C.G.S挤密灌浆工法在灌排站基础加固中的应用

沈继承，万 新，徐永江

（辽宁省水利水电勘测设计研究院，辽宁 沈阳 110006）

1 工程概况

盘山新开河口灌排站工程位于盘山县古城子乡夹信子村西的新开河左岸滩地上，距新开河口2.5km。该站始建于1997年9月中旬，1998年5月1日建成使用，工程等别为Ⅲ等，主要枢纽建筑物按3级设计，堤防防洪标准为50年一遇。设计为灌溉排水泵站，灌溉面积3.147万hm2，排水控制面积192.1km2，设计流量40m3/s。站内装有1600ZLB8.3-7.0型立式半调节轴流泵6台，配套TL800-20/2150型同步电机，单机容量800kW，变压器为S7-3150/66kV型2台。总装机容量为4 800kW。设计排涝标准为10年一遇。

泵站在近10年的运行当中，主副厂房基础发生了严重的不均匀沉陷，已存在重大的安全隐患，需要采取措施对其基础进行加固处理。由于厂房空间限制，经过加固设计方案比选，决定采取C.G.S挤密灌浆工法，进行厂房基础加固处理。

2 地质环境

施工区场地地形、地貌较为单一，地势较为平坦，高差不大，一般为0.2～0.4m，个别达0.9～1.1m。场地土类型为软弱～中软场地土，场土类别在3～4类之间。依次为黄褐色耕土、黄褐～灰褐色粉质粘土、灰黑色粘土与粉土互层、灰色粉土、灰～灰白色细粒砂。

场区地下水为第四纪孔隙潜水，以大气降水为主要补给源，地下水埋深与季节变化有密切关系。

3 C.G.S挤密灌浆工法

3.1 加固机理

C.G.S挤密灌浆工法是一种目前国内先进的灌浆工法。其加固机理是把最大限度非流动性注浆（灌浆）材料高压压入地基，对注入注浆材料周围松散的地基土进行挤密（非渗透）而压缩加固，填充块石或抛石的空洞，凝结成材质均匀的固结体而形成连续的直径为400mm的球节状桩体，改良地基，确保地基承载力的工法。此工艺适用于回填杂土及松软地层，因其设备可在狭小空间进行基础处理施工，相比使用高大设备的基础处理工法具有更加广泛的应用范围。

3.2 主要施工设备机具

（1）材料搅拌系统。选用美国欣猛得公司SCD8-10型静置式混凝土配料搅拌设备。配备有骨料输出量控制设定装置，水量控制计量设定装置，可同时供应多台注入泵的连续注入施工。

（2）材料注入系统。选用美国ALLENTWON公司RP-20混凝土注入泵。配备有液压动力工作压力表，材料输出压力表，远程控制器，材料泵送缸冲程次数计数显示器及材料二次搅拌装置。注入管作为把搅拌的材料注入地基的装置，以73mm规格为原则。钻孔时使用同规格的钻管时，钻管可作为注入管使用。随地层条件改变，而采用冲击钻等使用不同规格的钻管时，钻孔后在钻孔内再设置注入管使用。注入管的材质必须能够承受注入压力。拔管装置作为每段注入结束后提升注入管装置，提升能力应为50t。

（3）钻孔系统。选用韩国专门为C.G.S挤密灌浆工法施工配套的JBM250钻孔机。钻机由液压系统提供动力，旋转钻孔。能够在施工现场自行平移，可钻垂直和倾斜的注入孔，钻孔能力150m。

3.3 施工工艺

施工工艺流程见图1。

图1 挤密灌浆（G.G.S）施工流程图

（1）钻孔。根据本工程场区的地质条件，选用JBM250钻孔机在钻孔位置上进行钻孔，钻至设计深度。钻孔孔径73mm，也可根据现场特点采用其它规格钻孔孔径。

（2）材料搅拌。使用车载型或固定式的C.G.S专用搅拌机，利用搅拌配套设备把粗骨料（石屑）、已筛好的细骨料（细颗粒土）、水泥装入各自的材料仓内，并注满水箱。根据材料配合比（及塌落度），设定搅拌机各种材料的配送量，然后进行拌和。

（3）利用塌落度筒对输出的拌和材料进行塌落度测试。

（4）塌落度测试结果符合要求后，继续进行材料的拌和，并传送至注入泵的料斗。依据设计桩径及泵送1次的注入材料量来计算形成每1m桩的所需泵送次数。

（5）安装注入管（灌浆管）与拔管装置。利用注入管疏通针棒检查注入管是否被堵。

（6）边安装连接边湿润材料输送管、软管、注入压力表连接弯管，并同时检查材料输送管系统是否堵塞。

（7）把压力表连接弯管与注入管相接通。开动材料注入泵，利用注入远程控制器，依据注入量或注入压力（灌浆压力）自注入孔底开始注入材料。每段注入量（或注入压力）达到目标注入量（目标注入压力）后，提升注入管33cm。

（8）注入过程中，注意观测反映地层反压力的压力表。每注入完1m后，记录该1m开始与结尾注入时的地层反压力以及材料注入的泵送次数。每1m注入的材料泵送次数，在设备上和远程控制器上均有显示器显示。

（9）反复注入、提升、记录。材料注入达到设计标高后，结束该注入孔的注入施工，移至另一个注入孔，重复上述施工步骤进行施工。

3.4 施工技术参数

通过现场试验总结，C.G.S挤密灌浆工法施工技术参数见表1。

表1 C.G.S挤密灌浆工法现场施工技术参数

4 工程质量控制

（1）（施工材料管理。加强现场施工材料管理，严格执行进料检验制度，保证施工材料满足设计和规范要求，确保工程质量。

（2）钻孔施工。开钻前，严格按照施工布置图布好孔位，钻机定位要准确，开钻前的钻头点位与布孔点之距相差不得大于2cm，钻杆度不得大于1°。

（3）注入材料配制。采用准确的计量工具，严格按照设计配合比、塌落度、搅拌时间（搅拌机搅拌器角度）要求进行注入材料配制施工。

（4）注入施工。严格按照设计的注入深度、注入量（或注入压力）、提升长度等要求施工。注入过程中，注意观察压力表的压力变化，并注意观察地基的抬动、对周围建筑物（构造物）的影响。

5 质量检测

施工完成后，对其复合地基进行复合地基承载力检测。

（1）单轴抗压强度试块进行28d龄期抗压强度检测试验。每台机组每天做混凝土试块（边长为100mm的立方体）一组（3块），标准养护以测定其抗压强度。

（2）对桩间土进行标准贯入度试验。通过标准贯入试验锤击数，检测处理后的复合地基挤密效果；并通过室内物理力学性质指标试验，确定桩间土承载力和压缩模量。再确定复合地基土层的承载力和压缩模量。

各项检测结果均满足设计要求。

6 结语

根据本工程复合地基检测结果数据看，工程所采用的C.G.S挤密灌浆工法使复合地基的承载力得到大幅度的提高，地基变形得以解决。主要特征是在荷载作用下，桩体和增强体共同直接承担荷载作用。加固后的复合地基比原地基变形模量有较大增长，抗变形能力明显提高。达到了预期的基础加固效果，满足了设计要求。C.G.S挤密灌浆工法具有适用性强、效果好、工效高的特点，质量易控制，造价低，经济、社会、环境效益明显，具有良好的经济效益和广阔的发展前景。但受地质条件的限制，需要在确定施工方案前，做好准确的地质勘察工作。