粉質(zhì)黏土劈裂注漿試驗研究及應用

魏大偉

（甘肅省建筑設計研究院， 甘肅 蘭州 730030）

0 引言

隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，基礎建設的規(guī)模日益擴大。在西北地區(qū)，由于地質(zhì)條件的復雜性，在進行工程建設的過程中易遇到各類地基問題。注漿作為地基處理的關鍵技術之一，具有較強的工程實踐性，廣泛應用于各類地基處理和巖土體的加固中。

注漿按照注漿壓力的不同可分為滲透注漿、壓密注漿和劈裂注漿。考慮到粉質(zhì)粘土顆粒較小，密實度高等特性，采用注漿法進行地基處理時漿液不易形成有效的滲透擴散，因此宜采用劈裂注漿的方式進行地基處理。劈裂注漿[1]是漿液以劈裂的方式作用于土體，漿液在進入土體中后，首先對土體進行擠密和填充，當注漿壓力超過一定值后，漿液會以水力劈裂的方式，沿土體最小主應力面擴散，在注漿孔周圍形成注漿樁體和網(wǎng)狀漿脈，達到擠密和加固土體，提高地基承載力的目的[2-3]。

本文從設計和探究的角度出發(fā)，通過在實際工程場地附近進行現(xiàn)場注漿試驗，對試驗過程中注漿參數(shù)得變化進行時程分析，以得到適用于粉質(zhì)粘土層劈裂注漿參數(shù)，并進行實際工程應用，從注漿后地基承載力變化的角度評價注漿效果，為今后注漿法在實際工程中的應用提供參考。

1 現(xiàn)場注漿試驗

現(xiàn)場注漿試驗采用機械成孔，孔徑為50mm，注漿深度為2m，注漿孔間距為1.5m，排距為1m，呈梅花狀交錯布置，為形成有效的水力劈裂效果及保證結(jié)石體強度，漿液采用水灰比為0.8 的普通水泥漿液。試驗過程中注漿壓力的變化情況是得到土體是否出現(xiàn)劈裂的關鍵參數(shù)。為準確記錄試驗過程中各項注漿參數(shù)變化，現(xiàn)場采用攝像機記錄的方式全程記錄。

將4 組試驗過程中注漿壓力P 隨時間t 的變化情況繪制成P-t 曲線，如圖1 所示。

圖1 注漿壓力p 隨時間t 變化圖

由圖1 可以看出，1、3 號注漿孔注漿壓力在0～40s 時上升較快，持續(xù)至40s之后注漿壓力在0.12Mpa～0.33Mpa 之間波動，壓力變化較為平緩，分析認為，在1、3 號注漿孔周圍土質(zhì)均勻，土體內(nèi)部無較大缺陷，此時漿液主要以擠密的方式作用于土體。

對于4 號注漿孔，在注漿持續(xù)至70s 時，注漿壓力達到峰值為0.5Mpa，之后壓力迅速下降，注漿孔周圍出現(xiàn)大范圍冒漿，注漿結(jié)束。分析認為土體雖然出現(xiàn)劈裂，但注漿壓力迅速下降不能持續(xù)，說明土體劈裂不完全。

對2 號注漿孔，由p-t 曲線分析可知，在0～30s 時注漿壓力迅速上升，之后出現(xiàn)小范圍劇烈波動，持續(xù)至110s 時，壓力達到峰值為0.4Mpa，在注漿持續(xù)至160s時，注漿壓力下降至0.1Mpa，注漿孔周圍出現(xiàn)冒漿時停止注漿。

分析認為，漿液進入土體中后首先以擠密和填充方式作用于土體，壓力出現(xiàn)小范圍劇烈波動，可以推斷是漿液進入土體后，土體裂紋尖端出現(xiàn)了能量的聚集與釋放，在壓力達到峰值后土體出現(xiàn)劈裂，隨著注漿的持續(xù)進行，漿液沿著劈裂縫擴展，之后壓力出現(xiàn)驟減，說明在裂縫尖端所具有的能量已不能使裂縫繼續(xù)擴展，此時漿液主要以鞏固裂縫和擠密土體作用為主，直至注漿孔出現(xiàn)冒漿時注漿結(jié)束。說明可以此注漿參數(shù)為參考進行實際工程。

2 工程案例分析

某辦公樓為異地重建項目，依據(jù)該場地地質(zhì)勘察報告及現(xiàn)場取樣分析，該場地土體內(nèi)部缺陷較大，地基承載力達不到設計要求，因此需要對該建設區(qū)域進行地基處理。結(jié)合該建設區(qū)域地質(zhì)條件，考慮到盡量減小對周圍建筑物的擾動，且施工簡單、造價合理等因素，擬采用注漿法進行地基處理。

依據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)勘察報告，此次地基處理深度為3.5m，因此注漿深度為4m，依據(jù)《建筑地基處理規(guī)范》JGJ79-2012 規(guī)定[5]，注漿孔呈梅花狀布置，間距控制在0.8m～1m 之間，水泥漿液采用普通硅酸鹽水泥和水按照0.8：1 的比例拌合而成，注漿壓力須大于0.4Mpa。主要工藝流程為：測放孔位→鉆孔→制備漿液→注漿→沖洗管路→封孔。

依據(jù)《建筑地基檢測技術規(guī)范》（JGJ340-2015）規(guī)定[6]，采用淺層平板載荷試驗對注漿后的地基承載力進行測試。通過統(tǒng)計觀測得到的數(shù)據(jù)，繪制荷載-沉降（p-s）曲線來確定地基承載力。施工結(jié)束后，在地基處理區(qū)域選取3 個試驗點進行淺層平板載荷試驗測試，以現(xiàn)場實時記錄的數(shù)據(jù)，對3 個試驗點繪制p-s 曲線，如圖4 所示。

圖2 荷載-沉降（p-s）曲線

由圖2 可以看出，對于試驗點S1、S2 和S3，最大加載量為440kpa，穩(wěn)定后最大沉降量分別為4.24mm、3.89mm 和6.69mm，p-s 曲線均呈平緩變化，當加載至220kpa 時得到沉降量分別為1.62mm、1.87mm 和2.75mm，s/d 分別為0.003、0.003和0.005，均小于0.01。依據(jù)《建筑地基檢測技術規(guī)范》（JGJ340-2015）的規(guī)定，地基承載力特征值不大于最大試驗荷載的一半，取地基承載力特征值為220kpa，達到設計要求。

通過對上述3 個試驗點淺層平板載荷試驗數(shù)據(jù)分析，可以得到在對土體進行劈裂注漿后，可以有效填充了土體內(nèi)部缺陷，漿液在土體中形成的樁體和漿脈，以擠密和骨架作用加固地基，提高地基承載力。

3 結(jié)語

（1）采用注漿法進行地基處理時，漿液在土體中劈裂擴散形成網(wǎng)狀漿脈骨架，結(jié)合周圍土體，可以改善原來土體性能，提高土體地基承載力，從而達到地基處理效果。

（2）注漿初期，漿液進入土體后，首先以擠密、填充的方式作用于周圍土體，在壓力大于0.4Mpa 時可能出現(xiàn)土體劈裂現(xiàn)象。

（3）在注漿過程中，為形成有效的水力劈裂效果以及保證注漿后結(jié)石體強度，漿液水灰比不宜超過1.0。