采用灌浆法加固堤岸地基

张向华

（广东省地质局第六地质大队，广东江门529040）

采用灌浆法加固堤岸地基

张向华*

（广东省地质局第六地质大队，广东江门529040）

根据某堤岸工程项目实例及其岩土工程地质条件，采用灌浆法加固处理地基，浆液通过渗透、充填、挤密等方式进入地层后使其力学强度、抗变形能力和均一性会有所提高，整体结构得到加强；素填土、淤泥质土和细砂、粗砂层通过钻孔灌入浓浆后，使土体压密和置换，达到提高地基承载力的目的。

灌浆法；加固地基；提高地基承载力

1　工程概况

某堤岸工程段，长120m，宽4m，场地工程地质条件较差，上部地层主要由素填土、淤泥质土、细砂、粗砂和粉质粘土组成，目前局部已发生滑陷，沉陷等现象。由于素填土结构疏松（fk=80kPa）、淤泥质土呈软塑状（fk=50kPa）、细砂、粗砂饱和、松散、稍密。素填土为新近填土层，它们未完成自重固结过程，在自重固结过程中，地面会产生沉陷。为保证该堤段的稳定，提高地基土强度，以满足上部荷载及水平荷载对地基土物理力学性质的要求。因受场地条件限制，大型机械设备无法进场施工，且素填土孔隙大，可灌性好，灌浆后其力学强度、抗变形能力和均一性会有所提高，整体结构得到加强；淤泥质土和细、粗砂通过钻孔灌入浓浆后，使土体压密和置换以达到提高地基承载力的目的，故提出了对该堤段采取灌浆加固处理方案。

2　灌浆加固机理

灌浆就是要让水泥或其他浆液在周围土体中通过渗透、充填、压密扩展形成浆脉。由于地层中土体的不均匀性，通过钻孔向土层中加压灌入一定水灰比的浆液，一方面灌浆孔向外扩张形成圆柱状浆体，钻孔周围土体被挤压充填，紧靠浆体的土体遭受破坏和剪切，形成塑性变形区，离浆体较远的土体则发生弹性变形，钻孔周围土体的整个密度得到堤高。另一方面随着灌浆的进行，土体裂缝的发展和浆液的渗透，浆液在地层中形成方向各异、厚薄不一的片状、条状、团块状浆体，纵横交错的浆脉随着其凝结硬化，造成结石体与土体之间紧密而粗糙的接触，沿灌浆管形成不规则的、直径粗细相间的桩柱体。这种桩柱体与压密的地基土形成复合地基，相互共同作用起到控制沉降、提高承载力的作用。

3　灌浆设计

3.1灌浆标准

3.1.1强度控制标准

灌浆后，素填土承载力标准值（fk）要求达到110kPa，淤泥质土fk值80～100kPa，细砂、粗砂fk值大于160kPa。

3.1.2施工控制标准

施工控制标准是获得最佳灌浆效果的保证。本次灌浆对象之一的素填土，由于均一性差、孔隙变化大、理论耗浆量不定，故不单纯用理论耗浆量来控制，同时还按耗浆量降低率来控制，即孔段耗浆量随灌浆次序的增加而减少。

3.2灌浆段选择

本次灌浆分2个灌浆段，即第一灌浆段为素填土范围；第二灌浆段为淤泥质土和粉、细砂范围。

3.3浆材及配方设计

浆材采用2种配方的纯水泥浆，在第一灌浆段水灰比为0.5，在第二灌浆段为0.75。

3.4浆液扩散半径（r）的确定

由于素填土均一性差，其孔隙率、渗透系数变化大，因而仅用理论公式计算浆液扩散半径显然不甚合理，现据大量的经验数据，暂定r值为1.20m。在现场进行灌浆试验后进一步确定r值。

3.5灌浆孔位布置

灌浆孔采取梅花形分布，每排孔间距2.0m。

3.6灌浆孔孔深

根据工勘资料与现场实际要求，穿越素填土、淤泥质土、细砂、粗砂层，达粉质粘土层，孔深约为8.0m。

3.7灌浆压力

由于灌浆压力与土的重度、强度、初始应力、孔深、位置及灌浆次序等因素有关，而这些因素又难以准确地确定，因而本次灌浆的压力通过灌浆试验来确定。现据有关公式计算，暂定灌浆压力在第一、第二灌浆段灌浆时分别为0.1～0.2MPa、0.3～0.4MPa，在灌浆过程中根据具体情况再做适当的调整。

3.8灌浆量

可根据勘察报告中素填土、淤泥质土、细砂、粗砂和粉质粘土层的孔隙率进行计算。

式中：Q——每米注浆量，L；

v——加固土体积，m3；

n——土的孔隙率；

β——浆液填充系数，取0.45；

α——浆液损耗系数，一般取1.3。

3.9灌浆结束标准

在规定的灌浆压力下，孔段吸浆量小于0.6L/min，延续30min即可结束灌浆，或孔段单位吸浆量大于理论估算值时也可结束灌浆。

4　灌浆施工

4.1正式施工前准备工作

正式施工前，保证设备器具和材料按时到场，着重做好灌浆试验工作，调整灌浆压力、浆液扩散半径、孔距和排距后及时将孔位放样至实地。

4.2施工设备机具选型

针对地层条件和设计要求，可选用XY-100型钻机成孔及配套的灌浆设备。

4.3施工工艺

4.3.1施工顺序

根据多台机同时作业、现场施工条件、工程地质条件和灌浆方法等，施工顺序采取从外往里的方式进行。

4.3.2施工程序

成孔→安放灌浆管并孔口封堵→搅浆→灌浆→待凝→成孔→安放灌浆管并孔口封堵→搅浆→灌浆→封孔。

4.3.3施工技术要点

（1）成孔钻头（∅91mm）对准孔位后，采取冲击成孔的方法钻进。在素填土中钻进时，若孔壁不稳，可下入导管护壁；当钻进到淤泥质土和细、粗砂时，下入导管护壁，然后采取捞砂筒取砂成孔的方法直至下卧粘性土层。

（2）灌浆管安放及孔口封堵灌浆管下端设置0.7～1.0m长且下端封口的花管，在花管外壁包扎一层软橡皮，以防流砂涌进花管导致灌浆无法进行。

（3）搅浆先往搅拌浆筒内注入预定的水量并开动搅浆机后，再逐渐加入425#普通硅酸盐水泥直到预定的用量，搅拌3～5min后将浆液通过过滤网流到储浆筒内待灌。

（4）灌浆灌浆采用自上而下孔口封闭分段纯压式灌浆方法，即自上而下钻完一段灌注一段，直到预定孔深为止。灌浆段的长度以素填土和淤泥质土、细、粗砂厚度来确定；灌浆压力采取二次或三次升压法来控制，即灌浆开始采用低压（小于0.1MPa）或自流式灌浆，对素填土而言，当吸浆量较大时采取间歇灌浆或用砂浆灌注，终灌时的压力要达到设计值；灌浆结束标准严格按设计执行。

（5）封孔灌浆结束后及时封孔，即第二灌浆段灌浆结束过半小时后，排除孔口封堵物，再往孔内投入砂石直到水稳层顶面，过24h后，若浆液下沉，再补充水灰比0.5的浆液至水稳层顶面。

4.4特殊情况下的技术处理措施

（1）在灌浆过程中，发现浆液冒出地表即冒浆，采取如下控制性措施：①降低灌浆压力，同时堤高浆液浓度，必要时掺砂或水玻璃；②限量灌浆，控制单位吸浆量不超过30～40L/min或更小一些；③采用间歇灌浆的方法，即发现冒浆后就停灌，待15min左右再灌。

（2）在灌浆过程中，当浆液从附近其他钻孔流出即窜浆，采取如下方法处理：①加大第Ⅰ次序孔间的孔距；②在施工组织安排上，适当延长相邻2个次序孔施工时间的间隔，使前一次序孔浆液基本凝固或具有一定强度后，再开始后一次序钻孔，相邻同一次序孔不要在同一高程钻孔中灌浆；③窜浆孔若为待灌孔，采取同时并联灌浆的方法处理，如窜浆孔正在钻孔，则停钻封闭孔口，待灌浆完后再恢复钻孔。

5　效果检验与评价

5.1静载荷试验

施工结束28d后，在施工段范围内选择3个代表性地点（其中1个在灌浆点位，1个在两相邻灌浆点位中间，1个在相邻对角灌浆点中间），做压板（0.5m2）静荷试验。在素填土顶面单点加载均满足设计要求。

5.2钻孔取芯

标贯试验和探槽开挖检查施工结束28d后，在施工段范围内选择2个钻孔检验点进行钻孔取芯抗压试验和标贯试验来检验灌浆质量，均满足设计要求。

6　结束语

本工程采用灌浆法处理地基主要是施工场地较狭窄，适宜使用施工设备较小的机械进行施工；其次是地层主要由素填土、淤泥质土、细砂、粗砂和粉质粘土组成，可灌性较好。灌浆法处理地基施工工艺简单，施工质量容易控制，在施工中易于实现，而且工期短，费用低，效果好。地基处理的方法很多，本工程项目采用灌浆法处理地基，希望在以后类似的工程项目中能起到借鉴的作用。

［1］岩土工程勘察规范［S］.中国建筑工业出版社，2009.

［2］建筑地基基础设计规范［S］.中国建筑工业出版社，2011.

［3］建筑地基处理技术规范［S］.中国建筑工业出版社，2002.

［4］工程地质手册［S］.中国建筑工业出版社，2003.

P642

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1004-5716（2016）05-0011-03

2015-12-01

2015-12-02

张向华（1972-），男（汉族），广东阳春人，工程师，现从事岩土工程及水工环地质工作。