建筑地基高壓旋噴注漿法的應(yīng)用研究

趙亮

（山西建工建筑工程檢測有限公司，山西太原 030006）

建筑工程施工實(shí)踐過程中，需要做好地基處理，避免出現(xiàn)多種問題，對建筑整體結(jié)構(gòu)造成不良影響。目前，地基處理施工技術(shù)比較成熟，怎樣以現(xiàn)實(shí)狀況為依據(jù)做出最佳地基加固處理方式的選擇，是該領(lǐng)域相關(guān)人員需要重點(diǎn)關(guān)注的問題。實(shí)際上，無論是地基下陷，還是地基裂縫等病害，其核心原因就是受到地基不均勻沉降的影響。最初高壓旋噴注漿是由日本研發(fā)的，將此法引入到我國建筑施工領(lǐng)域后，我國相關(guān)領(lǐng)域?qū)W者及施工人員結(jié)合實(shí)際工作，對其內(nèi)涵進(jìn)行不斷延伸，并逐漸形成具有特色的高壓旋噴注漿法，為有效處治建筑項(xiàng)目地基問題提供大量實(shí)踐依據(jù)。

1 高壓旋噴注漿法概述

高壓旋噴注漿指的是通過高壓水泥水泥漿噴射流切割地基土地，在高壓作用下使水泥砂漿能夠與地基有效結(jié)為一體，而且水泥砂漿凝結(jié)之后可以產(chǎn)生圓柱形狀的固結(jié)體，牢固附著在地基土上，進(jìn)而使地基結(jié)構(gòu)更具強(qiáng)度，從而發(fā)揮加固作用。選擇高壓旋噴注漿技術(shù)實(shí)現(xiàn)地基加固處理，同時(shí)也會(huì)增加該部分土體的承載力，最大限度避免其發(fā)生變形作用。在實(shí)際施工過程中，確定地基土層預(yù)定深度，充分利用鉆機(jī)，把注漿管埋置到預(yù)定深度的土層上，注意注漿管要裝配噴嘴裝置，這是因?yàn)樗嗌皾{需要通過噴嘴噴射到土層內(nèi)。作業(yè)時(shí)，合理控制噴射流速度，一般設(shè)定在20MPa～22MPa 為宜。噴射過程中，在高壓作用下，高速噴射流或產(chǎn)生較大的離心力，從而保證水泥砂漿能夠與地基土層的土顆粒充分混合。根據(jù)作業(yè)程序，一直噴射，直到形成圓柱形樁體結(jié)構(gòu)，當(dāng)直徑達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及要求后，即可停止噴射。結(jié)合地基實(shí)際情況，可利用三種形式的高壓旋噴注漿法。

2 工程實(shí)例

該建筑為雙層框架結(jié)構(gòu)，建筑面積達(dá)到1645m2，是某電力企業(yè)的輸配電配套設(shè)施所在地。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該建筑所在區(qū)域持續(xù)降雨時(shí)間集中在7—8 月，降水量比較大，導(dǎo)致該建筑地基土地受到雨水侵蝕。詳細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)，此項(xiàng)目地基發(fā)生了不均勻沉降問題，甚至變形較為嚴(yán)重，并有濕陷情況，這種情況導(dǎo)致建筑物墻體開裂，控制室地面下陷，最大下陷距離達(dá)到150mm。經(jīng)過現(xiàn)場詳細(xì)勘查，確定地基狀況，通過所得數(shù)據(jù)，對地基病害成因進(jìn)行分析，分析結(jié)果如下：

（1）該建筑物地基基礎(chǔ)比較薄弱，主要原因是地基地層土壤主要由兩種土構(gòu)成：一種是沖擊黃土，分布在下方，以黃褐色為主，分布狀態(tài)多為蟲孔，軟塑性比較強(qiáng)，層厚1.3～15m。對黃土含水量進(jìn)行測定，證實(shí)其平均含水量為28%；另一種是人工填土，分布在上層，土層厚度3.5～3.8m，主要為黏性土，含水量比較大，在地基沉降的過程中，人工填土主要呈軟塑狀態(tài)。

（2）通過分析認(rèn)為，該建筑物地基病害的主要成因是最初施工時(shí)為針對土質(zhì)情況進(jìn)行相應(yīng)改良，回填土選擇素填土和黃土，并且建筑物所處位置屬于填方地段。上述情況足以導(dǎo)致建筑地基施工不滿足設(shè)計(jì)要求，加之該建筑物所處區(qū)域年降水量大，降水集中，長期積水，而排水設(shè)施功能相對較差，無法及時(shí)排水，導(dǎo)致大量雨水滲入到該建筑物地基內(nèi)部，使土體的含水量明顯升高，長期受此影響，必然會(huì)導(dǎo)致地基結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不均勻沉降，引發(fā)地基問題。

在確定及研究項(xiàng)目地基病害主要形成原因之后，編制科學(xué)、可行的地基加固方案，在具體選擇何種施工方案時(shí)，需要對不同加固處理工藝進(jìn)行分析，主要包括注漿加固工藝、CFG 樁工藝及高壓旋噴注漿工藝。對比不同加固處理工藝的優(yōu)勢，能夠?yàn)楹侠磉x擇方案提供更多參考，見表1。

表1 三種地基加固處理工藝優(yōu)勢分析

分析完上述三種工藝的優(yōu)勢后，我們再來分析下三種工藝的缺點(diǎn)。本次地基加固處理要求比較高，對于注漿加固法而言，注漿加固法灌漿質(zhì)量稍差，因此不予選用。再來看看CFG 樁工藝，該法不適宜用在要求較高的地基加固施工中，經(jīng)過分析認(rèn)為此法同樣不宜應(yīng)用在本次施工中。高壓旋噴注漿法雖然土體固結(jié)表現(xiàn)良好，然而該方法的具體使用必須加強(qiáng)施工管理及監(jiān)督，從而才能夠保證施工效果符合規(guī)定要求，因而可能會(huì)增加額外支出。通過對上述方法的綜合比較，以及分析后決定選擇高壓旋噴注漿技術(shù)實(shí)現(xiàn)地基有效加固。

3 高壓旋噴注漿法施工要點(diǎn)

3.1 做好綜合分析

在進(jìn)行建筑地基加固處理時(shí)，如果最終確定選用高壓旋噴注漿工藝，首要條件是有軟弱地基需要被處理。具體到本建筑地基病害處理，結(jié)合建筑物實(shí)際情況，地基加固后，至少要達(dá)到墻體裂縫長度不再增加且深度不再加深，并且有效避免不均勻沉降持續(xù)進(jìn)展。根據(jù)實(shí)際需要，確定好施工方案，通過高壓旋噴注漿技術(shù)有利于將軟弱地基轉(zhuǎn)變成為符合地基，顯著提升地基結(jié)構(gòu)自身的安全性及穩(wěn)定性。

3.2 確定工藝參數(shù)

根據(jù)施工現(xiàn)場實(shí)際狀況，確定高壓旋噴注漿工藝參數(shù)。首先，明確旋噴樁的數(shù)量。本次地基加固選用95 根旋噴樁，其承載力達(dá)到180kN，樁長為6m，且樁徑不小于500mm，每根旋噴樁的距離控制在1.8m，樁端設(shè)置在黃土持力層，該層呈硬塑狀態(tài)。在本次施工過程中，每隔2 個(gè)樁放置1 根旋噴樁，也就是常說的“噴1跳2”，2 樁之間需要有一定的施工間隔期，一般為1 周。旋噴樁數(shù)量及施工方法確定后，需要配置水泥砂漿，選擇硅酸鹽水泥材料，至少保證強(qiáng)度在42.5 級。水灰比1:1.2。為保證水泥砂漿強(qiáng)度，本次地基加固處理在配制水泥砂漿時(shí)，加入適量水玻璃速凝劑，濃度控制在2.0%。接下來緊貼該建筑物墻面鉆孔，為嚴(yán)格控制鉆孔質(zhì)量，應(yīng)確定好鉆孔位置，偏差范圍必須控制在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，一般與設(shè)計(jì)值之間維持在±50mm，如果超過這個(gè)范圍，需要及時(shí)進(jìn)行糾正。

3.3 注漿、成樁

旋噴注漿作業(yè)時(shí)，應(yīng)該嚴(yán)格控制壓力和旋轉(zhuǎn)速度，本次施工設(shè)定在22MPa 和18r/min，具體注漿操作時(shí)順序?yàn)橛上轮辽?。噴嘴需要提升時(shí)，將速度和流量分別設(shè)定為25cm/min、80L/min。嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行注漿作業(yè)，噴射完畢后，結(jié)合實(shí)際噴射質(zhì)量，必要時(shí)要進(jìn)行復(fù)噴，復(fù)噴時(shí)可適當(dāng)加快速度。為防止最后的固結(jié)體出現(xiàn)不連續(xù)斷裂，需要多次卸管，并且保證搭接長度大于10cm。此外，為提升地基結(jié)構(gòu)的承載應(yīng)力，注漿到最后1m 時(shí)，應(yīng)該保證上端樁徑不小于50cm，而下端樁徑則不小于60cm。也就是說，注漿施工到最后時(shí)，需要在復(fù)噴時(shí)適當(dāng)擴(kuò)大上下端樁徑。為保證成樁施工質(zhì)量，本建筑物地基施工時(shí)需要停機(jī)后再供漿，為減少質(zhì)量問題，停機(jī)時(shí)在斷漿面上端及下端位置進(jìn)行重復(fù)搭接，并且合理確定搭接長度。由于本建筑地基土質(zhì)主要為黃土，容易出現(xiàn)濕陷，為避免噴嘴受堵，及時(shí)更換壓縮空氣旋噴管插管，更換后的插管壓力達(dá)到1.0MPa。這樣一來，不僅能夠降低堵管風(fēng)險(xiǎn)，還能顯著提升噴射作業(yè)效率，可謂一舉兩得。

4 總結(jié)

綜上所述，建筑地基沉降問題比較普遍，對建筑整體結(jié)構(gòu)造成一定影響，在實(shí)際工作中，必須高度重視地基加固，然而可用的加固方法相對偏多，所以應(yīng)該結(jié)合實(shí)際狀況，正確選擇加固方式。高壓旋噴注漿法被廣泛運(yùn)用到建筑地基沉降問題處理中，對于地質(zhì)狀況比較復(fù)雜的軟弱地基，或者持力層埋深大、地基承載力要求高的建筑，高壓旋噴注漿法均能發(fā)揮良好的加固作用。結(jié)合建筑工程實(shí)例，對高壓旋噴注漿法的具體應(yīng)用進(jìn)行探討和總結(jié)，結(jié)果證實(shí)，高壓旋噴注漿法是一種高效、可行的地基加固處理方法，可在類似建筑工程中加以推廣。