采用灌漿法加固堤岸地基

張向華

（廣東省地質局第六地質大隊，廣東江門529040）

采用灌漿法加固堤岸地基

張向華*

（廣東省地質局第六地質大隊，廣東江門529040）

根據某堤岸工程項目實例及其巖土工程地質條件，采用灌漿法加固處理地基，漿液通過滲透、充填、擠密等方式進入地層后使其力學強度、抗變形能力和均一性會有所提高，整體結構得到加強；素填土、淤泥質土和細砂、粗砂層通過鉆孔灌入濃漿后，使土體壓密和置換，達到提高地基承載力的目的。

灌漿法；加固地基；提高地基承載力

1　工程概況

某堤岸工程段，長120m，寬4m，場地工程地質條件較差，上部地層主要由素填土、淤泥質土、細砂、粗砂和粉質粘土組成，目前局部已發生滑陷，沉陷等現象。由于素填土結構疏松（fk=80kPa）、淤泥質土呈軟塑狀（fk=50kPa）、細砂、粗砂飽和、松散、稍密。素填土為新近填土層，它們未完成自重固結過程，在自重固結過程中，地面會產生沉陷。為保證該堤段的穩定，提高地基土強度，以滿足上部荷載及水平荷載對地基土物理力學性質的要求。因受場地條件限制，大型機械設備無法進場施工，且素填土孔隙大，可灌性好，灌漿后其力學強度、抗變形能力和均一性會有所提高，整體結構得到加強；淤泥質土和細、粗砂通過鉆孔灌入濃漿后，使土體壓密和置換以達到提高地基承載力的目的，故提出了對該堤段采取灌漿加固處理方案。

2　灌漿加固機理

灌漿就是要讓水泥或其他漿液在周圍土體中通過滲透、充填、壓密擴展形成漿脈。由于地層中土體的不均勻性，通過鉆孔向土層中加壓灌入一定水灰比的漿液，一方面灌漿孔向外擴張形成圓柱狀漿體，鉆孔周圍土體被擠壓充填，緊靠漿體的土體遭受破壞和剪切，形成塑性變形區，離漿體較遠的土體則發生彈性變形，鉆孔周圍土體的整個密度得到堤高。另一方面隨著灌漿的進行，土體裂縫的發展和漿液的滲透，漿液在地層中形成方向各異、厚薄不一的片狀、條狀、團塊狀漿體，縱橫交錯的漿脈隨著其凝結硬化，造成結石體與土體之間緊密而粗糙的接觸，沿灌漿管形成不規則的、直徑粗細相間的樁柱體。這種樁柱體與壓密的地基土形成復合地基，相互共同作用起到控制沉降、提高承載力的作用。

3　灌漿設計

3.1灌漿標準

3.1.1強度控制標準

灌漿后，素填土承載力標準值（fk）要求達到110kPa，淤泥質土fk值80～100kPa，細砂、粗砂fk值大于160kPa。

3.1.2施工控制標準

施工控制標準是獲得最佳灌漿效果的保證。本次灌漿對象之一的素填土，由于均一性差、孔隙變化大、理論耗漿量不定，故不單純用理論耗漿量來控制，同時還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灌漿段選擇

本次灌漿分2個灌漿段，即第一灌漿段為素填土范圍；第二灌漿段為淤泥質土和粉、細砂范圍。

3.3漿材及配方設計

漿材采用2種配方的純水泥漿，在第一灌漿段水灰比為0.5，在第二灌漿段為0.75。

3.4漿液擴散半徑（r）的確定

由于素填土均一性差，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，暫定r值為1.20m。在現場進行灌漿試驗后進一步確定r值。

3.5灌漿孔位布置

灌漿孔采取梅花形分布，每排孔間距2.0m。

3.6灌漿孔孔深

根據工勘資料與現場實際要求，穿越素填土、淤泥質土、細砂、粗砂層，達粉質粘土層，孔深約為8.0m。

3.7灌漿壓力

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，因而本次灌漿的壓力通過灌漿試驗來確定。現據有關公式計算，暫定灌漿壓力在第一、第二灌漿段灌漿時分別為0.1～0.2MPa、0.3～0.4MPa，在灌漿過程中根據具體情況再做適當的調整。

3.8灌漿量

可根據勘察報告中素填土、淤泥質土、細砂、粗砂和粉質粘土層的孔隙率進行計算。

式中：Q——每米注漿量，L；

v——加固土體積，m3；

n——土的孔隙率；

β——漿液填充系數，取0.45；

α——漿液損耗系數，一般取1.3。

3.9灌漿結束標準

在規定的灌漿壓力下，孔段吸漿量小于0.6L/min，延續30min即可結束灌漿，或孔段單位吸漿量大于理論估算值時也可結束灌漿。

4　灌漿施工

4.1正式施工前準備工作

正式施工前，保證設備器具和材料按時到場，著重做好灌漿試驗工作，調整灌漿壓力、漿液擴散半徑、孔距和排距后及時將孔位放樣至實地。

4.2施工設備機具選型

針對地層條件和設計要求，可選用XY-100型鉆機成孔及配套的灌漿設備。

4.3施工工藝

4.3.1施工順序

根據多臺機同時作業、現場施工條件、工程地質條件和灌漿方法等，施工順序采取從外往里的方式進行。

4.3.2施工程序

成孔→安放灌漿管并孔口封堵→攪漿→灌漿→待凝→成孔→安放灌漿管并孔口封堵→攪漿→灌漿→封孔。

4.3.3施工技術要點

（1）成孔鉆頭（?91mm）對準孔位后，采取沖擊成孔的方法鉆進。在素填土中鉆進時，若孔壁不穩，可下入導管護壁；當鉆進到淤泥質土和細、粗砂時，下入導管護壁，然后采取撈砂筒取砂成孔的方法直至下臥粘性土層。

（2）灌漿管安放及孔口封堵灌漿管下端設置0.7～1.0m長且下端封口的花管，在花管外壁包扎一層軟橡皮，以防流砂涌進花管導致灌漿無法進行。

（3）攪漿先往攪拌漿筒內注入預定的水量并開動攪漿機后，再逐漸加入425#普通硅酸鹽水泥直到預定的用量，攪拌3～5min后將漿液通過過濾網流到儲漿筒內待灌。

（4）灌漿灌漿采用自上而下孔口封閉分段純壓式灌漿方法，即自上而下鉆完一段灌注一段，直到預定孔深為止。灌漿段的長度以素填土和淤泥質土、細、粗砂厚度來確定；灌漿壓力采取二次或三次升壓法來控制，即灌漿開始采用低壓（小于0.1MPa）或自流式灌漿，對素填土而言，當吸漿量較大時采取間歇灌漿或用砂漿灌注，終灌時的壓力要達到設計值；灌漿結束標準嚴格按設計執行。

（5）封孔灌漿結束后及時封孔，即第二灌漿段灌漿結束過半小時后，排除孔口封堵物，再往孔內投入砂石直到水穩層頂面，過24h后，若漿液下沉，再補充水灰比0.5的漿液至水穩層頂面。

4.4特殊情況下的技術處理措施

（1）在灌漿過程中，發現漿液冒出地表即冒漿，采取如下控制性措施：①降低灌漿壓力，同時堤高漿液濃度，必要時摻砂或水玻璃；②限量灌漿，控制單位吸漿量不超過30～40L/min或更小一些；③采用間歇灌漿的方法，即發現冒漿后就停灌，待15min左右再灌。

（2）在灌漿過程中，當漿液從附近其他鉆孔流出即竄漿，采取如下方法處理：①加大第Ⅰ次序孔間的孔距；②在施工組織安排上，適當延長相鄰2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，相鄰同一次序孔不要在同一高程鉆孔中灌漿；③竄漿孔若為待灌孔，采取同時并聯灌漿的方法處理，如竄漿孔正在鉆孔，則停鉆封閉孔口，待灌漿完后再恢復鉆孔。

5　效果檢驗與評價

5.1靜載荷試驗

施工結束28d后，在施工段范圍內選擇3個代表性地點（其中1個在灌漿點位，1個在兩相鄰灌漿點位中間，1個在相鄰對角灌漿點中間），做壓板（0.5m2）靜荷試驗。在素填土頂面單點加載均滿足設計要求。

5.2鉆孔取芯

標貫試驗和探槽開挖檢查施工結束28d后，在施工段范圍內選擇2個鉆孔檢驗點進行鉆孔取芯抗壓試驗和標貫試驗來檢驗灌漿質量，均滿足設計要求。

6　結束語

本工程采用灌漿法處理地基主要是施工場地較狹窄，適宜使用施工設備較小的機械進行施工；其次是地層主要由素填土、淤泥質土、細砂、粗砂和粉質粘土組成，可灌性較好。灌漿法處理地基施工工藝簡單，施工質量容易控制，在施工中易于實現，而且工期短，費用低，效果好。地基處理的方法很多，本工程項目采用灌漿法處理地基，希望在以后類似的工程項目中能起到借鑒的作用。

［1］巖土工程勘察規范［S］.中國建筑工業出版社，2009.

［2］建筑地基基礎設計規范［S］.中國建筑工業出版社，2011.

［3］建筑地基處理技術規范［S］.中國建筑工業出版社，2002.

［4］工程地質手冊［S］.中國建筑工業出版社，2003.

P642

B

1004-5716（2016）05-0011-03

2015-12-01

2015-12-02

張向華（1972-），男（漢族），廣東陽春人，工程師，現從事巖土工程及水工環地質工作。