高压喷射注浆法在托换技术中的应用

姬 冬 蝶

(山西国辰建设工程勘察设计有限公司，山西 阳泉 045000)

高压喷射注浆法在托换技术中的应用

姬 冬 蝶

(山西国辰建设工程勘察设计有限公司，山西 阳泉 045000)

针对住宅楼地基不均匀沉降造成的裂缝问题进行了分析，并结合工程地质条件、建筑物结构特性等，采用高压旋喷注浆法对既有建筑物的地基进行了加固，同时阐述了具体的加固措施，指出加固后建筑物沉降速率逐渐减小，趋于稳定，达到了预期目标。

既有建筑物，旋喷桩，高压喷射注浆法，托换技术

0 引言

高压旋喷法，在工程之前可作为地基承载力的改善方法，对软土地基的处理效果很显著，但相对来说，造价比较高。但在既有建筑物的地基加固方面，其可以不损坏建(构)筑物的上部结构，并且施工时仍不影响建筑物的使用功能，其耐久性好，浆液材料以水泥为主，且设备相对简单，易施工，因此使用范围十分广泛。

1 工程概况

场区某住宅楼，在建成一年，经雨季后，突然发生下沉，东南部基础全部下沉，西北部则基本保持稳定，墙体出现裂缝且有逐步增大的趋势。为保证该建筑物的安全使用，必须迅速制止东南部基础下沉。

该建筑物为底框结构，下部为商铺，上部为住宅，独立基础，住宅部分高24 m，商铺部分高4 m。下部基础为夯实基础，原为黄土梁卯地貌单元。

2 地质情况

该区域下伏基岩为石炭系基岩，场区大面积被第四系黄土所覆盖，与下部基岩呈不整合接触。其该楼体处于回填强夯区与自然回填交界部位，经钻探查明：

第①层为人工填土，土质为粉质粘土，层厚1.5 m～3.0 m，标贯击数为6.6击～12.3击，平均9.9击。

第②层为素填土，主要以粉土、粉质粘土为主，夹杂碎石及粗砂，回填时间为20世纪90年代，稍密，稍湿，层厚16.0 m～18.5 m，标贯平均击数为4.5击。

第③层为砂岩，深灰，强～中等风化，较完整，较硬，岩断口棱角状，含石英、云母等矿物，表面有锈红色斑迹。

3 处理措施

3.1 情况分析

该楼体地基土层厚度大且均匀性差，经雨水浸泡局部(东南部)土层承载力降低，引起沉降、楼体裂缝。不需要大面积的加固，对于地基部分，只需要进行局部(东南部)基础的加固阻止其沉降；上部结构应做相应的加固处理。

3.2 方案选择

为保证建筑物正常安全使用，需要对建筑物进行必要的地基处理。

建筑物为独立基础，不需要进行地基土的大面积处理，所以只对商铺东南部分进行加固。

因为地基土成分复杂且均匀性及密实性差，所以采用基础加宽措施无法达到预期要求。而墩式托换技术需要坐落在较好岩层上，因本区域的杂填土深度大，无法达到墩式基础的要求，所以拟选用桩式托换或地基加固措施。

在桩式托换的选用中，发现建筑物独立基础室内部分也需要加固，致使普通的静压桩无法在楼体内施工，所以选用高压喷射注浆法。因是用于独立基础下的托换技术，则选用单管旋喷，最终形成旋喷桩，成桩后直接顶托原建筑基础。通过高压旋喷桩与地基土共同承担上部结构荷载，阻止基础及建筑物继续下沉。同时利用施工返浆可以对密实度较差的基底以下土体进行充填，增强原有地基承载力。

3.3 旋喷桩设计

工程采用单管旋喷法，根据土层条件，因为素填土层厚度最大，以其的标准贯为参照，标准贯入度为4.5，在区间0

单桩竖向承载力特征值按下式计算，并取二者中较小值[2]：

Ra=ηfcuAp

(1)

(2)

式中：fcu——与旋喷桩桩身水泥土配比相同的室内加固试块(边长7.07 cm立方体)在标准养护条件下90 d龄期的立方体抗压强度平均值；据先前经验取4 000 kPa；

η——强度折减系数，通常取0.20～0.250；

up——桩的周长，0.8π=2.51 m；

n——桩长范围内所划分的土层数，按1层素填土计算；

li——桩长范围内第i层土的厚度，取值21 m；

αp——桩端阻力发挥系数，按地区经验，取值1.0；

qsi——桩周第i层土的侧阻力特征值，qs1=40 kPa；

qp——桩端地基土未经修正的承载力特征值，取3 000 kPa;

Ap——旋喷桩截面积，取0.50 m2。

计算结果为：按桩身强度Ra=700 kPa；按地基承载能力Ra=2 108+1 500=3 608 kPa；取最小值700 kPa。按复合桩基验算，远大于上部荷载。因此，单桩竖向承载力和复合地基承载力设计值满足上部荷载的要求。

采用旋喷桩共32根，即东南部每个独立基础下4根(见图1)，桩长18 m～22 m，桩端入基岩0.5 m。桩顶标高位于原建筑基础底面，依据建筑物基础详图桩顶应位于室内地面标高以下-1.2 m。

因工程需要初凝快的效果，所以采用速凝早强型水泥浆，外加剂选用成本较低的水玻璃，百分比在1.5～2.5之间。选用42.5号复合硅酸盐水泥，水灰比(质量比)0.8∶1，在浆液中添加2%的水玻璃。

旋喷压力：25 MPa；钻杆旋转速度20 r/min；钻杆提升速度20 cm/min；一个喷嘴直径2 mm。

4 旋喷桩施工

本工程既有建筑物独立基础的厚度比较大而施工引孔直径比较小，旋喷施工时，孔口通畅性较差，不易冒浆，会对独立基础产生一定量的提升作用，为了防止此类现象的发生，施工时先进行边缘桩位的施工，并且每个基础下，桩体不能连续施工，防止造成新的裂缝。

4.1 工作流程

测量放线确定孔位→钻机就位成孔→验收终孔→现场浆液制备→插管→喷浆提升→补浆→清洗结束[3，4]。

测量放线确定孔位：查看施工图，根据图纸对各个桩、孔进行编号，减少施工时的工作量，并测量出钻孔的高程。

钻机就位成孔：钻孔严格按标定孔位就位，首先钻杆要对准预定孔位，将钻机停放平稳，钻孔位置与设计位置的偏差不得大于50 mm。为保证钻孔的垂直度，应在每钻进5 m时，进行水平和垂直方位的检测，垂直度偏差不大于1/100。在钻进工程中记录遇到的意外状况，如塌孔等。在成孔过程中准确记录各地层对钻进造成的阻力，用以分别软硬岩层。

现场浆液制备：选用42.5号复合硅酸盐水泥，水灰比(质量比)0.8∶1，浆液中2%的水玻璃。浆液搅拌应均匀，随配随用，放入料筒前应使用滤网进行过滤。搅拌机的转速和拌和能力应分别与所搅拌浆液类型和灌浆泵的排浆量相适应并应能保证均匀、连续地拌制浆液。保证高压喷射注浆连续供浆需量。

喷浆提升：钻杆旋转速度20 r/min；钻杆提升速度20 cm/min；压力25 MPa。当到达上部土层时，降低泵压，增加提升速度。开喷送入符合设计要求的水、气、浆待浆液返出孔口正常后开始提升。喷射过程中因故中断后恢复喷射时应进行复喷搭接长度不小于0.5 m。

补浆：喷浆结束8 h后，按浆液凝固情况以水泥浆液进行二次补浆。

因此工程为既有建筑物的地基加固工程，在高压旋喷注浆完成后，只注浆到地基底面的标高，不进行充填回灌的处理，而是对基础内部的钻孔范围进行混凝土填充。

清洗结束：每一孔的高压喷射注浆完成后应及时清洗灌浆泵和输浆管路，防止清洗不及时、不彻底浆液在输浆管路中沉淀结块，堵塞输浆管路和喷嘴，影响下一孔的施工。

4.2 工程量

旋喷桩32条，引进总进尺801.5 m，有效旋喷桩长累计798.50 m。

5 加固效果评述

加固后，楼体裂缝未见发展。为了检测加固效果，对建筑物设置了加密沉降观测点。封桩前后的沉降观测数据表明，在全部旋喷桩封桩后各观测点的沉降减小并趋于稳定。根据观测资料，在封桩后的一段时间内沉降仍会发生，一些随着时间的发展沉降速率逐渐减小。在封桩三个月后各沉降观测点的沉降速率均小于0.025 mm/d，说明建筑物的沉降已经稳定，达到预期的目的。

沉降—时间曲线见图2。

6 结语

近年来高压旋喷技术得到了很大发展，利用超高压水泵和超高压水泥浆泵，辅以低压空气，大大提高了旋喷桩的处理能力。在软土中的切割直径可达2.0 m，注浆体的强度可达5.0 MPa，有效加固深度可达60 m，所以对于重要的工程以及对沉降要求严格的工程，可选择较强设备能力进行施工，加上旋喷桩的固有特点，使用过程中的不断改进使该项技术更趋于成熟，在城市建设中发挥更重要的作用。建议对已有建筑地基的病害加固要慎重，需采用间隔施工、在浆液中添加速凝剂及脱水剂等添加剂，并配合现场测量检测，以防止由于旋喷施工浆液析水软化地基而引起的附加沉降。

[1] 牛志荣.地基处理技术及工程应用[M].北京：中国建材工业出版社，2004.

[2] GB 50007-2011,建筑地基基础设计规范[S].

[3] 徐志均.高压喷射注浆法处理地基[M].北京：机械工业出版社，2004.

[4] 巩天真，岳晨曦.地基处理[M].北京：科学出版社，2008.

[5] JGJ 79-2012,建筑地基处理技术规范[S].

Application of high-pressure jet grouting method in underpinning technology

JI Dong-die

(Shanxi Guochen Construction Engineering Survey Design Co., Ltd, Yangquan 045000, China)

The paper analyzes residential building foundation cracking problems owning to uneven subsidence, carries out existing building foundation reinforcement by applying high-pressure jet grouting method according to engineering geology conditions and building structure features, describes specific reinforcement measures, and finally points out that: the reinforced building subsidence rate continuously reduces and grows to stable. Thus, it achieves expected target.

existing building, rotating spray pile, high-pressure jet grouting method, underpinning technology

1009-6825(2014)36-0070-02

2014-10-15

姬冬蝶(1969- )，女，工程师

TU753.8

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