某含深埋雜填土及碎石墊層高層建筑地基處理方法探討

陳阿鋒

（天津地鐵建設(shè)發(fā)展有限公司 中國 天津 300051）

0 引言

天津地鐵某車站出入口與高層接建工程中，在地連墻施工前對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行查勘，發(fā)現(xiàn)部分地連墻位置有埋置較深的雜填土及碎石墊層，其為場(chǎng)地上原拆遷建筑的地基，加上地下水位較高，對(duì)后續(xù)地連墻施工造成影響。經(jīng)過組織各參建單位及相關(guān)專家研究討論，確定了處理方案，并最終取得了良好的處理效果。

1 工程概況

1.1 結(jié)構(gòu)及周邊場(chǎng)地概況

圖1 場(chǎng)地平面圖

工程為天津地鐵某車站出入口與高層接建工程，其中高層部分基坑深14m，地鐵出入口部分基坑深11m，設(shè)計(jì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)分別采用25m及34m深800厚地下連續(xù)墻，導(dǎo)墻深2.1m。本工程原是某6～8層磚混結(jié)構(gòu)居住小區(qū)，基礎(chǔ)采用條形磚基礎(chǔ)，下鋪碎石墊層加固。本場(chǎng)地周邊建筑物情況及原建筑基礎(chǔ)與設(shè)計(jì)地連墻位置如圖1所示。

1.2 水文地質(zhì)情況

本場(chǎng)地內(nèi)地下水位埋深較淺，勘測(cè)期間水位埋深約為1.70～3.90m。地表存在較厚雜填土及素填土層，其中雜填土由磚頭、碎石、灰渣、粘性土等組成，成分復(fù)雜，土質(zhì)不均，結(jié)構(gòu)松散，工程性質(zhì)較差，在表層普遍分布，層厚 2.6～4.6m。 素填土以粘性土為主，層厚 1.4～3.2m，含有機(jī)質(zhì)及腐植物，土質(zhì)不均，土體松散。根據(jù)原居民樓拆遷時(shí)記錄，拆遷時(shí)對(duì)原居民樓基礎(chǔ)處理后回填拆房土，但未對(duì)原基礎(chǔ)下碎石墊層進(jìn)行處理。通過地質(zhì)補(bǔ)勘及現(xiàn)場(chǎng)刨驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在地面下2m～6m范圍內(nèi)存在砂夾石層，在挖至6m左右時(shí)見原狀土。由于本場(chǎng)地填土層較厚，結(jié)構(gòu)松散，特別是部分原結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)下存在2m左右厚的碎石墊層，地下連續(xù)墻施工開挖時(shí)極易產(chǎn)生坍塌現(xiàn)象。對(duì)地下連續(xù)墻施工及已有建筑物、地下管線等產(chǎn)生不利影響。故綜合考慮，對(duì)原結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)與設(shè)計(jì)地連墻重合范圍內(nèi)的土體進(jìn)行加固處理（圖1中陰影部分）。

2 地基加固方法選擇

地基處理方法較多，而根據(jù)地基處理的作用機(jī)理，可分為置換處理、排水固結(jié)處理、壓實(shí)和夯實(shí)處理、灌入固化物法等。針對(duì)本工程的問題，組織各單位進(jìn)行研究探討，根據(jù)本工程的結(jié)構(gòu)和場(chǎng)地地質(zhì)特點(diǎn)，初步確定可選擇的加固方案主要有：置換法、高壓噴射注漿法、灌漿法等。

2.1 置換法

置換法是指利用物理力學(xué)性質(zhì)較好的巖土材料置換天然地基中部分或全部軟弱土體，以形成雙層地基或復(fù)合地基，實(shí)現(xiàn)提高地基承載力、減少沉降的目的。但是本工程主要是由于存在較深、較厚的碎石墊層，采用置換法必須開挖到碎石墊層下把碎石層以上土都進(jìn)行置換。此法在工程量及時(shí)間上消耗很大，同時(shí)由于碎石墊層埋深較深（4～6m），地下水位較高（高于碎石墊層），且周邊臨近有建筑物，施工難度及風(fēng)險(xiǎn)均較大。

2.2 高壓噴射注漿法

高壓噴射注漿法又稱為“旋噴法”。高壓噴射注漿法是利用注漿設(shè)備噴出20～50MPa的高壓射流沖擊切割地基土體，將漿液與土粒強(qiáng)制攪拌混合，漿液凝固后，在土中形成具有一定強(qiáng)度的固結(jié)體，以達(dá)到改良土體的目的。其適用于處理淤泥，淤泥質(zhì)土，流塑、軟塑或可塑黏性土，粉土，砂土，黃土，素填土和碎石土等地基。但當(dāng)土中含有較多的大粒徑塊石、大量植物根莖或有較高的有機(jī)質(zhì)時(shí)，以及地下水流速過大和有涌水的工程適用性較差。而本工程存在較厚碎石墊層，對(duì)其加固效果把握性不大。

2.3 灌漿法

灌漿法是指利用氣壓、液壓或電化學(xué)原理，將具有流動(dòng)性和膠結(jié)性能的漿液注入各種介質(zhì)的裂隙、孔隙，形成結(jié)構(gòu)致密、強(qiáng)度高、防滲性能和化學(xué)穩(wěn)定性好的固結(jié)體，以改善灌漿對(duì)象的物理力學(xué)性能。在灌漿工程中，一般通過灌漿管把槳液均勻地注入地層中，漿液以填充、滲透和擠密等方式，趕走土顆粒間或巖石裂隙中的水分和空氣后占據(jù)其位置，經(jīng)人工控制一定時(shí)問后，將原來松散的土粒或裂隙膠結(jié)成一個(gè)整體，形成一個(gè)結(jié)構(gòu)新、強(qiáng)度大、防水性能好和化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的“結(jié)石體”，以達(dá)到地基處理的目的。灌漿法適用性廣泛，對(duì)碎石層的加固也有良好效果，能較好地固結(jié)或穩(wěn)固松散顆粒和碎石，提高地層的強(qiáng)度及整體性，起到安全圍護(hù)和支撐作用。

通過以上分析對(duì)比，最終選擇采用灌漿法對(duì)碎石墊層及雜填土層進(jìn)行加固。

3 注漿方案設(shè)計(jì)及實(shí)施

注漿采用鉆桿灌漿法，即利用鉆機(jī)鉆桿進(jìn)行灌漿，把灌漿用的鉆桿(單管)，由鉆孔機(jī)鉆到設(shè)計(jì)的深度后，將灌漿材料通過內(nèi)管送入地層中。用這種方法，灌漿材料在進(jìn)入鉆孔前，先將A，B兩液混合，隨著化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，黏度逐漸升高，并在被灌部位凝固。

3.1 注漿設(shè)計(jì)

注漿漿液：注漿漿液采用水泥—水玻璃雙液快凝漿液，水泥采用42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，水玻璃采用符合國家質(zhì)量要求的波美度為35°～40°的水玻璃，雙液漿中水泥漿和水玻璃體積比為 1：1。 注漿壓力控制在 0.5～0.8MPa。

孔位布置：導(dǎo)墻兩側(cè)各設(shè)置兩排雙液注漿管，第一排注漿管距導(dǎo)墻50cm，按排距1m、孔距1.5m布置。注漿深度為導(dǎo)墻底至原狀土下50cm。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)刨驗(yàn)情況，基坑西側(cè)挖至6m左右時(shí)可見原狀土，導(dǎo)墻深2.1m。該部位的注漿深度為導(dǎo)墻底（2.1m）至 6.5m；基坑南側(cè)挖至 4.6m 可見原狀土，該部位的注漿深度為導(dǎo)墻底（2.1m）至 5.1m。

3.2 注漿施工

施工流程：

1）按設(shè)計(jì)要求鉆孔至設(shè)計(jì)深度；

2）按設(shè)計(jì)要求配置注漿漿液，并放入注漿設(shè)備中；

3）接通管路，啟動(dòng)注漿泵將混合雙液漿注入孔內(nèi)；

4）根據(jù)注漿壓力變化適時(shí)提升鉆桿，直到設(shè)計(jì)加固位置。注意事項(xiàng)：

1）注漿時(shí)不應(yīng)自注漿地帶某一端單向推進(jìn)壓注，應(yīng)按跳孔間隔注漿方式進(jìn)行，以防止串漿，提高注漿孔內(nèi)漿液的強(qiáng)度與約束性；

2）由于該施工區(qū)域大部分土體均為回填土及砂夾石，空隙較大，注漿時(shí)以壓力控制為主，直到壓力有顯著上升或出現(xiàn)地面冒漿為止；

3）加強(qiáng)對(duì)注漿壓力的監(jiān)控及地表變形的觀測(cè)，避免注漿壓力過大，對(duì)臨近建筑物及管線造成不利影響；

4）注意文明施工及安全用電，避免發(fā)生施工事故。

3.3 加固效果驗(yàn)證

加固施工完成后，對(duì)加固地段進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)刨驗(yàn)，土體加固效果良好，漿液和碎石結(jié)合物整體性較強(qiáng)，強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。后續(xù)導(dǎo)墻及地連墻施工順利，對(duì)加固部位地連墻采用超聲波檢測(cè)，未發(fā)現(xiàn)有坍塌現(xiàn)象，尺寸偏差等均滿足設(shè)計(jì)要求。

4 小結(jié)

目前，國內(nèi)對(duì)不同地基的處理方法種類較多，但各種處理方法均有適用性和限制性，本文通過對(duì)某高層基坑施工時(shí)遇到的情況進(jìn)行分析并對(duì)其加固方法的選擇與處理過程進(jìn)行探討總結(jié)，得到一些有益的經(jīng)驗(yàn)。驗(yàn)證了灌漿法在處理含有埋置較深的碎石層及雜填土層的地基時(shí)的有效性。為今后相似問題的處理提供一定的參考。

［1］丁紹祥.地基基礎(chǔ)加固工程技術(shù)手冊(cè)[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2008.

［2］代國忠，齊宏偉.地基處理[M].重慶：重慶大學(xué)出版社，2010.

［3］徐瑞.關(guān)于灌漿法在地基加固中的應(yīng)用分析研究[J].山西建筑，2002(13).

［4］代學(xué)靈.無機(jī)灌漿技術(shù)在地基加固中的應(yīng)用[J].礦山壓力與頂板管理，2002，19(3).