CS注漿工藝在危房地基加固中的應(yīng)用

張長軍

(河南省三門峽水文水資源勘測局，河南 三門峽 472000)

1 窄口水文站基本情況

窄口水文站是國家基本水文站，位于河南省靈寶市五畝鄉(xiāng)長橋村窄口水庫大壩下游左岸臺地上，東經(jīng)110°47′，北緯34°23′。屬于黃河流域黃河水系，是黃河一級支流宏農(nóng)河上大型水庫窄口水庫的控制站。多年來，為靈寶市和窄口水庫的防汛抗旱提供了大量的水文信息。窄口水文站辦公房始建成于2000年10月，共4間2層,總建筑面積219.43 m2。該辦公房建在修建水庫時的土石回填地基上，引發(fā)不均勻沉降，造成墻體多處裂縫，并擠壓部分窗戶變形。經(jīng)鑒定，房屋安全等級為Cu級，需進行地基和墻體等加固補強，以確保其穩(wěn)定和安全。著重分析CS注漿工藝在窄口水文站辦公房地基加固工程中的應(yīng)用及結(jié)論。該地基采用CS強力注漿施工工藝進行加固處理，于2020年7月全面完成，所有指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計要求和加固效果。

2 CS注漿工藝及原理簡介

2.1 CS注漿工藝簡介

CS漿液是水泥水玻璃(Cement Silicate)漿液的簡稱，是以水泥和水玻璃為主劑，兩者按照一定比例以雙液方式注入，必要時加入其他附加劑。可以較好地解決單液水泥漿存在的凝結(jié)時間不可控、結(jié)石強度低等問題，實現(xiàn)較好地可控性，并增加水泥注漿液的結(jié)石強度。CS注漿工藝可用于防滲處理和加固注漿，這是一種用途極廣、效果良好的注漿材料。

2.2 CS注漿原理

2.2.1 CS注漿加固原理

采用普通水泥、水玻璃雙液漿進行加固的作用原理主要為裂隙填充和劈裂作用，不僅能對高壓噴射土體范圍里的土體進行填充加固，還能較好地對噴射土體極限范圍外的土體進行充填、滲透、擠密和劈裂等固結(jié)作用，從而達(dá)到對地基土達(dá)到全面加固的效果。

2.2.2 CS防水防滲原理

根據(jù)應(yīng)用環(huán)境不同，采用普通水泥、水玻璃雙液漿進行止水的作用原理有所不同。在富水和動水的砂層、砂性土層、斷層破碎帶等環(huán)境下進行注漿止水，可實現(xiàn)裂隙填充和劈裂作用；在少水的砂層中采用CS注漿技術(shù)，可以起到較好地滲透作用。該工藝漿凝膠時間易控易調(diào)，能夠減少地下水對期凝膠性能的影響，還可以對不同部位采用不同的技術(shù)進行注漿修補，確保基礎(chǔ)加固時的止水防滲效果。

3 地基注漿加固基本情況

3.1 地基注漿加固范圍及目的

窄口水文站辦公房原建尺寸15 800 mm×6 600 mm,地基加固范圍為16 900 mm×7 700 mm。地基加固前，先破碎地磚并清理至土層，再行鉆孔，成孔后下入注漿管。注漿管共132根，注漿管設(shè)置完成后，再通過注漿機高壓強力注漿，進行地基加固處理。其中一層室內(nèi)注漿管為82根，室外注漿管為50根，根據(jù)房屋結(jié)構(gòu)大體呈均勻分布，具體位置如圖1所示。

圖1 注漿孔位置分布圖

窄口水文站辦公室地基注漿加固的主要目的是提高室內(nèi)處地面及基礎(chǔ)下部土體的承載力，從而確保建筑物的穩(wěn)定性和安全性。

3.2 注漿材料及注漿主要參數(shù)

3.2.1 注漿材料

注漿液材料：窄口水文站地基注漿材料選用32.50R普通硅酸鹽水泥和附加2.50%～5.00%的硅酸鈉溶液(Na20·nSiO2)。灌注的漿液水灰比為0.50～0.70。在施工過程中先稀后濃，具體的水灰比值根據(jù)施工實際情況確定。

注漿管材料：全部采用φ32 mm×3 mm的鋼管，長度均為3 m，每根注漿管壁上鉆有21個φ8 mm的圓孔。

3.2.2 灌漿主要參數(shù)

注漿過程中，注漿壓力與土壤密實度、注漿量及注漿速度等因素有關(guān)。注漿時要及時準(zhǔn)確記錄壓力值變化情況，當(dāng)吸漿量突然增大，表明該壓力下充填物的結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，就將此壓力值作為最大允許灌注壓力。本工程選用壓力注漿泵BW150雙液型，施工時通過現(xiàn)場試驗確定最優(yōu)的工作參數(shù)，進場前初步擬定參數(shù)如下：初始壓力：0～0.20 MPa；穩(wěn)定壓力：0.50～2.50 MPa；擴散方式:擠壓；水灰比:0.50～0.70。

3.3 設(shè)備選用和注漿工藝3.3.1設(shè)備選用

漿液制作設(shè)備：專用攪拌機；注漿設(shè)備：BW150雙液型壓力注漿泵；注漿管安裝設(shè)備：選用FD-80型風(fēng)動鉆機成孔后壓入φ32注漿鋼管。

3.3.2 注漿工藝

注漿孔成孔：注漿鉆孔根據(jù)注漿孔平面分布圖施工，如遇地下埋設(shè)物作適當(dāng)調(diào)整。鉆孔深度按設(shè)計要求，鉆孔孔徑為50 mm，保證垂直度<1%。

預(yù)埋管：注漿管采用φ32鋼管，地面以下500 mm設(shè)置注漿花管，將管下壓到預(yù)定深度。

封孔：用一定量的水泥砂漿灌入注漿孔周圍，邊灌注邊振搗入0.50～0.60 m深的位置，當(dāng)砂漿達(dá)到初凝狀態(tài)時，方可進行注漿工作。

漿液制作：按水和水泥以0.50～0.70的比例，另附加2.50%～5.00%硅酸鈉，保證漿液的水灰比符合要求，從而提高水泥漿液注漿的質(zhì)量。

開機注漿：在注漿前應(yīng)先檢查注漿頭的狀況，確保各節(jié)管路的連接良好。注漿過程中主要通過聽聲音是否有異常，看壓力是否過高，觀察注漿量是否達(dá)到設(shè)計的要求。

3.4 CS注漿加固應(yīng)用研究分析

窄口水文站辦公房通過CS注漿，共灌注水泥46.50 t。該工藝對窄口水文站辦公房地基加固的實際應(yīng)用，從地基的承載能力和外觀都取得了良好的效果見圖2所示。

圖2 窄口水文站辦公房加固后實景圖

CS注漿工藝同傳統(tǒng)的注漿材料相比，水泥水玻璃漿液作為新型的注漿材料，具有以下幾個方面的優(yōu)點:一是CS注漿工藝漿液膠固快捷，且可精確控制凝固時間。膠固時間可以通過調(diào)整水泥品種、水灰比，水玻璃溶液濃度、水玻璃溶液與水泥漿的體積比以及漿液溫度加以人為控制。經(jīng)過試驗可知：在同一條件下，水泥漿水灰比越小，水玻璃溶液濃度越低，水玻璃溶液與水泥漿的比例越小、溫度越高，漿液的膠固時間越少。二是CS注漿工藝注漿材料在注漿過程中可有效控制漿液在地層中的擴散范圍，確保能在地下水動力條件下進行凝結(jié)，可有效避免漿液對地下水造成污染。三是CS注漿工藝漿液凝固后的結(jié)石率接近100%，且結(jié)石體的強度增長時間可以大為縮短，快速實現(xiàn)較高的抗壓強度。四是根據(jù)不同的地質(zhì)條件選取相對應(yīng)的注漿漿液和施工設(shè)備參數(shù)，即可實現(xiàn)注漿的連續(xù)性和可控性。五是注漿效果好，有利于提高工程施工質(zhì)量。六是經(jīng)濟可靠且耐久性好。注漿鉆孔的孔徑較細(xì)，對現(xiàn)有的建筑物主體和基礎(chǔ)擾動微弱，保證了施工期建筑物附加沉降也較小。

4 結(jié)語

CS注漿作為新型防滲加固工藝，在窄口水文站辦公房補強加固工程中取得了良好的加固效果。實踐表明，改性后的水玻璃與水泥混合使用，可以到達(dá)化學(xué)灌漿的使用效果，充分展現(xiàn)了CS注漿的優(yōu)點。在實際施工過程，可根據(jù)不同工程特性，進行注漿材料和配比、注漿壓力參數(shù)優(yōu)化，以此來達(dá)到各種工程的止水防滲、基礎(chǔ)加固的目的。運用CS雙液漿的施工方法具備施工速度快，對周邊環(huán)境污染小等特點，并可有效提高施工進度，確保施工質(zhì)量。