擠密灌漿法（CGS）在已有建筑物增層改造中地基加固補(bǔ)強(qiáng)中的應(yīng)用

劉鑄+趙大軍

【摘 要】新擴(kuò)建6層裙房工程，擬建在原有人防地下室上面，在不拆除原有人防地下室的情況下，對(duì)原有構(gòu)筑物樁基、地板下地基進(jìn)行擠密灌漿，使原有構(gòu)筑物樁基和地基承載力提高3倍，滿足新擴(kuò)建6層裙房承載力要求。

【Abstract】The expansion of 6 storey podium engineering， which is expected to be built on the original civil air defense basement.Under the condition of without removing the existing civil air defense basement， compaction grouting is carried out on the pile foundation and floor of the original structure to increase the pile foundation and foundation bearing capacity of the original building by 3 times，and meet the new requirements of bearing capacity expansion of 6 storey podium.

【關(guān)鍵詞】擠密灌漿法（CGS工法）；增層改造；地基加固補(bǔ)強(qiáng)

【Keywords】CGS method；adding fioor；reinforcement of foundation

【中圖分類號(hào)】TU4 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2017）03-0074-02

1 工程背景

沈陽(yáng)某休閑度假酒店改造擴(kuò)建工程。根據(jù)業(yè)主要求，在主樓裙房邊停車位區(qū)域，新建6層樓房并與現(xiàn)有裙房鏈接。擬建位置地下存在原有人防地下室，該地下室為單層地下室，采用柱下單樁基礎(chǔ)，樁為0.8m人工挖孔樁，樁上連柱無(wú)承臺(tái)，底板為0.4m構(gòu)造板。地下室結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土構(gòu)造。該休閑度假酒店擬將游泳、洗浴、餐廳設(shè)置在新增建筑中，為滿足使用要求，同時(shí)盡量減輕重量，新建6層裙房有4層是鋼筋混凝土構(gòu)造，其余上邊兩層為鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)造。經(jīng)設(shè)計(jì)單位測(cè)算，新增建筑物對(duì)地基基礎(chǔ)承載力的要求是原有地基基礎(chǔ)4倍以上，需要加固或重新設(shè)置基礎(chǔ)才能保證建筑物安全使用。

擬擴(kuò)建工程與一面原有建筑物連接，另一面與市政主路相鄰。協(xié)調(diào)現(xiàn)有環(huán)境因素與建筑物本身特點(diǎn)，如何加固地基滿足增層改造的要求是本工程最佳方案，筆者經(jīng)多方比較現(xiàn)有的加固方案，最終采用擠密灌漿（CGS工法）加灌注樁后壓漿兩方面增加地基基礎(chǔ)承載力。

2 用料報(bào)告

根據(jù)原有地勘報(bào)告關(guān)于現(xiàn)有裙房及人防地下室對(duì)應(yīng)勘察孔資料整理如下：

①雜填土厚1.8～2.3m，由粘土和粉質(zhì)粘土組成，結(jié)構(gòu)松散；

②粉質(zhì)粘土，軟塑-可塑狀態(tài)，中等壓塑性土、層厚1.3～2.4m；

③粉土，飽水呈中密狀態(tài)， 中等壓塑性土，層厚0.7～2.4m；

④細(xì)砂， 呈稍密～中密狀態(tài)， 屬低等壓塑性砂土，層厚 2.2～4.5；

⑤中粗砂，呈中密～密實(shí)狀態(tài)，屬低等壓塑性砂土，層厚 2.7～5.6；

⑥礫砂，呈中密～密實(shí)狀態(tài)， 屬低等壓塑性砂土，層厚 3.2～6.2。

原有人防地下室結(jié)構(gòu)為獨(dú)立柱形式，基礎(chǔ)為一柱一樁，樁為人工挖孔樁，樁端持力層為中粗砂，樁長(zhǎng)大于4.5m，樁徑0.8m，樁低擴(kuò)大到1.2m。上部柱子為0.8×0.8m方柱。因柱子的尺寸小于樁的尺寸，該基礎(chǔ)沒有設(shè)置承臺(tái)。地下室底板底面在地面以下5.4m，落在粉質(zhì)粘土或粉土層上，該層承載力較低，壓縮模量較高，底板荷載通過構(gòu)造板傳遞各樁基，由樁承擔(dān)承載力。

3 擠密灌漿法的運(yùn)用

筆者根據(jù)地質(zhì)條件和建筑物構(gòu)造特點(diǎn)，施工環(huán)境因素，設(shè)計(jì)采用擠密灌漿（CGS工法）和灌注樁后壓漿工藝進(jìn)行施工。擠密灌漿工藝補(bǔ)強(qiáng)本工程地基的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在，注入材料結(jié)石體壓縮模量最接近原有樁基壓縮模量，使本工程建設(shè)及使用過程中相對(duì)沉降變形最小；注入可控性強(qiáng)，漿液基本不會(huì)流失；對(duì)地基土的擠密效果顯著，極大提高原有地基介質(zhì)的承載力，所形成的復(fù)合地基承載力更高，壓縮模量更大；在整個(gè)施工過程中沒有噪音、振動(dòng)等對(duì)周邊環(huán)境及建筑物的不良影響[1]。

設(shè)計(jì)參數(shù)為在現(xiàn)有底板下按照2m正方形布置擠密灌漿孔，樁端進(jìn)入中砂0.2m，灌漿后形成樁徑大于0.4m的豎向增強(qiáng)體；同時(shí)在人工挖孔樁周邊設(shè)置4根注漿管，對(duì)樁端持力層進(jìn)行后注漿加固，人工挖孔樁樁底上部注漿管上部采用擠密灌漿工藝，封堵上部注漿管與地基介質(zhì)間隙，使樁底持力層注漿擴(kuò)散半徑大，減小向上冒漿；樁基周邊的擠密灌漿孔形成的豎向增強(qiáng)體與原有樁基固化形成整體，達(dá)到增加樁徑的目的[2]。

通過上述設(shè)計(jì)補(bǔ)強(qiáng)方案，地基基礎(chǔ)可在以下三方面提高承載力，首先底板自承重：即通過擠密灌漿加固粉質(zhì)粘土、粉土和細(xì)砂 形成復(fù)合地基，承擔(dān)底板荷載；其次灌注樁后壓漿：通過壓入水泥漿固化礫砂層，提高樁基持力層承載力，達(dá)到提高樁承載力的目的；最后是增加樁徑：原有地基沒有設(shè)置承臺(tái)，底板為較薄的構(gòu)造板，增加樁徑可以提高樁的承載力，同時(shí)相當(dāng)于增加承臺(tái)，降低底板彎矩。

4 方法及配比

擠密灌漿是將極稠的漿液（塌落度在2.5～7.5cm范圍內(nèi)的低流動(dòng)性，類似混凝土的膏體漿灌漿材料）以非置換形式壓入地基， 形成球節(jié)圓柱狀漿泡體的同時(shí)，向四周壓縮強(qiáng)化周邊土體，使得周邊地基密實(shí)度增加、滲透性減小。擠入灌漿材料結(jié)石后形成的樁體（簡(jiǎn)稱CGS樁）或CGS灌漿形成的增強(qiáng)體兩種形態(tài)，使承載力大幅提高，是一種加固效果突出的灌漿工藝。本工程具體施工參數(shù)如下：

①底板2m正方形均部CGS樁，進(jìn)入礫砂層頂部0.2m，上部與原底板相接。平均樁徑不小于400mm。

②原有人工挖孔樁周圍布置4根CGS灌漿孔，CGS灌漿進(jìn)入距離樁端底部2m處，并在CGS樁下部設(shè)置2m注漿管。

③擠密灌漿全部采用塌落度小于50mm的特殊混凝土膏體灌入。

④CGS樁采用分段注入，按照每米3段即33cm每段從孔底向上分段施工。

⑤補(bǔ)強(qiáng)CGS樁采用定量、定壓雙控法進(jìn)行控制，以定量為主，定壓為輔，最大注入壓力為：人工挖孔樁周圍注入壓力不大于5MPa，地平樁注入壓力不大于3MPa。

⑥后注漿鉆孔與CGS注漿孔同時(shí)安放在同一孔內(nèi)，后注漿管直徑為1.5英寸（1英寸≈2.54厘米），壁厚大于1.5mm無(wú)縫鋼管。注漿管底部設(shè)置為花管噴頭。長(zhǎng)度2m，出漿孔徑5～8mm，間距100mm，十字軸對(duì)稱布置間隔50mm，端部出漿孔與注漿管底距離為30～50mm。出漿孔預(yù)先插入長(zhǎng)桿圖釘封堵，外纏膠帶固定。注漿管底部焊死。

⑦后注漿注漿管深度大于原有灌注樁2m，通過注入孔投入高度不小于2m的中粗砂，以確保注漿通道暢通，不被先前施工的CGS樁堵住。

⑧該注漿孔進(jìn)行擠密灌漿，起始深度為原有灌注樁樁底深度，施工參數(shù)如③④⑤條所示。

⑨當(dāng)擠密灌漿材料強(qiáng)度達(dá)到70%以上時(shí)，對(duì)注預(yù)留注漿管進(jìn)行灌漿，漿采用42.5硅酸鹽水泥、水灰比：0.45～0.8、注漿壓力1.2～3MPa，穩(wěn)定維持時(shí)間10～15min，每灌注樁根樁水泥用量設(shè)計(jì)為 3.5～5.5t。

⑩注漿終止條件

a注漿量超過設(shè)計(jì)值上限，注漿壓力達(dá)1.2MPa。

b注漿量不小于設(shè)計(jì)值下限且注漿壓力超過5MPa。

？輥？輯？訛注漿操作要求

a注漿管加工時(shí)一定要逐根檢查，防止管內(nèi)有雜物及管子破損裂縫。

b注漿管所有焊接作業(yè)不得焊透，以防滲漏。

c注水泥漿前要先用清水打通注漿通道，注水暢通后再注水泥漿。

d注漿用水泥漿必須過篩，防止雜物堵塞出漿孔。注漿前根據(jù)水泥用量、水灰比要求，計(jì)算出加水量，配置的水泥漿。

？輥？輰？訛液攪拌時(shí)間不少于3min。注漿流量為50L/min。當(dāng)注漿壓力長(zhǎng)時(shí)間低于正常值或地面出現(xiàn)冒漿，改為間隔注漿，間隔時(shí)間為30～60min?；蛘{(diào)低漿液的水灰比。

？輥？輱？訛施工應(yīng)嚴(yán)格控制鉆孔深度，與原有灌注樁深度相匹配。

擠密灌漿處理完后，對(duì)本工程進(jìn)行鉆探取芯法檢測(cè)；取出的混凝土試樣結(jié)構(gòu)緊密，完整連續(xù)，經(jīng)評(píng)定可以保證加固效果滿足，3年后回訪，該建筑物已經(jīng)成為集洗浴、旅店、健身館于一身的高檔休閑中心。地基基礎(chǔ)加固滿足設(shè)計(jì)使用要求，該工程也得到業(yè)主及參建單位的認(rèn)可，為擠密灌漿在增層改造地基基礎(chǔ)加固工程中積累了經(jīng)驗(yàn)。

【參考文獻(xiàn)】

【1】劉勇. 擠密灌漿法（CGS）在大型排水泵站地基托換工程中的應(yīng)用[A]. 中國(guó)水利學(xué)會(huì)地基與基礎(chǔ)工程專業(yè)委員會(huì).中國(guó)水利學(xué)會(huì)地基與基礎(chǔ)工程專業(yè)委員會(huì)第十一次全國(guó)學(xué)術(shù)技術(shù)研討會(huì)論文集[C].中國(guó)水利學(xué)會(huì)地基與基礎(chǔ)工程專業(yè)委員會(huì)，2011：6.

【2】劉衛(wèi)東，裴章勤. 防滲堵水的新方法——擠密灌漿法[J]. 鐵道建筑，1984（02）：27-31.