百靖高速公路坡洪服務區灌漿加固研究

朱蘭洋　李書誼　孔令華　邵長自　武迪元　崔雪峰

摘要：文章根據百靖高速公路坡洪服務區右幅綜合樓基底實際地質情況，選用劈裂灌漿法進行地基加固處理，計算選取合理經濟的灌漿壓力和孔距，并對具體施工方法和工藝控制要點進行闡述。灌漿后經地基靜載荷試驗檢測，地基加固效果良好，承載力滿足要求。

關鍵詞：百靖高速公路；坡洪服務區；灌漿加固；劈裂灌漿法；地基加固 文獻標識碼：A

中圖分類號：U416 文章編號：1009-2374（2015）09-0108-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0810

1 劈裂灌漿法原理

劈裂灌漿法就是在灌漿壓力作用下，向鉆孔泵送不同類型的流體，流體漿液克服地層的初始應力和抗拉強度，使地層沿垂直于小主應力的平面上發生劈裂，引起地層結構的破壞和擾動，使地層中原有的孔隙或裂隙擴張，或形成新的孔隙或裂縫，從而使低透水性地層的可灌性和漿液的擴散半徑增大。此法所用的灌漿壓力相對較高。對于砂及砂礫石地基，可按照有效應力的庫倫-莫爾破壞標準進行計算。在各向同性地層中，由于灌漿壓力的作用，將使砂礫石土的有效應力減少。當灌漿壓力PC達到下式標準時，即發生破壞：

（1）

式中：

?——地基土的重度

——水的重度

h——灌漿段深度

——地下水位高度

k——主應力比

式（1）所代表的破壞機理可用莫爾包絡線來解釋，隨著孔隙壓力的增加，有效應力就逐漸減少至與破壞包絡線相切，地基土開始劈裂。

2 工程概況

百靖高速公路附屬房建工程坡洪服務區位于主線K27+300～K27+700段落，地處廣西壯族自治區百色市田陽縣境內。

2.1 地質概況

坡洪服務區地處巖溶峰叢谷地區域，地形起伏較大，地面高程551.61～572.89m，最大相對高差約21m，原地表植被稍發育。右幅綜合樓基礎位于填方區。場區地層主要為人工素填土、第四系全新統黏土、二疊系上統石灰巖。

人工素填土為褐黃～灰色，中密稍濕，多以黏土為主，含大量角礫和碎石，成分為石灰巖，層底標高547.21～554.46m，層厚2.70～8.00m。

第四系全新統沖洪積黏土為褐黃～淺灰色，可塑～堅硬，土質均勻。根據土工試驗結果該黏土為紅黏土或次生紅黏土。層底標高544.07～572.02m，層厚0.30～10.90m。

二疊系上統石灰巖為灰色～淺灰色，中等風化，隱晶質結構，致密堅硬，裂隙較發育，多閉合，巖芯呈短柱狀。層底標高543.73～560.32m，層厚2.50～15.40m。

2.2 工程概況

坡洪服務區右幅綜合樓設計為鋼筋混凝土框架結構，建筑層高為二層，結構安全等級為二級，基礎為獨立柱擴大基礎，基底承載力特征值fak=200kPa。

右幅綜合樓基礎位于填方區，基礎開挖后地質驗槽承載力達不到設計要求，為保證服務區長期運營安全，決定對右幅基礎采用灌漿處理。

3 方法應用

本次灌漿具體采用高壓劈裂灌漿方法，灌漿加固范圍為建筑物每邊基礎外擴3m，灌漿深度為基礎底面以下至少5.0m，根據現場回填土情況選取孔徑為110mm。

3.1 參數選擇

灌漿材料為普通硅酸鹽水泥漿，水灰比為1∶1，根據灌漿球形擴散理論Maag公式（式2）來初步計算分析漿液的擴散半徑，結合現場實際因素，最終通過試驗選定孔距為1.5m，以保證灌漿處理后的地基連成一體。考慮漿液的均勻滲透，灌漿孔采用梅花形布置。

（2）

式中：

k——基礎填料的滲透系數（cm/s）

β——漿液粘度對水的粘度比

——灌漿壓力，cm水頭

——灌漿管半徑（cm）

n——基礎填料的孔隙率

灌漿壓力值一般控制在0.2～0.8MPa，每深1m增加20～50kPa。

3.2 施工方法

以現場灌漿試驗確定單孔灌漿量及設計壓力下的擴散半徑，根據試驗結果調整灌漿參數、孔距布置等。

灌漿順序遵循先外排帷幕，再內排，最后注中間排，先下部后上部。為防止竄漿，按跳孔間隔方式，自下而上邊提升邊灌漿，每50cm提升一次。

灌漿鉆孔施工按灌漿程序，采用泥漿鉆進，分序分段進行。先對灌漿鉆孔統一編號并放樣，鉆孔時第一根管鉆入后上部預留10cm接入第二根，依次壓入至設計深度。下管時應保持垂直，孔位偏差符合要求。

按照試驗確定的單孔灌漿量，漿液采用泵送方式，以保證每米水泥摻入量及漿液不跑出為原則。在灌漿過程中對灌漿壓力的控制，結合吸漿率和漿液濃度一同考慮。當吸漿率較小時，注稀漿，盡快升到規定的最大壓力；吸漿率較大時，注濃漿，逐漸升壓。灌漿初始壓力為0.10～0.30MPa，逐漸加大壓力至0.30～0.60MPa、最大壓力為0.80MPa。

漿液水灰比采用1∶1、0.8∶1、0.6∶1、0.5∶1四個等級，濃度變換遵循由稀到濃、逐級改變的原則。當壓力保持不變，注入率持續減少或當注入率不變而壓力持續升高時，不得改變漿液濃度。當某一濃度漿液注入量達300L或注入時間達1h，而壓力和注入率均無明顯改變時，漿液濃度提高一級。當注入率大于20L/min時，可根據實際情況越級變濃。在規定的壓力下，孔段吸漿量小于0.3L/min時，延續20min即結束作為灌漿結束標準。灌漿結束后進行機械壓漿封孔，壓漿濃度0.5∶1，至孔內稀漿全部排出為止。

4 質量檢測

質量檢測在灌漿結束28d后進行，采用地基靜載荷試驗，現場選取3個點，采用方形剛性承壓板，壓重反力平臺裝置，壓重平臺的重量大于最大加載值的1.2倍。最大加載值不小于設計處理后地基承載力特征值（200kPa）的兩倍。

試驗最大加載值為400kN/m2，分級按50、100、150、200、250、300、350、400kN/m2八級分級進行。每級加載后，按間隔10min、10min、10min、15min、15min，以后為每隔0.5h測讀一次沉降量，當在連續2h內，每小時的沉降量小于0.1mm時，則認為已趨穩定，可加下一級荷載。

各試驗點的地基承載力特征值取壓力-沉降曲線上比例界限所對應的荷載值和極限荷載一半中的較小值，經過計算得出實測地基承載力特征值。根據試驗結果，灌漿處理后的地基承載力特征值滿足要求。

5 結語

筆者根據百靖高速公路坡洪服務區右幅綜合樓基礎底部填方區的實際地質情況，比較目前基礎處理常用的各種灌漿方法，并考慮到房建服務區長期運營安全，最終決定選用劈裂灌漿法進行本工程的綜合樓建筑物基底加固。經過灌漿后的質量檢測，加固效果較好，基底承載力滿足要求。

本文仔細研究劈裂灌漿法原理，根據灌漿壓力等參數計算漿液的影響半徑，最終確定了合理、經濟的灌漿孔距，并對灌漿過程中的施工質量控制提出了可行的方法和建議，確保地基加固取得預期效果。因為水平所限，本文還有很多待深入研究的地方。劈裂灌漿的理論、工藝參數和現場施工控制方法將在以后的工程實踐中進一步創新和完善。

參考文獻

[1] 龔曉南.地基處理手冊（第三版）[M].北京：中國建筑工業出版社，2008.

[2] 建筑地基基礎設計規范（GB50007-2011）[S].北京：中國建筑工業出版社，2011.

作者簡介：朱蘭洋（1983-），男，山東臨沂人，中冶京誠工程技術有限公司施工經理，工程師，碩士，研究方向：基礎工程處理。

（責任編輯：黃銀芳）endprint