擠密灌漿法（CGS）在已有建筑物增層改造中地基加固補強中的應用

劉鑄+趙大軍

【摘 要】新擴建6層裙房工程，擬建在原有人防地下室上面，在不拆除原有人防地下室的情況下，對原有構筑物樁基、地板下地基進行擠密灌漿，使原有構筑物樁基和地基承載力提高3倍，滿足新擴建6層裙房承載力要求。

【Abstract】The expansion of 6 storey podium engineering， which is expected to be built on the original civil air defense basement.Under the condition of without removing the existing civil air defense basement， compaction grouting is carried out on the pile foundation and floor of the original structure to increase the pile foundation and foundation bearing capacity of the original building by 3 times，and meet the new requirements of bearing capacity expansion of 6 storey podium.

【關鍵詞】擠密灌漿法（CGS工法）；增層改造；地基加固補強

【Keywords】CGS method；adding fioor；reinforcement of foundation

【中圖分類號】TU4 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）03-0074-02

1 工程背景

沈陽某休閑度假酒店改造擴建工程。根據業主要求，在主樓裙房邊停車位區域，新建6層樓房并與現有裙房鏈接。擬建位置地下存在原有人防地下室，該地下室為單層地下室，采用柱下單樁基礎，樁為0.8m人工挖孔樁，樁上連柱無承臺，底板為0.4m構造板。地下室結構為鋼筋混凝土構造。該休閑度假酒店擬將游泳、洗浴、餐廳設置在新增建筑中，為滿足使用要求，同時盡量減輕重量，新建6層裙房有4層是鋼筋混凝土構造，其余上邊兩層為鋼結構構造。經設計單位測算，新增建筑物對地基基礎承載力的要求是原有地基基礎4倍以上，需要加固或重新設置基礎才能保證建筑物安全使用。

擬擴建工程與一面原有建筑物連接，另一面與市政主路相鄰。協調現有環境因素與建筑物本身特點，如何加固地基滿足增層改造的要求是本工程最佳方案，筆者經多方比較現有的加固方案，最終采用擠密灌漿（CGS工法）加灌注樁后壓漿兩方面增加地基基礎承載力。

2 用料報告

根據原有地勘報告關于現有裙房及人防地下室對應勘察孔資料整理如下：

①雜填土厚1.8～2.3m，由粘土和粉質粘土組成，結構松散；

②粉質粘土，軟塑-可塑狀態，中等壓塑性土、層厚1.3～2.4m；

③粉土，飽水呈中密狀態， 中等壓塑性土，層厚0.7～2.4m；

④細砂， 呈稍密～中密狀態， 屬低等壓塑性砂土，層厚 2.2～4.5；

⑤中粗砂，呈中密～密實狀態，屬低等壓塑性砂土，層厚 2.7～5.6；

⑥礫砂，呈中密～密實狀態， 屬低等壓塑性砂土，層厚 3.2～6.2。

原有人防地下室結構為獨立柱形式，基礎為一柱一樁，樁為人工挖孔樁，樁端持力層為中粗砂，樁長大于4.5m，樁徑0.8m，樁低擴大到1.2m。上部柱子為0.8×0.8m方柱。因柱子的尺寸小于樁的尺寸，該基礎沒有設置承臺。地下室底板底面在地面以下5.4m，落在粉質粘土或粉土層上，該層承載力較低，壓縮模量較高，底板荷載通過構造板傳遞各樁基，由樁承擔承載力。

3 擠密灌漿法的運用

筆者根據地質條件和建筑物構造特點，施工環境因素，設計采用擠密灌漿（CGS工法）和灌注樁后壓漿工藝進行施工。擠密灌漿工藝補強本工程地基的優勢體現在，注入材料結石體壓縮模量最接近原有樁基壓縮模量，使本工程建設及使用過程中相對沉降變形最??；注入可控性強，漿液基本不會流失；對地基土的擠密效果顯著，極大提高原有地基介質的承載力，所形成的復合地基承載力更高，壓縮模量更大；在整個施工過程中沒有噪音、振動等對周邊環境及建筑物的不良影響[1]。

設計參數為在現有底板下按照2m正方形布置擠密灌漿孔，樁端進入中砂0.2m，灌漿后形成樁徑大于0.4m的豎向增強體；同時在人工挖孔樁周邊設置4根注漿管，對樁端持力層進行后注漿加固，人工挖孔樁樁底上部注漿管上部采用擠密灌漿工藝，封堵上部注漿管與地基介質間隙，使樁底持力層注漿擴散半徑大，減小向上冒漿；樁基周邊的擠密灌漿孔形成的豎向增強體與原有樁基固化形成整體，達到增加樁徑的目的[2]。

通過上述設計補強方案，地基基礎可在以下三方面提高承載力，首先底板自承重：即通過擠密灌漿加固粉質粘土、粉土和細砂 形成復合地基，承擔底板荷載；其次灌注樁后壓漿：通過壓入水泥漿固化礫砂層，提高樁基持力層承載力，達到提高樁承載力的目的；最后是增加樁徑：原有地基沒有設置承臺，底板為較薄的構造板，增加樁徑可以提高樁的承載力，同時相當于增加承臺，降低底板彎矩。

4 方法及配比

擠密灌漿是將極稠的漿液（塌落度在2.5～7.5cm范圍內的低流動性，類似混凝土的膏體漿灌漿材料）以非置換形式壓入地基， 形成球節圓柱狀漿泡體的同時，向四周壓縮強化周邊土體，使得周邊地基密實度增加、滲透性減小。擠入灌漿材料結石后形成的樁體（簡稱CGS樁）或CGS灌漿形成的增強體兩種形態，使承載力大幅提高，是一種加固效果突出的灌漿工藝。本工程具體施工參數如下：

①底板2m正方形均部CGS樁，進入礫砂層頂部0.2m，上部與原底板相接。平均樁徑不小于400mm。

②原有人工挖孔樁周圍布置4根CGS灌漿孔，CGS灌漿進入距離樁端底部2m處，并在CGS樁下部設置2m注漿管。

③擠密灌漿全部采用塌落度小于50mm的特殊混凝土膏體灌入。

④CGS樁采用分段注入，按照每米3段即33cm每段從孔底向上分段施工。

⑤補強CGS樁采用定量、定壓雙控法進行控制，以定量為主，定壓為輔，最大注入壓力為：人工挖孔樁周圍注入壓力不大于5MPa，地平樁注入壓力不大于3MPa。

⑥后注漿鉆孔與CGS注漿孔同時安放在同一孔內，后注漿管直徑為1.5英寸（1英寸≈2.54厘米），壁厚大于1.5mm無縫鋼管。注漿管底部設置為花管噴頭。長度2m，出漿孔徑5～8mm，間距100mm，十字軸對稱布置間隔50mm，端部出漿孔與注漿管底距離為30～50mm。出漿孔預先插入長桿圖釘封堵，外纏膠帶固定。注漿管底部焊死。

⑦后注漿注漿管深度大于原有灌注樁2m，通過注入孔投入高度不小于2m的中粗砂，以確保注漿通道暢通，不被先前施工的CGS樁堵住。

⑧該注漿孔進行擠密灌漿，起始深度為原有灌注樁樁底深度，施工參數如③④⑤條所示。

⑨當擠密灌漿材料強度達到70%以上時，對注預留注漿管進行灌漿，漿采用42.5硅酸鹽水泥、水灰比：0.45～0.8、注漿壓力1.2～3MPa，穩定維持時間10～15min，每灌注樁根樁水泥用量設計為 3.5～5.5t。

⑩注漿終止條件

a注漿量超過設計值上限，注漿壓力達1.2MPa。

b注漿量不小于設計值下限且注漿壓力超過5MPa。

？輥？輯？訛注漿操作要求

a注漿管加工時一定要逐根檢查，防止管內有雜物及管子破損裂縫。

b注漿管所有焊接作業不得焊透，以防滲漏。

c注水泥漿前要先用清水打通注漿通道，注水暢通后再注水泥漿。

d注漿用水泥漿必須過篩，防止雜物堵塞出漿孔。注漿前根據水泥用量、水灰比要求，計算出加水量，配置的水泥漿。

？輥？輰？訛液攪拌時間不少于3min。注漿流量為50L/min。當注漿壓力長時間低于正常值或地面出現冒漿，改為間隔注漿，間隔時間為30～60min。或調低漿液的水灰比。

？輥？輱？訛施工應嚴格控制鉆孔深度，與原有灌注樁深度相匹配。

擠密灌漿處理完后，對本工程進行鉆探取芯法檢測；取出的混凝土試樣結構緊密，完整連續，經評定可以保證加固效果滿足，3年后回訪，該建筑物已經成為集洗浴、旅店、健身館于一身的高檔休閑中心。地基基礎加固滿足設計使用要求，該工程也得到業主及參建單位的認可，為擠密灌漿在增層改造地基基礎加固工程中積累了經驗。

【參考文獻】

【1】劉勇. 擠密灌漿法（CGS）在大型排水泵站地基托換工程中的應用[A]. 中國水利學會地基與基礎工程專業委員會.中國水利學會地基與基礎工程專業委員會第十一次全國學術技術研討會論文集[C].中國水利學會地基與基礎工程專業委員會，2011：6.

【2】劉衛東，裴章勤. 防滲堵水的新方法——擠密灌漿法[J]. 鐵道建筑，1984（02）：27-31.