壓力注漿法在地基處理中的應用

蘭劍鋒

1 工程概況

永新湘贛社區辦公大樓層高6層,建筑占地面積為578.42 m2。場地原為水塘,現已人工填平。擬建建筑基礎埋深初定為1.5 m,基底擬設置于處理后的雜填土層上,平均層厚3.0 m。據勘察報告揭露,擬建建筑物基礎所坐落的雜填土為松散土層,壓縮性高,承載力低,不能滿足上部荷載的要求,為了保證該建筑的穩定性,提高地基土強度,提出對該建筑地基采取灌漿加固的方法。

2 灌漿法的加固機理

灌漿就是讓水泥漿液或其他漿液在土體中通過充填、滲透、擴展形成網絡,一方面鉆孔對周圍土體擠壓提高土體的整體密度;另一方面,鉆孔內的灌注漿液形成柱狀,增加了土體的強度,三者經過壓密使地基土體形成復合地基,相互共同作用達到控制沉降、提高承載力的目的。

3 灌漿要求及工藝

3.1 強度控制及施工控制標準

經灌漿處理后,確保地面以下1.5 m土層承載力特征值 fak≥160 kPa。由于雜填土均一性差、空隙率變化大、理論耗漿量不容易確定,因此施工時不能單純憑理論計算量來控制,還應按耗漿量降低率來控制,即孔段耗漿量隨灌漿次序的增加而減少。

3.2 漿材與漿液擴散半徑

漿材采用兩種配方的純水泥漿,第一灌漿段水灰比為0.5,第二灌漿段為0.75。由于雜填土均一性差,其孔隙率、滲透系數變化大,因而僅用理論公式計算漿液擴散半徑顯然不甚合理。現據大量的經驗數據與現場灌漿試驗綜合得出r=1.5 m。

3.3 灌漿孔位置及孔深

根據漿液擴散半徑,灌漿孔孔距為1.5 m,最優排距為1.5 m。灌漿孔采取梅花形分布。根據基礎的埋深及勘察資料中雜填土及淤泥質土的層厚,灌漿孔深為4.0 m～5.0 m,灌漿段厚約3.0 m。

3.4 灌漿

由于灌漿壓力與土的重度、強度、初始應力、孔深、位置及灌漿次序等因素有關,而這些因素又難以準確地確定,經灌漿試驗,得出如下參數:灌漿壓力為0.1 MPa～0.4 MPa,其灌漿過程中根據具體情況再做適當調整。灌漿量主要與灌漿對象的體積v,土的孔隙率 n和經驗系數k值有關。據Q=k·v·n理論估算雜填土、淤泥或淤泥質土單位吸漿量分別為0.35 m3,0.28 m3。在規定的灌漿壓力下,孔段吸漿量小于0.6 L/min時,延續30 min即可結束灌漿。

3.5 灌漿施工

灌漿施工流程為:成孔→下管→壓漿→封孔。

灌漿過程中,同線位孔實行跳孔位作業。

暫停控制:當出現孔口冒漿,灌漿壓力和耗灰量均較小時,暫停灌漿,間歇后重灌。

終灌控制:灌漿自下而上依次分段進行。若灌漿壓力和耗灰量均正常,地面出現冒漿或漿液在鄰孔冒出時,可終止該孔灌漿作業。

灌漿時隨時注意孔口、鄰近孔口及地面冒漿情況,以確定是否暫停或終灌。灌漿處理過程中,對灌漿壓力、水灰比等嚴格把關,確保灌漿質量。

在灌漿過程中,當漿液從附近其他鉆孔流出即串漿時,采取如下方法處理:加大第Ⅰ次序孔間的孔距;在施工組織安排上,適當延長相鄰兩個次序孔施工時間的間隔,使前一次序孔漿液基本凝固或具有一定強度后,再開始后一次序鉆孔;串漿孔若為待灌孔,采取同時并聯灌漿的方法處理,如串漿孔正在鉆孔,則停鉆封閉孔口,待灌漿完后再恢復鉆孔。

4 施工效果檢驗

1)輕型動力觸探試驗。灌漿結束后第二天,經過開挖場地西北角地基,可見雜填土中的水泥結石呈片狀、條帶狀。水泥漿呈根須狀滲入砂礫和土層中。當天東南角經兩個檢查點測試,在基礎面以下土體中作輕型動力觸探試驗N10達到19擊～20擊,相應承載力 fak達到120 kPa～145 kPa,較處理前 N10=10擊～12擊有明顯提高,隨著水泥漿的固化,強度會繼續提高,土體承載力 fak滿足160 kPa的要求。

2)淺層平板載荷試驗。灌漿施工結束15 d后,在施工段選擇3個代表性地點,其中2個在灌漿點位,1個在兩 相鄰灌漿點位中間,進行淺層平板(0.5 m2)載荷試驗。當加載到設計值的兩倍時,即在雜填土頂面單點加載達320 kN,滿足設計要求后便停止加載,這時最大沉降量僅9.01 mm(極限沉降10.6 mm)。表明該點地基土未達到極限破壞狀態,說明了經灌漿處理地基承載力標準值大于160 kPa,見圖1～ 圖3。

綜上所述,灌漿施工范圍內的雜填土層空隙得到有效充填,地基經灌漿后,不同程度地得到加固,承載力明顯提高,沉降得到控制。經過灌漿處理后的地基承載力可達到160 kPa。

5 結語

灌漿技術加固軟地基在技術上是可行的,在施工質量和處理效果上是好的,其承載力和穩定性將得到較大提高,能夠滿足經濟、工期要求,而且極大地減少了環境污染,值得推廣。

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