diào)試和封口后再鉆，最終鉆孔到設(shè)計標高。

3）攪拌碎石混合填料：將碎石（10～30 mm）、石屑（1～10 mm）、P.C 32.5復合硅酸鹽水泥在現(xiàn)場按9.7∶3.57∶1.0配合比配制，且攪拌時間不少于2 min。

4）下料、錘擊、擠密：將已配制的碎石混合填料按每段約0.5 m分段下料，同時用振動錘擊法錘擊擠密碎石混合填料，重復以上操作直到孔口填滿，完成施工。

3.1.4 施工質(zhì)量控制

1）保證垂直度，嚴格按設(shè)計及有關(guān)規(guī)范、規(guī)程要求進行施工，即在施工過程中樁機就位后做到樁機平整、穩(wěn)固，樁管與地面保持垂直，垂直度偏差不超過1%。

2）保證樁位準確度，成樁位置與設(shè)計誤差不大于0.25倍設(shè)計樁徑。

3）進場碎石應(yīng)新鮮、無泥、無雜質(zhì)，水泥質(zhì)量合格。

4）嚴格現(xiàn)場監(jiān)督措施，隨時檢查施工工藝流程，杜絕漏樁現(xiàn)象，施工中應(yīng)采用隔打、跳打的方法進行施工，以保證每根樁的質(zhì)量。

3.2 壓力注漿施工

3.2.1 注漿原理

將水泥漿液以充填、滲入或擠密等方式注入軟土中，驅(qū)走軟土中既有的水分和氣體并填充其位置，快速在砂土層和卵石層之間形成水泥封閉層，使?jié){液與土體結(jié)合形成穩(wěn)定性好的固結(jié)體，從而提高地基土承載力，防止砂土流失。

3.2.2 施工組織

機械設(shè)備采用4套高壓注漿泵、4套漿液攪拌機、4套30型鉆機和其他配套設(shè)備。

3.2.3 注漿材料及工藝

1）注漿材料：水泥采用P.O 32.5普通硅酸鹽水泥，水泥用量325 kg/m3，漿液中水與水泥的比例為1∶1～2∶1，加水泥用量0.1%的水玻璃速凝劑。

2）施工順序：鉆機就位造孔→確定注漿段→攪拌水泥漿液→壓力注漿→壓力達0.5 MPa以上，并持續(xù)10 min吸漿少或冒漿，則停止注漿→拔出注漿管→清洗注漿系統(tǒng)→移到下一孔位。

3）施工要點：灌漿開始時，先做試灌，通過探測檢查，施工時采用圍幕方法，先灌注外圍孔再到內(nèi)圍孔，鉆機造孔時確定注漿地段后再進行注漿，注漿壓力一般控制在0.3～0.5 MPa，對壓力小而吸漿量大的地段，采用停停灌灌及增加速凝劑的方法處理，直到吸漿量小則終止。注漿時為減少注漿量，封堵注漿管底，在距管底50 mm處的管周均勻鉆出多個出漿口，注漿管底至卵石面，采用加密注漿的方法使注漿形成的水泥漿球體互相咬合，保證水泥漿封閉卵石層。

4）終止注漿標準：注漿壓力達0.5 MPa以上，并持續(xù)10 min吸漿少或鄰近地面冒漿，則終止該階段的注漿。

3.2.4 施工質(zhì)量控制

1）準備好施工設(shè)備，并維修使其運轉(zhuǎn)良好。

2）逐個確定灌漿孔位置、孔深、加固土層區(qū)段。

3）從下往上分段注漿，每段0.8～1.0 m，段間搭接0.2 m。

4）保持注漿順直、通暢，不得堵管，封口要密實，確保水泥質(zhì)量達到合格標準。

3.2.5 施工質(zhì)量檢測

1）地基處理施工結(jié)束15 d后，對19個松散土層區(qū)，由監(jiān)理單位隨機抽取22個檢測點進行檢測。采用重型動力觸探方法，各檢測點均從開挖的基坑底面開始檢測，檢測深度為5 m，各檢測點地基土分段進行重型動力觸探。

2）檢測情況：基底下1.5 m為粉土、細砂，重型動力觸探擊數(shù)（每10 cm）多為1～4擊，地基土承載力特征值110 kPa，粉土、細砂土層（1.5～5.0 m）為處理后的松散卵石層及稍密或中密卵石層，錘擊數(shù)（每10 cm）多在4～15擊，局部大于15擊，該層承載力特征值＞200 kPa。

4 經(jīng)濟效益分析

本工程采用灌填碎石結(jié)合水泥壓力注漿方法進行地基處理，最終完成灌填碎石孔1 049個，總進尺2 551 m，消耗碎石混合料108.2 m3，水泥壓力注漿孔263個，灌注水泥漿液90.7 m3，消耗水泥29.5 t、速凝劑29.5 kg。結(jié)合當時市場價格進行分析得：灌填碎石材料費計8 115元，機械費10 000元，人工費6 000元，合計24 115元，單價223元/m3；壓力注漿材料費計11 064元，機械費5 200元，人工費1 200元，合計17 464元，單價193元/m3。

而水泥土攪拌樁單價為20元/m，以直徑600 mm樁徑換算約250元/m3，對比可知，該方法大大地節(jié)省了造價及成本[5-7]。

5 結(jié)語

本文結(jié)合“彰泰·第六園”商住小區(qū)地基處理的工程實例，證明了灌填碎石結(jié)合水泥壓力注漿地基處理方法，能有效處理桂林地區(qū)沿江河岸松散卵石下臥層，使地基土承載力從70 kPa提高到110 kPa，簡單、經(jīng)濟、安全、快捷，對于限高的桂林沿江河岸的多層建筑有一定的推廣價值。