濕陷性黃土地區(qū)高壓噴射注漿法地基加固 的施工控制

李利平 羅 斌

（大秦鐵路股份有限公司太原地區(qū)工程建設(shè)指揮部， 山西 太原 030000）

1 高壓噴射注漿法的概念及作用機(jī)理

1.1 定義

高壓噴射注漿就是利用鉆機(jī)引孔，待成孔后將帶有噴嘴的注漿管插至鉆孔的設(shè)計(jì)高程處，然后利用高壓設(shè)備加壓使?jié){液成為20～40Mpa 的高壓射流，從噴嘴中噴射出來剪切破壞土體。當(dāng)能量大，速度快、成脈動(dòng)狀的噴射流的動(dòng)壓超過土體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，土粒便從土體上剝落下來，隨著漿液冒出漿面（俗稱冒漿），大部分土粒在高壓射流的沖擊力，離心力及重力等作用下，與漿液攪拌混合，并按一定的比例有規(guī)律地重新排列。

1.2 作用機(jī)理

由于高壓射流是高能高速集中和連續(xù)地作用在孔壁土體上，沖剪應(yīng)力和沖蝕作用等多種因素總是同時(shí)集中在漿土接觸界面發(fā)生效應(yīng)，因此，該流體具有沖擊切割破壞土體并使?jié){液與土粒攪拌混合的作用。單管噴射注漿法以漿液作為噴射流；雙重管噴射注漿法也是以漿液作為噴射流，但在其外層包裹著一圈空氣流形成復(fù)合噴射流；三重管噴射法注漿，結(jié)合水氣形成復(fù)合噴射流并注漿充填鏤空區(qū)域；多重管噴射注漿法是高壓水射流把土體沖走以漿液填充。以上四種注漿法所使用的漿液都與土粒混合后的隨時(shí)間增長逐漸凝固硬化。

2 工程概況

某建筑位于山西省太原市境內(nèi)，于1984 年12 月竣工，結(jié)構(gòu)形式為砌體結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)類型為筏板基礎(chǔ)，地基采用三七灰土換填。建筑為地上四層，首層為車庫，二至四層為辦公樓，建筑面積約2890m2。2017 年3 月，該樓墻體出現(xiàn)整體傾斜、裂縫，地基表現(xiàn)為不均勻沉降及變形不規(guī)則發(fā)展，安全等級(jí)為Csu 級(jí)。實(shí)測發(fā)現(xiàn)該樓所在的院內(nèi)及樓層地面下有多個(gè)防空洞存在，洞內(nèi)有大量積水，地下水平水期水位位于自然地表下7.80m～8.50m，水源為大氣降水及側(cè)向徑流補(bǔ)給，由于防空洞長時(shí)間被積水浸泡，存在坍塌風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)該建筑基礎(chǔ)下及周圍分布著大量管線，增加了施工難度。試驗(yàn)表明土壤具有微腐蝕性及濕陷性[6]。

3 加固方案

3.1 加固工藝確定

根據(jù)現(xiàn)場檢測結(jié)果，由于該建筑位于繁華市區(qū)地段，周圍建筑物密集、施工場地受限，為減小加固施工對(duì)臨近建筑物及周邊居民的影響，對(duì)該房屋地基采用高壓旋噴樁進(jìn)行加固，施工工藝采用雙重管法高壓噴射注漿，即為鉆孔、貫入噴射注漿管至孔底設(shè)計(jì)標(biāo)高后噴射注漿，當(dāng)壓力流量達(dá)到規(guī)定值后，隨即旋轉(zhuǎn)提升注漿管，進(jìn)行自下而上噴漿。水泥采用P042.5 普通硅酸鹽水泥，泥漿水灰比1.0，每延米參考水泥用量250kg～350kg，提前1 小時(shí)配置，加固前應(yīng)先進(jìn)行引孔施工（孔徑不小于70mm），穿透既有建筑基礎(chǔ)及灰土墊層，同時(shí)在施工完成后應(yīng)對(duì)引孔造成的孔洞進(jìn)行恢復(fù)（可采用灌漿料摻加微膨脹劑進(jìn)行填孔）。

3.2 方案實(shí)施

按照設(shè)計(jì)文件，編制實(shí)施性施工組織設(shè)計(jì)，并結(jié)合實(shí)際情況調(diào)整樁位布設(shè)圖。同時(shí)在進(jìn)行高壓旋噴樁施工過程中，在房屋重點(diǎn)部位設(shè)置觀測點(diǎn)，對(duì)房屋沉降及土體位移實(shí)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測。

圖1 施工流程圖

本次加固設(shè)計(jì)試樁78 根，每條縱軸6 根，樁長18m（樁端到達(dá)第四層粗砂層），樁徑600mm，樁頂標(biāo)高位于基礎(chǔ)底部，具體點(diǎn)位如圖2 所示，圖中虛曲線部分表示基礎(chǔ)下部的2 條防空洞，○o 為防空洞加固注漿孔，間距不小于2 米。施工時(shí)先進(jìn)行建筑基礎(chǔ)加固，打樁機(jī)共兩臺(tái)，采取間隔性作業(yè)?；A(chǔ)加固完成后由南向北逐段對(duì)防空洞灌漿填筑，為保證加固效果，灌漿需連續(xù)進(jìn)行。

圖2 樁位布置圖

在整個(gè)加固周期內(nèi)，每天對(duì)建筑物變化進(jìn)行觀測，主要觀測設(shè)施為：全站儀一臺(tái)，對(duì)建筑整體垂直度及結(jié)構(gòu)的南、北立面相對(duì)沉降進(jìn)行觀測；電子水準(zhǔn)儀2 臺(tái)（精度可估讀至0.01mm）、眼白水平標(biāo)尺（精度+0.08mm）,對(duì)建筑物的絕對(duì)沉降值進(jìn)行觀測。基準(zhǔn)點(diǎn)布置按照《建筑變形測量規(guī)范》（JGJ8-2016）穩(wěn)定、易保存的要求，結(jié)合實(shí)際情況在周邊區(qū)域共布設(shè)6 個(gè)淺埋鋼管水準(zhǔn)基點(diǎn)，編號(hào)依次為（J1、J2、J3）兩組，各組成閉合環(huán)，相互校核；依據(jù)圖紙及現(xiàn)場實(shí)際條件，分別在該建筑結(jié)構(gòu)南、北側(cè)柱（墻）布置沉降觀測點(diǎn)4 個(gè)，轉(zhuǎn)點(diǎn)2 個(gè)，具體如圖3 所示。

圖3 監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)圖

根據(jù)《建筑變形測量規(guī)范》（JGJ8-2016）要求，建筑物沉降變形的穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)由沉降量～時(shí)間關(guān)系曲線判定。當(dāng)最后100d 的沉降速率小于0.01～0.04mm/d，認(rèn)為變形進(jìn)行入穩(wěn)定階段，結(jié)合本地區(qū)地基土壓縮性能，本工程取沉降速率小于0.04mm/d 即為穩(wěn)定。

4 過程質(zhì)量控制

（1）本工程屬于特種工程，故作業(yè)前須做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，首先對(duì)作業(yè)人員就施工工序的操作要求及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行技術(shù)交底；其次，做好設(shè)備檢修工作，確保施工過程的連續(xù)性。

（2）嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)文件，做好各類原材料的檢驗(yàn)及砂漿的配合比試配工作，考慮到地質(zhì)勘探結(jié)果的不完善性，應(yīng)預(yù)先進(jìn)行試樁試驗(yàn)，根據(jù)結(jié)果，及時(shí)調(diào)整砂漿配合比。

（3）施工時(shí)，應(yīng)先進(jìn)行地基加固，后進(jìn)行院內(nèi)防空洞的處理，防止因先填充防空洞引起水位上升，非飽和地基土受到成片連續(xù)浸泡，最終在負(fù)載情況下產(chǎn)生濕陷。

（4）由于地下管線較多，施工前應(yīng)核實(shí)建筑周邊地下管線位置，拆除所有樁位的管道，避免施工程中既有管線的破損，施打位于暖溝內(nèi)的試樁時(shí)，須做好跑漿防護(hù)措施，防止隔空打樁。

（5）施工過程中注意控制施工順序與施工速度，采取間隔、間歇性施工，確保10 米范圍內(nèi)只有一根試樁施工，待成樁五天后再進(jìn)行臨近樁位施工，或者在漿液中摻加速凝劑、早強(qiáng)劑等，避免集中施工或者施工速度過快引起建筑附加沉降。

（6）本項(xiàng)目基礎(chǔ)形式為筏板基礎(chǔ)，打樁需破除筏板。鉆孔前可用鋼筋掃描儀對(duì)板內(nèi)鋼筋定位，盡量保證施工時(shí)不切斷鋼筋，如必須切斷，須采用高一規(guī)格的鋼筋復(fù)原。

（7）注漿至樁頂標(biāo)高時(shí)，對(duì)此位置向下2.0m 范圍內(nèi)的孔位復(fù)噴一次，確保試樁與灰土底部充分結(jié)合；試樁垂直度的允許偏差不大于1%，樁位偏差不得大于50mm，28 天齡期的樁身無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不宜低于8MPa。

5 結(jié)論與展望

（1）本項(xiàng)目在對(duì)樁基抽檢時(shí)發(fā)現(xiàn)個(gè)別試樁存在縮徑、空洞現(xiàn)象，分析可能是由于注漿參數(shù)問題及地下防空洞的存在導(dǎo)致的，更加印證了成樁質(zhì)量檢驗(yàn)的必要性。

（2）位于濕陷性黃土地區(qū)的建筑基礎(chǔ)加固，須嚴(yán)格控制打樁過程場區(qū)積水量和砂漿配比，避免施工擾動(dòng)，造成二次沉降。

（3）施工監(jiān)測與高壓噴射注漿法相輔相成，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，彌補(bǔ)不足。