高壓噴射注漿法在托換技術中的應用

姬 冬 蝶

(山西國辰建設工程勘察設計有限公司，山西 陽泉 045000)

高壓噴射注漿法在托換技術中的應用

姬 冬 蝶

(山西國辰建設工程勘察設計有限公司，山西 陽泉 045000)

針對住宅樓地基不均勻沉降造成的裂縫問題進行了分析，并結合工程地質條件、建筑物結構特性等，采用高壓旋噴注漿法對既有建筑物的地基進行了加固，同時闡述了具體的加固措施，指出加固后建筑物沉降速率逐漸減小，趨于穩定，達到了預期目標。

既有建筑物，旋噴樁，高壓噴射注漿法，托換技術

0 引言

高壓旋噴法，在工程之前可作為地基承載力的改善方法，對軟土地基的處理效果很顯著，但相對來說，造價比較高。但在既有建筑物的地基加固方面，其可以不損壞建(構)筑物的上部結構，并且施工時仍不影響建筑物的使用功能，其耐久性好，漿液材料以水泥為主，且設備相對簡單，易施工，因此使用范圍十分廣泛。

1 工程概況

場區某住宅樓，在建成一年，經雨季后，突然發生下沉，東南部基礎全部下沉，西北部則基本保持穩定，墻體出現裂縫且有逐步增大的趨勢。為保證該建筑物的安全使用，必須迅速制止東南部基礎下沉。

該建筑物為底框結構，下部為商鋪，上部為住宅，獨立基礎，住宅部分高24 m，商鋪部分高4 m。下部基礎為夯實基礎，原為黃土梁卯地貌單元。

2 地質情況

該區域下伏基巖為石炭系基巖，場區大面積被第四系黃土所覆蓋，與下部基巖呈不整合接觸。其該樓體處于回填強夯區與自然回填交界部位，經鉆探查明：

第①層為人工填土，土質為粉質粘土，層厚1.5 m～3.0 m，標貫擊數為6.6擊～12.3擊，平均9.9擊。

第②層為素填土，主要以粉土、粉質粘土為主，夾雜碎石及粗砂，回填時間為20世紀90年代，稍密，稍濕，層厚16.0 m～18.5 m，標貫平均擊數為4.5擊。

第③層為砂巖，深灰，強～中等風化，較完整，較硬，巖斷口棱角狀，含石英、云母等礦物，表面有銹紅色斑跡。

3 處理措施

3.1 情況分析

該樓體地基土層厚度大且均勻性差，經雨水浸泡局部(東南部)土層承載力降低，引起沉降、樓體裂縫。不需要大面積的加固，對于地基部分，只需要進行局部(東南部)基礎的加固阻止其沉降；上部結構應做相應的加固處理。

3.2 方案選擇

為保證建筑物正常安全使用，需要對建筑物進行必要的地基處理。

建筑物為獨立基礎，不需要進行地基土的大面積處理，所以只對商鋪東南部分進行加固。

因為地基土成分復雜且均勻性及密實性差，所以采用基礎加寬措施無法達到預期要求。而墩式托換技術需要坐落在較好巖層上，因本區域的雜填土深度大，無法達到墩式基礎的要求，所以擬選用樁式托換或地基加固措施。

在樁式托換的選用中，發現建筑物獨立基礎室內部分也需要加固，致使普通的靜壓樁無法在樓體內施工，所以選用高壓噴射注漿法。因是用于獨立基礎下的托換技術，則選用單管旋噴，最終形成旋噴樁，成樁后直接頂托原建筑基礎。通過高壓旋噴樁與地基土共同承擔上部結構荷載，阻止基礎及建筑物繼續下沉。同時利用施工返漿可以對密實度較差的基底以下土體進行充填，增強原有地基承載力。

3.3 旋噴樁設計

工程采用單管旋噴法，根據土層條件，因為素填土層厚度最大，以其的標準貫為參照，標準貫入度為4.5，在區間0

單樁豎向承載力特征值按下式計算，并取二者中較小值[2]：

Ra=ηfcuAp

(1)

(2)

式中：fcu——與旋噴樁樁身水泥土配比相同的室內加固試塊(邊長7.07 cm立方體)在標準養護條件下90 d齡期的立方體抗壓強度平均值；據先前經驗取4 000 kPa；

η——強度折減系數，通常取0.20～0.250；

up——樁的周長，0.8π=2.51 m；

n——樁長范圍內所劃分的土層數，按1層素填土計算；

li——樁長范圍內第i層土的厚度，取值21 m；

αp——樁端阻力發揮系數，按地區經驗，取值1.0；

qsi——樁周第i層土的側阻力特征值，qs1=40 kPa；

qp——樁端地基土未經修正的承載力特征值，取3 000 kPa;

Ap——旋噴樁截面積，取0.50 m2。

計算結果為：按樁身強度Ra=700 kPa；按地基承載能力Ra=2 108+1 500=3 608 kPa；取最小值700 kPa。按復合樁基驗算，遠大于上部荷載。因此，單樁豎向承載力和復合地基承載力設計值滿足上部荷載的要求。

采用旋噴樁共32根，即東南部每個獨立基礎下4根(見圖1)，樁長18 m～22 m，樁端入基巖0.5 m。樁頂標高位于原建筑基礎底面，依據建筑物基礎詳圖樁頂應位于室內地面標高以下-1.2 m。

因工程需要初凝快的效果，所以采用速凝早強型水泥漿，外加劑選用成本較低的水玻璃，百分比在1.5～2.5之間。選用42.5號復合硅酸鹽水泥，水灰比(質量比)0.8∶1，在漿液中添加2%的水玻璃。

旋噴壓力：25 MPa；鉆桿旋轉速度20 r/min；鉆桿提升速度20 cm/min；一個噴嘴直徑2 mm。

4 旋噴樁施工

本工程既有建筑物獨立基礎的厚度比較大而施工引孔直徑比較小，旋噴施工時，孔口通暢性較差，不易冒漿，會對獨立基礎產生一定量的提升作用，為了防止此類現象的發生，施工時先進行邊緣樁位的施工，并且每個基礎下，樁體不能連續施工，防止造成新的裂縫。

4.1 工作流程

測量放線確定孔位→鉆機就位成孔→驗收終孔→現場漿液制備→插管→噴漿提升→補漿→清洗結束[3，4]。

測量放線確定孔位：查看施工圖，根據圖紙對各個樁、孔進行編號，減少施工時的工作量，并測量出鉆孔的高程。

鉆機就位成孔：鉆孔嚴格按標定孔位就位，首先鉆桿要對準預定孔位，將鉆機停放平穩，鉆孔位置與設計位置的偏差不得大于50 mm。為保證鉆孔的垂直度，應在每鉆進5 m時，進行水平和垂直方位的檢測，垂直度偏差不大于1/100。在鉆進工程中記錄遇到的意外狀況，如塌孔等。在成孔過程中準確記錄各地層對鉆進造成的阻力，用以分別軟硬巖層。

現場漿液制備：選用42.5號復合硅酸鹽水泥，水灰比(質量比)0.8∶1，漿液中2%的水玻璃。漿液攪拌應均勻，隨配隨用，放入料筒前應使用濾網進行過濾。攪拌機的轉速和拌和能力應分別與所攪拌漿液類型和灌漿泵的排漿量相適應并應能保證均勻、連續地拌制漿液。保證高壓噴射注漿連續供漿需量。

噴漿提升：鉆桿旋轉速度20 r/min；鉆桿提升速度20 cm/min；壓力25 MPa。當到達上部土層時，降低泵壓，增加提升速度。開噴送入符合設計要求的水、氣、漿待漿液返出孔口正常后開始提升。噴射過程中因故中斷后恢復噴射時應進行復噴搭接長度不小于0.5 m。

補漿：噴漿結束8 h后，按漿液凝固情況以水泥漿液進行二次補漿。

因此工程為既有建筑物的地基加固工程，在高壓旋噴注漿完成后，只注漿到地基底面的標高，不進行充填回灌的處理，而是對基礎內部的鉆孔范圍進行混凝土填充。

清洗結束：每一孔的高壓噴射注漿完成后應及時清洗灌漿泵和輸漿管路，防止清洗不及時、不徹底漿液在輸漿管路中沉淀結塊，堵塞輸漿管路和噴嘴，影響下一孔的施工。

4.2 工程量

旋噴樁32條，引進總進尺801.5 m，有效旋噴樁長累計798.50 m。

5 加固效果評述

加固后，樓體裂縫未見發展。為了檢測加固效果，對建筑物設置了加密沉降觀測點。封樁前后的沉降觀測數據表明，在全部旋噴樁封樁后各觀測點的沉降減小并趨于穩定。根據觀測資料，在封樁后的一段時間內沉降仍會發生，一些隨著時間的發展沉降速率逐漸減小。在封樁三個月后各沉降觀測點的沉降速率均小于0.025 mm/d，說明建筑物的沉降已經穩定，達到預期的目的。

沉降—時間曲線見圖2。

6 結語

近年來高壓旋噴技術得到了很大發展，利用超高壓水泵和超高壓水泥漿泵，輔以低壓空氣，大大提高了旋噴樁的處理能力。在軟土中的切割直徑可達2.0 m，注漿體的強度可達5.0 MPa，有效加固深度可達60 m，所以對于重要的工程以及對沉降要求嚴格的工程，可選擇較強設備能力進行施工，加上旋噴樁的固有特點，使用過程中的不斷改進使該項技術更趨于成熟，在城市建設中發揮更重要的作用。建議對已有建筑地基的病害加固要慎重，需采用間隔施工、在漿液中添加速凝劑及脫水劑等添加劑，并配合現場測量檢測，以防止由于旋噴施工漿液析水軟化地基而引起的附加沉降。

[1] 牛志榮.地基處理技術及工程應用[M].北京：中國建材工業出版社，2004.

[2] GB 50007-2011,建筑地基基礎設計規范[S].

[3] 徐志均.高壓噴射注漿法處理地基[M].北京：機械工業出版社，2004.

[4] 鞏天真，岳晨曦.地基處理[M].北京：科學出版社，2008.

[5] JGJ 79-2012,建筑地基處理技術規范[S].

Application of high-pressure jet grouting method in underpinning technology

JI Dong-die

(Shanxi Guochen Construction Engineering Survey Design Co., Ltd, Yangquan 045000, China)

The paper analyzes residential building foundation cracking problems owning to uneven subsidence, carries out existing building foundation reinforcement by applying high-pressure jet grouting method according to engineering geology conditions and building structure features, describes specific reinforcement measures, and finally points out that: the reinforced building subsidence rate continuously reduces and grows to stable. Thus, it achieves expected target.

existing building, rotating spray pile, high-pressure jet grouting method, underpinning technology

1009-6825(2014)36-0070-02

2014-10-15

姬冬蝶(1969- )，女，工程師

TU753.8

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