深厚軟弱雜填土地基注漿加固處理技術研究

孫建華

摘要：進行房屋深厚雜填土軟弱地基處治時，借鑒已有成果及經驗，結合工程現場實際，合理選擇了壓力注漿法的處理方法，使處理后的地基滿足了建設工程的各項要求，文中對本項目的壓力注漿法處治地基技術進行了總結，對類似軟弱地基的處理有一定的實用意義和參考價值。

Abstract： When dealing with the deep miscellaneous fill weak foundation， the existing results and experience are use. Combined with the actual situation of the project site， the treatment method of pressure grouting method is reasonably selected， so that the treated foundation meets the requirements of the construction project. In this paper， the pressure grouting foundation treatment technology of this project is summarized， which has certain practical significance and reference value for the treatment of similar weak foundation.

關鍵詞：軟弱地基；雜填土；壓力注漿法；質量檢查

Key words： weak foundation；miscellaneous fill；pressure grouting method；quality inspection

中圖分類號：U416 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）30-0129-03

0 引言

堅固的地基是確保各種建（構）筑物安全使用的基要保障。而我國幅員遼闊，各區域的地質條件復雜多變，因地基軟弱而導致建（構）筑物下沉、開裂甚至倒塌的事故層出不窮，對人們的生命及財產安全造成巨大損失，因此，解決好軟弱地基的問題，無疑具有現實意義。軟基處理的技術手段較多，但通常都具有工期長、施工復雜、成本高等不足之處。經過我們的研究，表明采用注漿動法為在施工成本、工期及施工操作方面均具有明顯優勢，將具有充填及膠結性能的水泥及添加劑加水拌制成漿源，采用泵壓作為動力源，用壓漿設備把漿液壓入軟弱地基的巖土中，漿液通過滲透、填充及擠壓等方式于地基巖土中擴散，當漿液凝固、硬化后，將松散巖土膠結成結構較密實、承載強度大的整體，從而達到上部建（構）筑物對地基的承載要求。

1 工程概況

石家莊供電段涉縣車間既有庫房改造的地基承載力不足。在工程前期調查階段，向涉縣供電車間的相關人員對擬建本房屋所在位置的地質情況進行了詢問了解。得知，此擬建房屋所在位置起初為自然形成的一處深坑，坑深約為十幾米。后經新建涉縣供電車間用建筑垃圾及生活垃圾的回填，方形成與周邊地勢齊平現狀地貌。

該工程委托邯鄲市金地工程勘察有限責任公司做了《工程地質勘察報告》。報告說明此地塊位于太行山脈涉縣盆地山前階地，場地地形基本穩定，其地基土承載力特征值及變形參數如表1所示。

依據《工程地質勘察報告》所示地基地質情況分析，該房屋工程基坑在自然地坪面以下7.3m內所回填的松散雜填土不能作為房屋工程的地基使用，該雜填土無工程意義，更不能滿足該工程地基承載力特征值的要求。故該地基需進行地基處理，以提高地基承載力，改善其變形性質或滲透性質，才能滿足本工程地基承載力特征值的要求。地基處理就是為而采取的人工處理地基的方法。

2 基坑周邊地形條件

在擬建房屋位置上基坑已進行開挖；基坑長14m，寬9m，深4m；由于受自然條件的限制，緊鄰擬建房屋基坑南側的狹小道路為通往涉縣供電車間的唯一通道，不可中斷通行，本擬建房屋南側外墻距道路僅為2m，此側的基坑采用深基坑內由于作業面有限而不能安裝橫撐。采用錨拉支撐側立面的立壁支護方法保證深基坑不至于坍塌。錨拉支撐施工為在側壁面上間距1.5米垂直打入20a工字鋼長。柱樁一端打入基坑底以下1.5米，另一端用拉桿與遠處錨樁拉緊，擋土板采用鋼模板。

3 地基加固處理擬選方案

依據地質勘察報告，結合本工程的實際情況和各種地基處理方案在本項目的適用情況。擬定了此房屋工程地基處理的幾個施工方案并進行了所需地基處理費用、工期、質量保證等方面的評比。

3.1 方案一

首先考慮采用換填墊層法。換填墊層法就是挖去地表淺層軟弱土層或不均勻土層，回填堅硬、較粗粒徑的材料，并夯壓密實，形成墊層的地基處理方法。根據地質勘探報告，本工程需挖填基坑土方深度為7.3+0.3=7.6m。如果采用換填墊層法，本工程需換填土方（14m×9.6m×7.6m）約為1021m3。本工程基坑換填土方需費用為177327元。另外，進行換填的基坑開挖深度達7.6m，預估基坑防護費用增加21萬元，換填總費用近40萬元。

可見采取換填進行地基處理的費用過高，施工工期約為30d，且施工質量控制點多。土質、回填土分層回填厚度、夯實機械的選擇、回填土壓實系數、密實程度、施工人員的技術水平等各方面控制難度大。施工完畢后也很難保證該工程地基土承載力特征值能滿足100kPa的要求。相對于本工程100m2的房屋來說地基處理工程費用過高，工期長。綜合以上所述，換填的地基處理方案不適合本項目。

3.2 方案二

打樁處理地基法。打樁法分為多種樁，經綜合分析，本項目適用灰土擠密樁法和水泥粉煤灰碎石樁。灰土擠密樁法是利用橫向擠壓成孔設備成孔，使樁間土得以擠密。用灰土填入樁孔內分層夯實形成灰土樁，并與樁間土組成復合地基的地基處理方法；水泥粉煤灰碎石樁是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂等混合料加水拌和形成高黏結強度樁，并由樁、樁間土和褥墊層一起組成復合地基的地基處理方法。

結合本工程實際情況，各種樁施工要伸入到第一層雜填土7.3m以下第二層黃土狀粉質黏土以內，樁身長至少為7.3m。施工工期約為30d。

如果采用水泥粉煤灰碎石樁法，基坑范圍內（14m*9.6m）約打樁為直徑1m深7.3m的樁6個。經過與河北京鐵勘測設計院有限公司相關技術人員的詢價分析得知，每個樁需工程造價費用32000元左右。本工程如采用水泥粉煤灰碎石樁共需費用為19.2d萬元；采用灰土擠密樁法施工費用為17.3d萬元。

可見采用打樁法地基處理方案不僅施工質量控制點多，水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂回填土分層回填厚度、夯實機械的選擇、回填土壓實系數、密實程度、施工人員的技術水平等各方面控制難度大。且相對于本工程100m2的房屋來說地基處理工程費用過高，工期長，成本大。

3.3 方案三

水泥注漿施工。所謂注漿施工就是在《建筑地基處理技術規范》（JGJ79-2002）中的高壓噴射注漿法。用高壓水泥漿通過鉆桿由水平方向的噴嘴噴出，形成噴射流，以此切割土體并與土拌和形成水泥土加固體的地基處理方法。

以往施工成果及資料表明，壓力注漿法對于處理此類雜填土的效果明顯，能滿足設計要求，預估本項目壓力注漿法施工總費用7.3萬元，工期9d。

可見壓力注漿法施工簡便、工期短、費用低，且處理效果好，相對其它處治方案而言，具有無可比擬的優勢。經綜合評估，本項目決定采用壓力注漿法進行地基處理。

4 注漿加固法關鍵施工技術

該工程地基處理施工方案為，基坑開挖長14m，寬9m深至自然地坪面以下第一層土4m位置止。根據《工程地質勘察報告》所示，到第二層黃土狀粉質黏土頂面還有7.3m-4m=3.3m的雜填土層。要求全部采用注漿加固處理。根據現場實際情況，要想全部加固密實達到該工程地基土承載力特征值能滿足100kPa的要求。首先要在基坑長14m，寬9m深至自然地坪面以下第一層土4m深坑底平面上現澆厚200mm的C25混凝土墊層。待混凝土墊層達到設計強度后，在混凝土基坑底板上鉆孔。然后安裝注漿管道噴射注漿。

注漿工藝流程：澆筑混凝土墊層→混凝土墊層底板鉆孔→基坑底板下土鉆孔→安裝貫入注漿管道→封口→試注漿→正式注漿。

4.1 注漿材料選擇及注漿參數的確定

4.1.1 注漿材料的選擇

由本項目為雜填土的地質條件及工程本身的性質，根據以往工程實踐經驗，采有壓注純水泥漿液。

4.1.2 漿液擴散半徑

漿液擴散半徑（r）是一個重要的參數，與容許注漿壓力、注漿布孔方式相互聯系，其與地基土體的滲透性等相關。但本項目為不均勻、各向異性的雜填土，有些部位為集中為空隙較多的建筑類砼棄碴，有些部位則為粘土為主。故無法通過理論計算確定擴散半徑，選取某部位作現場注漿試驗也不能代表全部地基。

故按地質擴散半徑最小的粘土集中部位確定本項目的漿液擴散半徑，以確保地基注漿各部位的質量達到目標要求。借鑒以往工程經驗，擴散半徑r值為1.0m。

4.1.3 注漿壓力

注漿壓力是給予漿液充填、擴散的能量，壓力大時，擴散半徑大，有助于提高土體強度，但壓力超過地層的自重及強度時，則會導致地基破壞，所以注漿壓力以不能使地層結構破壞為原則。

4.2 壓力注漿施工技術關鍵

4.2.1 水泥漿的拌制要點

①對場水泥進行檢驗，不符合要求的嚴禁使用。 ②水泥漿隨拌隨用，當水泥漿因長時間放置而初凝后，不得再用于注漿作業。③所用水泥漿要充分拌制均勻，每罐水泥漿的拌制時間不能低于10min。且進注漿過程中，持續對漿液進行輕度攪拌，以避免漿液沉淀離析。④壓注的漿液要利用篩網過濾，以防止大顆粒堵塞噴嘴。

4.2.2 基坑頂面設置混凝土墊層

因雜填土松散，土層結構疏松、孔隙率大，為避免壓漿時漿液從地基頂面冒出而影響注漿效果。采取基坑底平面上現澆厚200mm的C25混凝土墊層將土層表面封閉。為了保證墊層的澆筑厚度，先測量放線，以做好的灰餅為標準，用刮尺刮平，作為澆筑混凝土墊層厚度的標準，標筋間距為2m，呈梅花狀布置，混凝土采用現場攪拌機攪拌。墊層頂面采用打拖板找平、拖光。混凝土墊層澆筑完后覆蓋塑料薄膜養護，待澆筑24h后，進行澆水養護。每天不少于2次，養護時間為7d。

4.2.3 注漿孔布置方式及混凝土墊層底板鉆孔

注漿孔的孔距（L）主要根據漿液擴散半徑（r）而定，其取值范圍在r≤L≤2r，合理選擇孔距對確保工程質量及降低造價很重要，本項目施工的孔距為1.55m，梅花形布設，排距為1.0m，具體布置如圖1所示。

在鉆孔前根據實際尺寸首先測量出鉆孔位置，畫出鉆孔點位置布置圖，并依圖中鉆孔點編號依次進行鉆孔，鉆孔位置見鉆孔布置圖。鉆孔采用臺式鉆鉆孔，孔徑為200mm、孔深為混凝土墊層厚度200mm。孔距為1.55m，呈梅花狀布置，共計77個孔。

4.2.4 基坑底板下土鉆孔

注漿孔鉆孔采用MDL-120DI型鉆機（錨桿鉆），錨桿鉆機進場后采用16T吊車由地面吊入基坑內進行鉆孔，鉆機鉆孔時先調整好機械位置，安裝錨桿鉆機用水平尺調平錨桿鉆機，以保證鉆孔不偏斜。安裝完后要經過技術人員的檢查驗收后方可開機鉆孔，使鉆頭對準混凝土墊層孔洞位置，然后開始加壓施鉆。錨桿鉆機鉆孔工具采用麻花鉆頭鉆進，邊鉆邊注水，時常保持孔內水滿。鉆孔直徑為200mm，按設計深度鉆孔。

鉆孔完成后將基坑內錨桿鉆機吊出運走。

4.2.5 安裝貫入注漿管道

注漿管道采用普通焊接鋼管（Φ32），鋼管單根長4.2m，入孔內4m外漏0.2m，在外漏頂端焊接絲頭，為了方便注漿軟管道連接，然后把入孔下端封死，并在入孔下部3m開小孔，直徑為0.8cm，間距為150mm左右，這樣能使水泥漿均勻注入基坑下土質內，為也不讓土質泥漿流入注漿管道內，注漿管道在放入鉆孔內前先用塑料薄膜包住嚴實，注漿加壓時，塑料薄膜會在加壓的水泥漿注入內自行崩開，水泥漿就會噴出。

4.2.6 封口

為了不使水泥漿從注漿管道周圍溢出，采用較稠水泥漿和速凝劑在混凝土墊層孔洞口把注漿管道頂部周圍封死，待較稠水泥漿凝固后開始注漿。

4.2.7 試注漿

調制注漿用的水泥漿液。水泥采用太行山P.C42.5復合硅酸鹽水泥。水泥漿規范要求：

①漿液配比：水泥漿以濕磨水泥漿液為主，漿液水灰比（重量比）采用2：1、1：1和0.6：1三組配比，開鉆時水灰比采用2：1。②變漿條件：當灌漿壓力保持不變而注入率持續減少時或注入量不變而壓力持續上升時不得改變水灰比，當某級漿液注入量達到300L以上或灌漿時間已達1小時，而灌漿壓力和注入率均無改變或改變不顯著時，應改濃一級的水灰比漿液。當注入率大于30L/每分鐘時視具體情況可越級變濃。

試注漿前安裝水泥漿攪拌罐和注漿機。

試注漿時采用水泥漿水灰比為2：1，注漿機上壓力表壓力指數為1.5MPa。

注漿壓力國內沒有相應技術標準，參照美國ASCE規定的標準，通常將注漿壓力設定為上注漿底部的上覆土自重的兩倍左右。

4.2.8 正式注漿

正式注漿采用水泥漿水灰比為2：1，即1m3水加入500kg水泥，產生水泥漿為1.17m3，密度為1.29kg/L。注漿機上壓力表壓力指數為1.5MPa，注漿時應時刻關注壓力表壓力指數，必須達到要求壓力指數時才可以更換下一個注漿管。在采用設計壓力注漿時，部分孔洞的鄰孔發生冒漿現象，將注漿順序改為跳孔注漿，或是暫停注漿，待漿體適當固結后再進行注漿。

5 效果檢測

壓力注漿屬隱蔽工程，注漿的施工要嚴格按照規范及設計要求進行，以確保注漿工程質量。完成注漿后需采用一定的質量檢查方法進行檢查注漿工程的施工質量，評價達到的處理效果。采取了適用于本項目的鉆探法及觸探法進行質量檢查。本項目鉆探檢驗孔3個，水泥結石體巖芯完整性較好，可看出漿液膠體對土層孔隙的填充密實，注漿處理使地基的物理力學性質得到很大改善。經原位觸探檢查了9處，結果表明注漿處治后的地基承載力最低值為198kPa，最高值為263kPa，平均值為236kPa，滿足了本項目對地基承載力大于100kPa的要求。

6 結束語

進行軟弱地基進行處治的方法有很多種，換填墊層、袋裝砂井、高壓旋噴樁、粉噴樁、碎石（或灰土）擠密樁、強夯等。但壓力注漿法具有其它處治方法無法比擬的優勢，該方法能與軟弱土體膠結成強度高、滲透性小的結石體，且施工簡便、取材容易、成本低、對環境污染等優點，故在軟弱地基處理時可優先考慮壓力注漿法的適用性，但在使用壓漿法時需根據具體的地質情況、設計要求及施工條件等的不同進行注漿參數的確定及施工工藝的改進與調整，以在確保施工質量的同時，取得良好的經濟效益。

參考文獻：

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