既有建筑地基注漿加固實(shí)踐

楊立斌，王國(guó)瑞

(核工業(yè)漢中工程勘察院有限責(zé)任公司，陜西城固 723200)

既有建筑地基注漿加固實(shí)踐

楊立斌，王國(guó)瑞

(核工業(yè)漢中工程勘察院有限責(zé)任公司，陜西城固 723200)

漢中佳苑小區(qū)新建住宅樓位于河流高漫灘地帶，所選擇地基持力層地層沉積年代較新，固結(jié)不充分。住宅樓建成后，由于地基不均勻沉降致使建筑出現(xiàn)裂縫，通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工程地質(zhì)條件的研究，對(duì)多種方案進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)技術(shù)可行性的比選，決定采用壓力注漿方法，達(dá)到控制沉降、保護(hù)建筑的目的。根據(jù)施工場(chǎng)地主要位于建筑內(nèi)部的特點(diǎn)，合理選用氣錘擊入花管注漿施工工藝，解決了狹窄場(chǎng)地條件下的施工難題，同時(shí)避免了采用靜壓樁和旋噴樁施工對(duì)建筑周邊環(huán)境以及對(duì)基礎(chǔ)本身的破壞。

既有建筑;軟弱地基;注漿加固;氣錘

目前，全國(guó)各地迎來(lái)新世紀(jì)的建設(shè)高潮，大小城市“有水則靈”，爭(zhēng)相對(duì)濱河地帶進(jìn)行地產(chǎn)開(kāi)發(fā)。濱河地帶地層以漫灘相砂土為主，相比于階地地層沉積較新，地下水位淺，地層孔隙大，強(qiáng)度低，同時(shí)由于防洪需要進(jìn)行大規(guī)?；靥钔?，由此形成了諸多的工程地質(zhì)問(wèn)題和以不均勻沉降變形為特點(diǎn)的建筑事故。一般采用注漿充填孔隙和膠結(jié)地層達(dá)到加固地基、抑制沉降的作用。對(duì)于既有建筑而言，不具備大型機(jī)具施工的空間條件。在漢中佳苑住宅小區(qū)7、8號(hào)樓地基加固中采用氣錘擊入花管注漿工藝，成功實(shí)現(xiàn)室內(nèi)小空間條件下作業(yè)，取得了良好的效果。

1 工程概況

漢中佳苑住宅小區(qū)，南距漢江約400 m。該小區(qū)7、8號(hào)樓為7層住宅樓(含地上一層地下室)，磚混結(jié)構(gòu)，條形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深現(xiàn)地面以下約3 m。基礎(chǔ)寬度2.4 m。該住宅樓建成后因不均勻沉降局部墻體和地面出現(xiàn)裂縫。

為了查明沉降地段地質(zhì)條件，在注漿前，對(duì)其沉降地段重新進(jìn)行了鉆探及動(dòng)力觸探測(cè)試，并進(jìn)行了土心編錄。根據(jù)動(dòng)力觸探以及土心編錄情況，地層

由上而下分別為(參見(jiàn)圖1):

圖1 試驗(yàn)孔地質(zhì)剖面示意圖

①雜填土(Qml4):土質(zhì)不均，結(jié)構(gòu)松散，稍濕，動(dòng)力觸探試驗(yàn)擊數(shù)平均值為4.2擊，厚度2.80～4.40 m;

②粉土(Qal+pl4):可塑，稍濕，動(dòng)力觸探試驗(yàn)擊數(shù)平均值5.1擊，厚度2.50～2.70 m;

③中細(xì)砂(Qal+pl4):松散，濕，動(dòng)力觸探試驗(yàn)擊數(shù)平均值為5.7擊，厚度1.0～1.5 m;

④粉砂(Qal+pl4):濕，松散，局部飽和，偶見(jiàn)礫石和少量的粉土，動(dòng)力觸探試驗(yàn)擊數(shù)平均值為3.1擊，厚度1.0～1.5 m，頂面埋深6.90～7.60 m，位于基礎(chǔ)底面以下2.3～3.0 m;

⑤卵石(Qal+pl4):頂面埋深7.20～7.90 m，厚度大于1.0 m。

該樓地基持力層為②層粉土和③層中細(xì)砂，強(qiáng)度較低，尤其是在③層中細(xì)砂層中夾有松散的④粉砂夾層，松散，孔隙率高，厚度不均，在附加應(yīng)力作用下產(chǎn)生不均勻沉降。

2 加固方案的選擇

為了緩解建筑地基的不均勻沉降，防止裂縫的進(jìn)一步發(fā)展，保障建筑安全，建設(shè)方提出進(jìn)行地基加固處理。可供選擇的加固方案有靜壓樁、旋噴樁、壓力注漿3種。

2.1 靜壓托換樁方案

將建筑荷載通過(guò)托換樁直接傳遞到深部較好的持力層——卵石層，減輕不均勻沉降，初步設(shè)計(jì)在主要縱橫墻節(jié)點(diǎn)布設(shè)樁孔，每節(jié)點(diǎn)布設(shè)4樁，規(guī)格200 mm×200 mm，長(zhǎng)度預(yù)計(jì)4 m，每樓需布置樁位計(jì)270孔，兩樓共布孔540孔，總計(jì)2160 m，投資估算為180萬(wàn)元。

施工方法:通過(guò)開(kāi)挖導(dǎo)洞至基礎(chǔ)底面下，通過(guò)千斤頂將樁壓入地下。

優(yōu)點(diǎn):人工方法施工，場(chǎng)地適應(yīng)性強(qiáng);通過(guò)樁結(jié)構(gòu)來(lái)承擔(dān)上部荷載，可靠性高。

缺點(diǎn):基礎(chǔ)埋深4.6 m范圍基本為雜填土，直立性差，導(dǎo)洞需要有支護(hù)開(kāi)挖，施工有安全隱患，而且要顧及已鋪設(shè)的水、煤、電等各種管線，人工開(kāi)挖成本很高，工程總費(fèi)用高。

2.2 旋噴樁方案

主要是通過(guò)旋噴形成的水泥土樁體置換土體，與原有地基土層共同構(gòu)成復(fù)合地基，增強(qiáng)其承載能力，設(shè)計(jì)采用沿縱橫墻基礎(chǔ)均勻布孔的方案，間距約為3 m，孔深8 m，每樓需要布孔150個(gè)，兩樓共布孔300個(gè)，累計(jì)工作量2400 m，投資估算需要70萬(wàn)元。

施工方法:鉆孔從基礎(chǔ)翼部鉆至基礎(chǔ)底面以下，噴射水泥漿，置換土層，形成水泥土樁，達(dá)到加固地基持力層的作用。

優(yōu)點(diǎn):機(jī)械化施工效率高，成本較低。

缺點(diǎn):會(huì)截?cái)嗖糠只A(chǔ)配筋，導(dǎo)致基礎(chǔ)剛度降低，整體性遭到破壞;置換出的漿液會(huì)污染新建筑，不易清理;旋噴樁布設(shè)在基礎(chǔ)翼部，形成的復(fù)合地基具有不均勻性，易形成荷載偏心致墻體產(chǎn)生新的不均勻變形。

2.3 壓力注漿方案

水泥漿液在壓力作用下，順地層中的軟弱松散部位滲透擴(kuò)散，壓密地層，使地基強(qiáng)度均勻提高，壓縮性降低。根據(jù)注漿試驗(yàn)結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)情況，沿建筑外圍輪廓線布孔一排，采用孔距2.5 m，在建筑內(nèi)部，主要沿內(nèi)縱墻基礎(chǔ)兩側(cè)、外縱墻基礎(chǔ)內(nèi)側(cè)各布置注漿孔一排。注漿孔共設(shè)計(jì)318個(gè)(7號(hào)樓160個(gè)，8號(hào)樓158個(gè))。東部注漿孔深7.5 m，注漿孔段為5.5～7.5 m;西部注漿孔深7.0 m，注漿孔段為5.5～7.0 m?？傆?jì)工作量為2305 m，投資估算為70萬(wàn)元。

施工方法:采用擊入式花管注漿法，采用重錘或氣錘擊入花管，用注漿泵將水泥漿壓入地層中，達(dá)到加固地層的目的。

優(yōu)點(diǎn):注漿孔可布置在基礎(chǔ)輪廓線外，且可以適當(dāng)傾斜使注入漿液更多進(jìn)入基礎(chǔ)下方軟弱松散層中，在不破壞基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的前提下將水泥漿注入加固目的層，對(duì)地層有擠密效應(yīng)，同時(shí)形成水泥土結(jié)石體，達(dá)到加固目的;能形成較為均一的人工改良地基;施工機(jī)具可采用重錘或氣錘擊入花管，機(jī)具體形較小，不需破壞門窗和墻體，不增加修繕工作量;加固成本相對(duì)低廉。

綜上分析，壓力注漿加固方案成為首選方案。

3 注漿試驗(yàn)

注漿試驗(yàn)主要解決的是注漿量、加固半徑以及注漿機(jī)具選擇3個(gè)問(wèn)題，共進(jìn)行了3次試驗(yàn)。注漿機(jī)具選擇是試驗(yàn)的主要內(nèi)容。

施工現(xiàn)場(chǎng)位于一樓儲(chǔ)物間中，其可利用空間高度為2.2 m，房間寬度為3.0～3.6 m，通道中間為木門，門寬90 cm，施工場(chǎng)地狹小，因此不適宜動(dòng)用大型機(jī)械施工。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，借鑒基坑支護(hù)中氣錘擊入花管法的工藝，改進(jìn)設(shè)計(jì)了氣錘擊入花管法施工工藝。3次注漿試驗(yàn)成果見(jiàn)表1。

表1 注漿試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)表

第三次試驗(yàn)，經(jīng)檢驗(yàn)，其半徑1.2 m范圍均可見(jiàn)到總厚度達(dá)1 m的水泥結(jié)石體，整個(gè)軟弱粉砂層得到加固，水泥充填比例達(dá)20%以上，其重型(2)擊數(shù)由3提高到8，承載力明顯提高，效果良好。從表1可以看出，氣動(dòng)錘擊入法明顯優(yōu)于其他成孔方式。

4 壓力注漿工藝設(shè)計(jì)

4.1 注漿管

4.2 砼地面鉆孔

圖2 注漿孔剖面示意圖

4.3 擊入注漿管

采用LG9－7型空壓機(jī)一臺(tái)，CHJ110型氣動(dòng)潛孔錘2套，潛孔錘長(zhǎng)度為90 cm，按設(shè)計(jì)采用潛孔錘將注漿花管和實(shí)管逐段擊入，并焊接牢固。

4.4 攪拌漿液

主材為325R硅酸鹽水泥，輔助采用水玻璃，以增強(qiáng)其穩(wěn)定性和可灌性。水灰比保持在1∶1，實(shí)際操作中可根據(jù)情況調(diào)整主、輔漿材配比，輔助漿材配比為1%;采用自制灰漿攪拌機(jī)，攪成漿液放入2 m3儲(chǔ)漿箱，備用，儲(chǔ)漿箱內(nèi)同樣設(shè)置了攪拌器，防止凝結(jié)或沉淀。

4.5 注漿

待管道與注漿管連接完成，啟動(dòng)BW250－50型往復(fù)式泥漿泵，將儲(chǔ)漿箱中的灰漿壓入地層中。注漿設(shè)備系統(tǒng)如圖3所示。

控制注漿壓力在0.3～0.8 MPa之間，最大不得超過(guò)1.2 MPa。

灌漿標(biāo)準(zhǔn)按每孔每分鐘鉆孔吃漿量小于(1～3)L或者注漿壓力顯著超出控制壓力為準(zhǔn)。

圖3 灌漿設(shè)備系統(tǒng)

5 實(shí)施流程

設(shè)計(jì)施工流程:定孔→加工注漿花管→擊入注漿花管→配制水泥漿→注漿→封孔。

5.1 定孔

施放注漿孔位，請(qǐng)業(yè)主方及建筑公司現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)沒(méi)有地下管線、埋藏物時(shí)，用皮尺放點(diǎn)定位，打孔機(jī)械就位。

5.2 注漿管加工

5.3 預(yù)埋注漿管

根據(jù)設(shè)計(jì)，注漿孔均布在基礎(chǔ)的外緣。

室內(nèi)砼地面部分采用開(kāi)孔鉆具進(jìn)行，成孔直徑120 mm，砼以下部分采用空氣錘擊入注漿管。擊入深度東部為7.5 m，西部為7.0 m，準(zhǔn)確記錄擊入深度和花管位置。

5.4 配制化學(xué)漿液

嚴(yán)格按化學(xué)漿液的配合比進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)配制，漿液攪拌時(shí)間不小于30 s，同時(shí)確保原材料質(zhì)量。在專用灰漿攪拌機(jī)內(nèi)加入定量的水，再按比例添加水泥，采用灰漿攪拌機(jī)攪拌，攪拌好后注入灰漿箱，最后在注漿前加入水玻璃。

5.5 注漿

按照設(shè)計(jì)施工方案，分批對(duì)已施工到預(yù)定深度的注漿管內(nèi)進(jìn)行注漿。注漿時(shí)壓力由小到大逐級(jí)加壓，控制范圍0.3～0.8 MPa，漿液的水灰比為1∶1，水玻璃配比為1%。

應(yīng)保持注漿過(guò)程連續(xù)，開(kāi)始注漿第一罐漿液相對(duì)調(diào)稀，最后一罐相對(duì)較濃。嚴(yán)禁注漿前向孔內(nèi)注清水。

出現(xiàn)反漿應(yīng)及時(shí)停止注漿進(jìn)行封堵處理。然后根據(jù)反漿情況對(duì)注漿孔適當(dāng)調(diào)整。

實(shí)際操作中注漿標(biāo)準(zhǔn)為原則上“定性不定量”，按每孔總體注漿量2500 kg計(jì)，或每分鐘鉆孔吃漿量小于(1～3)L或者注漿壓力顯著超出控制壓力為準(zhǔn);個(gè)別注漿孔因注漿過(guò)程中發(fā)生冒漿、串漿而暫停注漿，部分注漿量少的注漿孔，漿液初凝后，又進(jìn)行了二次注漿，二次注漿壓力最大控制在1.2 MPa左右。

6 施工機(jī)具

根據(jù)場(chǎng)地具體情況，對(duì)于室內(nèi)、室外施工主要采用氣動(dòng)潛孔錘成孔，BW250－50型高壓注漿泵注漿，所用設(shè)備見(jiàn)表2。

表2 施工設(shè)備一覽表

7 施工過(guò)程沉降監(jiān)測(cè)

為保證施工安全，施工期間安排專人監(jiān)測(cè)住宅樓，主要是沉降、傾斜、裂縫等關(guān)鍵點(diǎn)。同時(shí)根據(jù)業(yè)主委托專門公司對(duì)注漿施工期間住宅樓的沉降傾斜變形狀況進(jìn)行了觀測(cè)，分別安排在注漿前、三分之一工作量、三分之二工作量、全部工作完成，共進(jìn)行了5次觀測(cè)(見(jiàn)表3)，結(jié)果表明，各沉降觀測(cè)點(diǎn)沉降量均在允許范圍內(nèi)。

8 質(zhì)量檢驗(yàn)

根據(jù)加固設(shè)計(jì)方案，本工程注漿加固質(zhì)量、效果檢驗(yàn)采用鉆孔取心和動(dòng)力觸探方法進(jìn)行檢驗(yàn)。即注漿前和注漿初凝后對(duì)擬加固區(qū)地層進(jìn)行鉆探取心和動(dòng)力觸探試驗(yàn)，比較注漿前后土質(zhì)變化、觸探擊數(shù)變化，判斷加固效果。計(jì)劃抽取2%，共6孔進(jìn)行檢驗(yàn)。注漿檢驗(yàn)時(shí)間在注漿結(jié)束28天后進(jìn)行。

因建筑基礎(chǔ)等地下設(shè)施與竣工圖有出入，致使部分注漿孔無(wú)法到達(dá)預(yù)定位置完成注漿，因此注漿孔數(shù)僅完成設(shè)計(jì)工作量的90%，由于該樓地基的軟硬不均性質(zhì)突顯，實(shí)際注漿量與試驗(yàn)注漿量有較大的差距，僅完成設(shè)計(jì)量的64%。由于業(yè)主急于交付使用，將檢驗(yàn)工作提前至注漿結(jié)束后3天進(jìn)行，部分注漿孔未達(dá)28天齡期，因此，將抽樣檢驗(yàn)孔的數(shù)量增加至20個(gè)，以2010年1月13日至2010年3月16日注漿試驗(yàn)設(shè)計(jì)階段對(duì)土層進(jìn)行的動(dòng)力觸探試驗(yàn)(共進(jìn)行了6個(gè)孔)數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，注漿后檢驗(yàn)孔共進(jìn)行20個(gè)孔，位置距注漿孔0.5 m。試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見(jiàn)表4。

表3沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表 /mm

表4 加固前后N63.5試驗(yàn)擊數(shù)對(duì)比表 /擊

從檢驗(yàn)孔巖心可以看出，注漿后水泥漿液充填土層孔隙，使土層孔隙率降低，形成水泥土結(jié)石體，減少了土層可壓縮性，達(dá)到了有效減輕沉降、降低沉降對(duì)住宅樓的威脅的目的。

首先，從表4中的試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出，軟弱粉砂層經(jīng)過(guò)注漿加固后重型動(dòng)力觸探擊數(shù)由試驗(yàn)前的3.1擊提高到注漿后的8.2擊，提高達(dá)2.6倍，承載力特征值顯著提高，說(shuō)明注漿后加固目的層的強(qiáng)度明顯提高，軟弱層已改性為非軟弱層，注漿加固效果十分顯著。

9 結(jié)語(yǔ)

注漿加固既有建筑軟弱地基，通過(guò)鉆孔取心證實(shí)加固目的層孔隙已大部分充填水泥結(jié)石，且動(dòng)力觸探擊數(shù)由3.1提高到8.2，鉆探和試驗(yàn)數(shù)據(jù)均表明，地基土力學(xué)性質(zhì)得到顯著改善，已達(dá)到加固的目的。目前該工程交付住戶已有2年，未見(jiàn)有新的裂縫發(fā)展或沉降變形產(chǎn)生，加固是成功的。

擊入花管注漿法加固地基相比其它地基加固方法，一是無(wú)需開(kāi)挖，避免了大量的土方工作對(duì)同時(shí)在院區(qū)施工的地源熱泵工程交叉影響;二是環(huán)境更加衛(wèi)生、整潔，地表不會(huì)大量冒漿，保持了新建筑的環(huán)境整潔;三是不破壞基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，防止出現(xiàn)次生事故;四是施工機(jī)具靈活方便，在已建建筑中穿行方便，不破壞門窗、不增加新的修繕工作量。

本工程的實(shí)踐證明，擊入花管注漿法加固地基特別適用于已建建筑物的地基處理加固，有較高的應(yīng)用價(jià)值。

［1］王赫.建筑工程事故處理手冊(cè)(第二版)［M］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1998.

［2］龔曉南.地基處理手冊(cè)(第三版)［M］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008.

［3］劉立軍，宋仕兵，管延斌，等.采用綜合灌漿技術(shù)加固既有建筑不良地基的實(shí)踐［J］.探礦工程(巖土鉆掘工程)，2008，35 (9).

［4］葛文昌，趙輝.石家莊市瀝青廠房屋地基注漿加固實(shí)踐［J］.探礦工程(巖土鉆掘工程)，2008，35(11).

［5］林青.軟土地基注漿加固實(shí)踐［J］.探礦工程(巖土鉆掘工程)，2011，38(8).

Practice of Grouting Reinforcement for the Foundation of Existing Building

YANG Li-bin，WANG Guo-rui(Nuclear Engineering Hanzhong Investigation Institute Co.，Ltd.，Chenggu Shaanxi 723200，China)

There are cracks in new built residential buildings due to the uneven settlement of the foundation.Based on the geological conditions and construction site investigation，pressure grouting was selected to protect the buildings.To solve the construction difficulties in narrow site，the technology of grouting through a perforated tube shot into ground by an air hammer was selected，which also avoided the destruction to environment around existing buildings and the foundation by static pressure pile and jet grouting pile construction.

existing building;soft foundation;grouting reinforcement;air hammer

TU472

B

1672－7428(2012)08－0065－04

2012－02－21;

2012－06－05

楊立斌(1972－)，男(漢族)，河北人，核工業(yè)漢中工程勘察院有限責(zé)任公司院長(zhǎng)、高級(jí)工程師、注冊(cè)巖土工程師，水文地質(zhì)與工程地質(zhì)專業(yè)，從事巖土工程勘察、地基加固、地質(zhì)災(zāi)害治理設(shè)計(jì)等方面的工作，陜西省城固縣40號(hào)信箱，ylb214@163.com。