濕陷性黃土地區高壓噴射注漿法地基加固 的施工控制

李利平 羅 斌

（大秦鐵路股份有限公司太原地區工程建設指揮部， 山西 太原 030000）

1 高壓噴射注漿法的概念及作用機理

1.1 定義

高壓噴射注漿就是利用鉆機引孔，待成孔后將帶有噴嘴的注漿管插至鉆孔的設計高程處，然后利用高壓設備加壓使漿液成為20～40Mpa 的高壓射流，從噴嘴中噴射出來剪切破壞土體。當能量大，速度快、成脈動狀的噴射流的動壓超過土體結構強度，土粒便從土體上剝落下來，隨著漿液冒出漿面（俗稱冒漿），大部分土粒在高壓射流的沖擊力，離心力及重力等作用下，與漿液攪拌混合，并按一定的比例有規律地重新排列。

1.2 作用機理

由于高壓射流是高能高速集中和連續地作用在孔壁土體上，沖剪應力和沖蝕作用等多種因素總是同時集中在漿土接觸界面發生效應，因此，該流體具有沖擊切割破壞土體并使漿液與土粒攪拌混合的作用。單管噴射注漿法以漿液作為噴射流；雙重管噴射注漿法也是以漿液作為噴射流，但在其外層包裹著一圈空氣流形成復合噴射流；三重管噴射法注漿，結合水氣形成復合噴射流并注漿充填鏤空區域；多重管噴射注漿法是高壓水射流把土體沖走以漿液填充。以上四種注漿法所使用的漿液都與土粒混合后的隨時間增長逐漸凝固硬化。

2 工程概況

某建筑位于山西省太原市境內，于1984 年12 月竣工，結構形式為砌體結構，基礎類型為筏板基礎，地基采用三七灰土換填。建筑為地上四層，首層為車庫，二至四層為辦公樓，建筑面積約2890m2。2017 年3 月，該樓墻體出現整體傾斜、裂縫，地基表現為不均勻沉降及變形不規則發展，安全等級為Csu 級。實測發現該樓所在的院內及樓層地面下有多個防空洞存在，洞內有大量積水，地下水平水期水位位于自然地表下7.80m～8.50m，水源為大氣降水及側向徑流補給，由于防空洞長時間被積水浸泡，存在坍塌風險。同時該建筑基礎下及周圍分布著大量管線，增加了施工難度。試驗表明土壤具有微腐蝕性及濕陷性[6]。

3 加固方案

3.1 加固工藝確定

根據現場檢測結果，由于該建筑位于繁華市區地段，周圍建筑物密集、施工場地受限，為減小加固施工對臨近建筑物及周邊居民的影響，對該房屋地基采用高壓旋噴樁進行加固，施工工藝采用雙重管法高壓噴射注漿，即為鉆孔、貫入噴射注漿管至孔底設計標高后噴射注漿，當壓力流量達到規定值后，隨即旋轉提升注漿管，進行自下而上噴漿。水泥采用P042.5 普通硅酸鹽水泥，泥漿水灰比1.0，每延米參考水泥用量250kg～350kg，提前1 小時配置，加固前應先進行引孔施工（孔徑不小于70mm），穿透既有建筑基礎及灰土墊層，同時在施工完成后應對引孔造成的孔洞進行恢復（可采用灌漿料摻加微膨脹劑進行填孔）。

3.2 方案實施

按照設計文件，編制實施性施工組織設計，并結合實際情況調整樁位布設圖。同時在進行高壓旋噴樁施工過程中，在房屋重點部位設置觀測點，對房屋沉降及土體位移實行動態監測。

圖1 施工流程圖

本次加固設計試樁78 根，每條縱軸6 根，樁長18m（樁端到達第四層粗砂層），樁徑600mm，樁頂標高位于基礎底部，具體點位如圖2 所示，圖中虛曲線部分表示基礎下部的2 條防空洞，○o 為防空洞加固注漿孔，間距不小于2 米。施工時先進行建筑基礎加固，打樁機共兩臺，采取間隔性作業。基礎加固完成后由南向北逐段對防空洞灌漿填筑，為保證加固效果，灌漿需連續進行。

圖2 樁位布置圖

在整個加固周期內，每天對建筑物變化進行觀測，主要觀測設施為：全站儀一臺，對建筑整體垂直度及結構的南、北立面相對沉降進行觀測；電子水準儀2 臺（精度可估讀至0.01mm）、眼白水平標尺（精度+0.08mm）,對建筑物的絕對沉降值進行觀測。基準點布置按照《建筑變形測量規范》（JGJ8-2016）穩定、易保存的要求，結合實際情況在周邊區域共布設6 個淺埋鋼管水準基點，編號依次為（J1、J2、J3）兩組，各組成閉合環，相互校核；依據圖紙及現場實際條件，分別在該建筑結構南、北側柱（墻）布置沉降觀測點4 個，轉點2 個，具體如圖3 所示。

圖3 監測點布設圖

根據《建筑變形測量規范》（JGJ8-2016）要求，建筑物沉降變形的穩定標準應由沉降量～時間關系曲線判定。當最后100d 的沉降速率小于0.01～0.04mm/d，認為變形進行入穩定階段，結合本地區地基土壓縮性能，本工程取沉降速率小于0.04mm/d 即為穩定。

4 過程質量控制

（1）本工程屬于特種工程，故作業前須做好各項準備工作，首先對作業人員就施工工序的操作要求及質量標準進行技術交底；其次，做好設備檢修工作，確保施工過程的連續性。

（2）嚴格按照設計文件，做好各類原材料的檢驗及砂漿的配合比試配工作，考慮到地質勘探結果的不完善性，應預先進行試樁試驗，根據結果，及時調整砂漿配合比。

（3）施工時，應先進行地基加固，后進行院內防空洞的處理，防止因先填充防空洞引起水位上升，非飽和地基土受到成片連續浸泡，最終在負載情況下產生濕陷。

（4）由于地下管線較多，施工前應核實建筑周邊地下管線位置，拆除所有樁位的管道，避免施工程中既有管線的破損，施打位于暖溝內的試樁時，須做好跑漿防護措施，防止隔空打樁。

（5）施工過程中注意控制施工順序與施工速度，采取間隔、間歇性施工，確保10 米范圍內只有一根試樁施工，待成樁五天后再進行臨近樁位施工，或者在漿液中摻加速凝劑、早強劑等，避免集中施工或者施工速度過快引起建筑附加沉降。

（6）本項目基礎形式為筏板基礎，打樁需破除筏板。鉆孔前可用鋼筋掃描儀對板內鋼筋定位，盡量保證施工時不切斷鋼筋，如必須切斷，須采用高一規格的鋼筋復原。

（7）注漿至樁頂標高時，對此位置向下2.0m 范圍內的孔位復噴一次，確保試樁與灰土底部充分結合；試樁垂直度的允許偏差不大于1%，樁位偏差不得大于50mm，28 天齡期的樁身無側限抗壓強度不宜低于8MPa。

5 結論與展望

（1）本項目在對樁基抽檢時發現個別試樁存在縮徑、空洞現象，分析可能是由于注漿參數問題及地下防空洞的存在導致的，更加印證了成樁質量檢驗的必要性。

（2）位于濕陷性黃土地區的建筑基礎加固，須嚴格控制打樁過程場區積水量和砂漿配比，避免施工擾動，造成二次沉降。

（3）施工監測與高壓噴射注漿法相輔相成，能夠及時發現問題，彌補不足。