高壓旋噴注漿法在地基加固中的應用

劉 研

（中電建建筑集團有限公司，北京 100000）

0 引言

地基不均勻沉降導致地基下陷或者地基裂縫病害現象時有發生，對地基進行加固是建筑工程質量的保證。常用的地基加固工藝包括注漿加固、CFG 樁加固及高壓旋噴注漿加固。具體選擇何種加固施工方案，需分析地基病害成因，對比不同加固工藝的優劣勢，從而選擇合理的加固方案。本文結合建筑工程實例，詳細分析高壓旋噴注漿法在建筑地基加固中的運用。

1 高壓旋噴注漿法工藝原理

所謂高壓旋噴注漿法，是指充分利用高壓高速水泥漿旋噴噴射流，切割地基土體，在高壓作用下使水泥砂漿能夠與地基土混合在一起，當水泥砂漿凝結后，會形成圓柱狀固結體，牢固附著在地基土上，進而使地基結構更具強度，從而發揮加固作用。采用高壓旋噴注漿法不僅能夠對地基周圍土體進行加固，同時也會增加該部分土體的承載力，最大程度避免其變形而發生地基不均勻沉降[1]。在實際施工過程中，確定地基土層預定深度，充分利用鉆機，把注漿管埋置到預定深度的土層上，注意注漿管要裝配噴嘴裝置，這是因為水泥砂漿需要通過噴嘴噴射到土層內。作業時，合理控制噴射流速度，一般設定在20～22MPa為宜[2]。噴射過程中，在高壓作用下，高速噴射流產生較大的離心力，從而保證水泥砂漿能夠與地基土層的土顆粒充分混合。根據作業程序一直噴射，直到形成圓柱形樁體結構，當直徑達到設計標準及要求后，即可停止噴射。結合地基實際情況，可選用3 種形式的高壓旋噴注漿法，分別為單管法、二重管法、三重管法。

2 工程實例

2.1 工程概述

某辦公樓采用框架-剪力墻結構，筏板基礎，建筑面積為18526m2，包括地下1層和地上19層。設計結構安全等級2 級，抗震設防烈度7 度。通過調查發現，所在區域持續降雨時間集中在7～8 月份，降水量比較大，導致地基土受到雨水侵蝕，地基基礎出現不均勻沉降，出現較嚴重變形，并有濕陷情況，此狀況造成建筑物墻體開裂，控制室地面下陷，最大下陷距離達到150mm。

2.2 地基病害成因分析

經過現場勘查確定地基狀況，通過所得數據對地基病害成因進行分析，分析結果如下：

（1）地基基礎比較薄弱的主要原因是地基地層主要由粉土和雜填土構成。粉土分布在雜填土下方，分布狀態多為蟲孔，軟塑性比較強，層厚0.5～3.4m，對其含水量進行測定，證實其平均含水量為28%。而雜填土分布在表層，土層厚度0.9～4.3m，主要為黏性土，含水量比較大，在地基沉降的過程中，雜填土主要呈軟塑狀態。這兩種巖土的物理力學指標見表1所示。

（2）地基病害的主要成因是最初施工時未針對土質情況進行相應改良，雜填土主要為素填土、黃土，且建筑所處位置屬填方地段，導致建筑地基施工不滿足設計要求，加之項目所處區域年降水量大，降水集中，長期積水，而排水設施功能相對較差，無法及時排水，導致大量雨水滲入到地基內部，使土體的含水量明顯升高，長期受此影響，導致地基結構出現不均勻沉降，從而滋生多種地基病害。

3 加固方案的確定

地基加固工藝主要包括注漿加固、CFG 樁加固及高壓旋噴注漿加固工藝，各加固工藝的優勢分析見表2所示。在具體選擇何種施工方案時，需對地基病害成因及加固工藝的優劣勢進行綜合分析后選擇合理的加固方案。

表2 不同加固技術優勢分析

因本工程對地基加固要求比較高，對于注漿加固法而言，其灌漿質量稍差，因此不予選用。CFG 樁工藝不適宜用在要求較高的地基加固中，因此將此法排除。高壓旋噴注漿法雖然土體固結表現良好，往往應用在要求較高的地基加固工程中，但應用此法時需做好施工管理和監督，確保施工質量，因而可能會增加額外支出[3]。通過對上述方法的綜合比較，最終確定采用高壓旋噴注漿法進行地基加固。選用高壓旋噴注漿技術的前提是有軟弱地基需要處理，經過高壓旋噴注漿施工，促使軟弱地基變成復合地基，增強地基結構土體的穩定性，并及時封堵墻體裂縫，至少要達到墻體裂縫長度不再增加且深度不再加深的目的，并且有效控制不均勻沉降持續發展。

4 高壓旋噴注漿法施工要點

4.1 確定工藝參數

根據施工規范，地基加固后旋噴樁復合地基土承載力應符合≥300kPa 的基礎設計要求值。根據施工現場實際狀況，確定高壓旋噴注漿工藝參數。首先，明確旋噴樁的數量。地基加固選用95 根旋噴樁，其承載力達到180kN，樁長為6m，且樁徑≥500mm，每根旋噴樁的距離控制在1.8m，樁端設置在粉土持力層，該層呈硬塑狀態。在施工過程中，每隔2 個樁放置1 根旋噴樁，也就是常說的“噴1 跳2”，2 樁之間需要有一定的施工間隔期，一般為1 周。旋噴樁數量及施工方法確定后，需要配置水泥砂漿，選擇硅酸鹽水泥材料至少保證強度在42.5 級，水灰比1∶1.2。為保證水泥砂漿強度，配制水泥砂漿時加入適量水玻璃速凝劑，濃度控制在2.0%[4]。隨后緊貼建筑墻面鉆孔，為嚴格控制鉆孔質量，確定好鉆孔位置，偏差范圍必須控制在設計標準內，一般與設計值之間維持在±50mm，如果超過這個范圍，需要及時進行糾正。

4.2 注漿、成樁

旋噴注漿作業時，嚴格控制壓力和旋轉速度，施工設定在22MPa 和18r/min，具體注漿操作時順序為由下至上。噴嘴需要提升時，將速度和流量分別設定為25cm/min、80L/min。嚴格按照設計要求進行注漿作業，噴射完畢后，結合實際噴射質量，必要時進行復噴，復噴時可適當提高速度。為防止最后的固結體出現不連續斷裂，需要多次卸管，并且保證搭接長度＞10cm[5]。此外，為提升地基結構的承載能力，注漿到最后1m 時，應保證上端樁徑≥50cm，而下端樁徑則≥60cm[6]。也就是說，注漿施工到最后時，需要在復噴時適當擴大上下端樁徑。為保證成樁施工質量，地基施工時需要停機后再供漿。為減少質量問題，停機時在斷漿面上端及下端位置進行重復搭接，并且合理確定搭接長度。由于地基土質主要為粉土，容易出現濕陷，為避免噴嘴受堵，及時更換壓縮空氣旋噴管插管，更換后的插管壓力達到1.0MPa[7]。這樣一來，不僅能夠降低堵管風險，還能顯著提升噴射作業效率，可謂一舉兩得。

5 施工效益分析

對復合地基開展靜載試驗，采用方形、圓形承壓板，由千斤頂進行反力加載，沉降測量采用精密百分表，選取10 組復合地基測量其承載力，經過旋噴樁處理的復合地基承載力均高于300kPa 的設計值，結果見表3。

表3 10組復合地基承載力實際測量值

6 結束語

高壓旋噴注漿法被廣泛運用到建筑地基沉降問題處理中，對于地質狀況比較復雜的軟弱地基，或者持力層埋深大、地基承載力要求高的建筑，高壓旋噴注漿法均能發揮良好的加固作用。本文結合建筑工程實例，對高壓旋噴注漿法的具體應用進行探討和總結，結果證實，高壓旋噴注漿法是一種高效、可行的地基加固技術，可在類似建筑工程中加以推廣。