注漿加固法在房屋建筑地基加固工程中的應用

翟晉冬 （山西西山金城建筑有限公司，山西 太原 030000）

隨著國內科技及經濟水平的高速發展，城鎮化進程快速推進，房屋建筑工程的建設數量層出不窮。地基工程作為房屋建筑工程的重要組成部分，其建設可靠性關乎整個房屋建筑工程的安全性。由于地質條件等外界因素的影響，地基承載力不足是房屋工程建設過程中常遇到的問題[1-3]。因此，采用各種加固方法是提升軟弱地基承載力的重要方法。

注漿加固法是一種可以不對已建工程進行大面積拆除而對地基實現快速加固的方法，具有經濟成本低、施工質量高的特點，故成為解決地基承載力不足的常用手段。該技術的工藝原理是利用加壓設備將流動性的水泥漿液注入土體內部，填充土體空隙，進而達到提升土體強度的目的[4-7]。本文結合實際工程具體闡述了注漿加固法的工藝原理，詳細介紹了該技術的工藝流程及技術要點，追蹤監測了該技術的施工效果，并對該技術的未來發展提出一定的建議。

1 工程概況

某高層建筑上部結構28層，采用框架結構；下部結構2層，供地下車庫使用。占地面積6000m2，建筑面積12400m2。基坑為不規則形狀，開挖深度約10m，支護結構設計方案為SMW 工法樁。該建筑周邊存在正在建設的基坑及住宅，地基處理過程中不得影響其他構筑物的變形。結合工程前期的地質勘查資料，該建筑物地下土層自上而下主要為素填土、黏性土、淤泥質土及粉質砂土，各土層性狀的描述具體如下：

（1）素填土：顏色為棕紅色、褐黃色，結構相對松散，工程狀態較差。

（2）黏性土：顏色為棕黃色，可塑狀態，壓縮系數為0.35MPa-1，屬于中等壓縮狀態，液限指數范圍為0.16～0.54。

（3）淤泥質土：顏色為棕紅色，屬于軟塑～流塑的狀態，具有臭味，工作性能較差。

（4）粉質砂土：顏色為棕紅色，局部為可塑狀，壓縮系數為0.21MPa-1，屬于中等壓縮狀態，液限指數范圍為0.06～0.21。

由于施工方未按照原先要求對土體進行分層夯實處理，導致未投入使用，房屋建筑周邊出現了地基輕微沉降的現象，為了避免地基進一步沉降，對整個房屋建筑地基進行加固處理。結合實際情況及多方意見，采用注漿加固法對該地基進行加固處理。

2 注漿加固法工藝原理

注漿加固法是利用加壓設備將水泥漿液在高壓條件下注入土體內進而提升土體強度的一種施工方法。實際施工過程中，土體強度的提升主要來自兩個方面：一方面，水泥漿液與土體中具有一定活性的介質進行水解及水化反應，結合團粒化作用及凝硬反應最終形成高強的固體，填充土體內部的空隙，進而提升土體強度；另一方面，注漿壓力及注漿材料提升土體中空隙水壓力，降低孔隙率，提高了土體的壓實度，進而提升其強度。綜上，注漿加固法提升土體強度的增強機理主要為水泥漿體自身硬化及土體壓密的雙重作用機理[8-10]。

3 注漿加固法施工

注漿加固技術施工工藝流程主要包括：準備工作、測量定位放線、開孔及沉管、水泥注漿四個工藝環節。其中，準備工作包括場地清理、水泥漿液制備；測量定位放線包括設備就位及鉆孔的定位放線；開孔與沉管包括鉆孔的開設及沉管的下沉；注漿環節包括外圍孔注漿及中間區域注漿兩個工序，具體施工工藝流程圖如圖1所示。

圖1 注漿加固法施工工藝流程圖

3.1 注漿材料的制備

注漿材料優選和配合比合理設計是保障注漿液順利注入并提升加固質量的前提。實際施工時，優質的水泥標號、水膠比、漿液流動度、凝結時間均是提升注漿效果的保障。首先，對建筑物周邊的施工場地進行清理；其次，采用水泥等級為P·O 42.5的普通硅酸鹽水泥，對水泥性能（初凝時間、終凝時間等）進行嚴格的檢查，檢查合格后方可運輸至施工現場；最后，為了保障水泥漿液的加固效果，將水泥注漿液的水灰比設置為1.0、初凝時間為1.5h。制備水泥漿液后嚴格按照規范要求對水泥漿液的性能（流動度、坍落度等）進行檢查，待驗收合格后方可注入土體中。

3.2 測量定位放樣

本工程中施工技術人員利用全站儀對注漿孔進行放線定位并及時進行編號登記，各個注漿孔間的間距設置為1.5m；本工程實際施工時，地基梁及柱周邊的注漿孔采用對稱方式布置，且注漿孔距離地基梁和柱的距離為1m。

3.3 開孔與沉管

由于本工程的建筑面積較大，開孔及沉管過程中采用水鉆對地面進行開孔，采用挖掘機將鋼管壓入土體中的設計深度。待沉管完成后，采用高強堵漏劑封堵鋼管與洞口間的縫隙，防止注漿過程中產生漏漿的現象。

3.4 注漿

本工程實際施工過程中采用的注漿機型號為ZKJ-38/100單液型注漿機，其出漿口安裝有壓力表，注漿機壓力可調節范圍為0.1MPa～0.6MPa。注漿管為直徑32mm、長度2m 的鍍鋅鋼管，頂部設置有止回閥。首先，在加固區域外圍設置2 排孔注漿以形成圍幕層；然后，對圍幕層內部的中間區域進行注漿，注漿時采用隔孔跳打的方法進行，相鄰孔之間的注漿時間間隔不超過3h。為了保障土體被充分加固，各個注漿孔需在第一次注漿液初凝之前及時進行二次補漿。

4 注漿加固法關鍵技術要點

根據實際工程中注漿加固技術的施工經驗，施工過程中必須注意的關鍵技術要點包括注漿液制備、注漿壓力設置、注漿點位設置及注漿量。

4.1 注漿液的制備

通常情況下，注漿液是以水泥為主的懸濁液；如果其防滲要求較高時，需采用水玻璃與水泥的混合液作為注漿液；在加固黏土地基時漿液的初凝時間宜控制在1h～2h。此外，在優選原材料的過程中，必須注意材料和外加劑的環境效益，減少注漿液對土體及地下水的不良影響。

4.2 注漿壓力的控制

對地基進行注漿加固施工過程中，注漿壓力對于注漿效果具有十分顯著的影響。如果壓力不足，注漿液難以注入土體；如果壓力過大，導致注漿孔周邊土體隆起，進而對既有結構造成不良影響。因此，實際施工過程中必須嚴格控制注漿管的注漿壓力，同時，在注漿液初凝之前，應該采用原注漿壓力進行水泥漿的二次注漿。

4.3 注漿點位設置

由于注漿點數量較多，因此，應該根據地質參數及加固深度設置注漿點的深度及間距，通常注漿點間的距離不宜超過2m，但也不宜小于1m。此外，施工過程中應該預先在加固區外圍進行注漿，形成注漿帷幕；然后，在中部區域采用跳孔注漿的方法進行注漿。

4.4 注漿量及注漿速度

實際施工過程中，必須注意點位的注漿量及注漿速度，注漿液過少不足以提升土體強度，過多造成土體污染以及周邊構筑物的變形隆起。

綜上，注漿加固法實際施工過程中，必須嚴格把控注漿液的質量、注漿過程中的壓力、注漿點之間的間距以及注漿速度，如果存在不合理的過程或者不滿足相關指標要求，必須及時停止施工并匯報至技術部門，待商討解決后方可進行后續施工。具體控制指標見表1。

表1 注漿加固法施工技術控制指標

5 注漿加固法施工效果

采用上述工藝流程對本建筑物地基進行注漿加固處理后，待養護一段時間對加固區進行鉆芯取樣。經觀察可知，芯樣表面相對密實，下層土體硬化為一個整體；經對所取芯樣進行抗壓強度測試，芯樣的平均抗壓強度達到14.3MPa。上述觀測結果及測試結果表明，注漿加固法顯著提升了地基的承載能力。對加固區采用堆載試驗，經過長期追蹤監測后，地基梁的最大側向位移為1.3mm，獨立柱的最大側向位移為0.9mm，地基沉降量為1.5mm，均滿足設計要求，具體的施工效果監測如圖2所示。上述結果表明，注漿加固法對地基強度提升具有十分顯著的作用。

圖2 注漿加固法施工效果監測值

現有的注漿加固法已經具有優良的施工效果，未來還應該將新的智能手段及新的運維管理系統應用于注漿加固過程中，必將進一步提升該技術的施工效率及施工質量安全性，助力該技術擴展其市場前景。

6 結語

本文結合實際工程具體闡述了注漿加固法的工藝原理、工藝流程及技術要點，并追蹤監測其施工效果，芯樣的平均抗壓強度達到14.3MPa，地基梁的最大側向位移為1.3mm，獨立柱的最大側向位移為0.9mm，地基沉降量為1.5mm，均滿足設計要求，證明了注漿加固法的安全可靠性。未來新的智能技術及運維管理系統應用于注漿加固法的施工過程中，必將進一步提升該技術的施工效率及施工安全性，對于擴展該技術的市場前景具有十分重要的意義。