深厚软弱杂填土地基注浆加固处理技术研究

孙建华

摘要：进行房屋深厚杂填土软弱地基处治时，借鉴已有成果及经验，结合工程现场实际，合理选择了压力注浆法的处理方法，使处理后的地基满足了建设工程的各项要求，文中对本项目的压力注浆法处治地基技术进行了总结，对类似软弱地基的处理有一定的实用意义和参考价值。

Abstract： When dealing with the deep miscellaneous fill weak foundation， the existing results and experience are use. Combined with the actual situation of the project site， the treatment method of pressure grouting method is reasonably selected， so that the treated foundation meets the requirements of the construction project. In this paper， the pressure grouting foundation treatment technology of this project is summarized， which has certain practical significance and reference value for the treatment of similar weak foundation.

关键词：软弱地基；杂填土；压力注浆法；质量检查

Key words： weak foundation；miscellaneous fill；pressure grouting method；quality inspection

中图分类号：U416 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）30-0129-03

0 引言

坚固的地基是确保各种建（构）筑物安全使用的基要保障。而我国幅员辽阔，各区域的地质条件复杂多变，因地基软弱而导致建（构）筑物下沉、开裂甚至倒塌的事故层出不穷，对人们的生命及财产安全造成巨大损失，因此，解决好软弱地基的问题，无疑具有现实意义。软基处理的技术手段较多，但通常都具有工期长、施工复杂、成本高等不足之处。经过我们的研究，表明采用注浆动法为在施工成本、工期及施工操作方面均具有明显优势，将具有充填及胶结性能的水泥及添加剂加水拌制成浆源，采用泵压作为动力源，用压浆设备把浆液压入软弱地基的岩土中，浆液通过渗透、填充及挤压等方式于地基岩土中扩散，当浆液凝固、硬化后，将松散岩土胶结成结构较密实、承载强度大的整体，从而达到上部建（构）筑物对地基的承载要求。

1 工程概况

石家庄供电段涉县车间既有库房改造的地基承载力不足。在工程前期调查阶段，向涉县供电车间的相关人员对拟建本房屋所在位置的地质情况进行了询问了解。得知，此拟建房屋所在位置起初为自然形成的一处深坑，坑深约为十几米。后经新建涉县供电车间用建筑垃圾及生活垃圾的回填，方形成与周边地势齐平现状地貌。

该工程委托邯郸市金地工程勘察有限责任公司做了《工程地质勘察报告》。报告说明此地块位于太行山脉涉县盆地山前阶地，场地地形基本稳定，其地基土承载力特征值及变形参数如表1所示。

依据《工程地质勘察报告》所示地基地质情况分析，该房屋工程基坑在自然地坪面以下7.3m内所回填的松散杂填土不能作为房屋工程的地基使用，该杂填土无工程意义，更不能满足该工程地基承载力特征值的要求。故该地基需进行地基处理，以提高地基承载力，改善其变形性质或渗透性质，才能满足本工程地基承载力特征值的要求。地基处理就是为而采取的人工处理地基的方法。

2 基坑周边地形条件

在拟建房屋位置上基坑已进行开挖；基坑长14m，宽9m，深4m；由于受自然条件的限制，紧邻拟建房屋基坑南侧的狭小道路为通往涉县供电车间的唯一通道，不可中断通行，本拟建房屋南侧外墙距道路仅为2m，此侧的基坑采用深基坑内由于作业面有限而不能安装横撑。采用锚拉支撑侧立面的立壁支护方法保证深基坑不至于坍塌。锚拉支撑施工为在侧壁面上间距1.5米垂直打入20a工字钢长。柱桩一端打入基坑底以下1.5米，另一端用拉杆与远处锚桩拉紧，挡土板采用钢模板。

3 地基加固处理拟选方案

依据地质勘察报告，结合本工程的实际情况和各种地基处理方案在本项目的适用情况。拟定了此房屋工程地基处理的几个施工方案并进行了所需地基处理费用、工期、质量保证等方面的评比。

3.1 方案一

首先考虑采用换填垫层法。换填垫层法就是挖去地表浅层软弱土层或不均匀土层，回填坚硬、较粗粒径的材料，并夯压密实，形成垫层的地基处理方法。根据地质勘探报告，本工程需挖填基坑土方深度为7.3+0.3=7.6m。如果采用换填垫层法，本工程需换填土方（14m×9.6m×7.6m）约为1021m3。本工程基坑换填土方需费用为177327元。另外，进行换填的基坑开挖深度达7.6m，预估基坑防护费用增加21万元，换填总费用近40万元。

可见采取换填进行地基处理的费用过高，施工工期约为30d，且施工质量控制点多。土质、回填土分层回填厚度、夯实机械的选择、回填土压实系数、密实程度、施工人员的技术水平等各方面控制难度大。施工完毕后也很难保证该工程地基土承载力特征值能满足100kPa的要求。相对于本工程100m2的房屋来说地基处理工程费用过高，工期长。综合以上所述，换填的地基处理方案不适合本项目。

3.2 方案二

打桩处理地基法。打桩法分为多种桩，经综合分析，本项目适用灰土挤密桩法和水泥粉煤灰碎石桩。灰土挤密桩法是利用横向挤压成孔设备成孔，使桩间土得以挤密。用灰土填入桩孔内分层夯实形成灰土桩，并与桩间土组成复合地基的地基处理方法；水泥粉煤灰碎石桩是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂等混合料加水拌和形成高黏结强度桩，并由桩、桩间土和褥垫层一起组成复合地基的地基處理方法。

结合本工程实际情况，各种桩施工要伸入到第一层杂填土7.3m以下第二层黄土状粉质黏土以内，桩身长至少为7.3m。施工工期约为30d。

如果采用水泥粉煤灰碎石桩法，基坑范围内（14m*9.6m）约打桩为直径1m深7.3m的桩6个。经过与河北京铁勘测设计院有限公司相关技术人员的询价分析得知，每个桩需工程造价费用32000元左右。本工程如采用水泥粉煤灰碎石桩共需费用为19.2d万元；采用灰土挤密桩法施工费用为17.3d万元。

可见采用打桩法地基处理方案不仅施工质量控制点多，水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂回填土分层回填厚度、夯实机械的选择、回填土压实系数、密实程度、施工人员的技术水平等各方面控制难度大。且相对于本工程100m2的房屋来说地基处理工程费用过高，工期长，成本大。

3.3 方案三

水泥注浆施工。所谓注浆施工就是在《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）中的高压喷射注浆法。用高压水泥浆通过钻杆由水平方向的喷嘴喷出，形成喷射流，以此切割土体并与土拌和形成水泥土加固体的地基处理方法。

以往施工成果及资料表明，压力注浆法对于处理此类杂填土的效果明显，能满足设计要求，预估本项目压力注浆法施工总费用7.3万元，工期9d。

可见压力注浆法施工简便、工期短、费用低，且处理效果好，相对其它处治方案而言，具有无可比拟的优势。经综合评估，本项目决定采用压力注浆法进行地基处理。

4 注浆加固法关键施工技术

该工程地基处理施工方案为，基坑开挖长14m，宽9m深至自然地坪面以下第一层土4m位置止。根据《工程地质勘察报告》所示，到第二层黄土状粉质黏土顶面还有7.3m-4m=3.3m的杂填土层。要求全部采用注浆加固处理。根据现场实际情况，要想全部加固密实达到该工程地基土承载力特征值能满足100kPa的要求。首先要在基坑长14m，宽9m深至自然地坪面以下第一层土4m深坑底平面上现浇厚200mm的C25混凝土垫层。待混凝土垫层达到设计强度后，在混凝土基坑底板上钻孔。然后安装注浆管道喷射注浆。

注浆工艺流程：浇筑混凝土垫层→混凝土垫层底板钻孔→基坑底板下土钻孔→安装贯入注浆管道→封口→试注浆→正式注浆。

4.1 注浆材料选择及注浆参数的确定

4.1.1 注浆材料的选择

由本项目为杂填土的地质条件及工程本身的性质，根据以往工程实践经验，采有压注纯水泥浆液。

4.1.2 浆液扩散半径

浆液扩散半径（r）是一个重要的参数，与容许注浆压力、注浆布孔方式相互联系，其与地基土体的渗透性等相关。但本项目为不均匀、各向异性的杂填土，有些部位为集中为空隙较多的建筑类砼弃碴，有些部位则为粘土为主。故无法通过理论计算确定扩散半径，选取某部位作现场注浆试验也不能代表全部地基。

故按地质扩散半径最小的粘土集中部位确定本项目的浆液扩散半径，以确保地基注浆各部位的质量达到目标要求。借鉴以往工程经验，扩散半径r值为1.0m。

4.1.3 注浆压力

注浆压力是给予浆液充填、扩散的能量，压力大时，扩散半径大，有助于提高土体强度，但压力超过地层的自重及强度时，则会导致地基破坏，所以注浆压力以不能使地层结构破坏为原则。

4.2 压力注浆施工技术关键

4.2.1 水泥浆的拌制要点

①对场水泥进行检验，不符合要求的严禁使用。 ②水泥浆随拌随用，当水泥浆因长时间放置而初凝后，不得再用于注浆作业。③所用水泥浆要充分拌制均匀，每罐水泥浆的拌制时间不能低于10min。且进注浆过程中，持续对浆液进行轻度搅拌，以避免浆液沉淀离析。④压注的浆液要利用筛网过滤，以防止大颗粒堵塞喷嘴。

4.2.2 基坑顶面设置混凝土垫层

因杂填土松散，土层结构疏松、孔隙率大，为避免压浆时浆液从地基顶面冒出而影响注浆效果。采取基坑底平面上现浇厚200mm的C25混凝土垫层将土层表面封闭。为了保证垫层的浇筑厚度，先测量放线，以做好的灰饼为标准，用刮尺刮平，作为浇筑混凝土垫层厚度的标准，标筋间距为2m，呈梅花状布置，混凝土采用现场搅拌机搅拌。垫层顶面采用打拖板找平、拖光。混凝土垫层浇筑完后覆盖塑料薄膜养护，待浇筑24h后，进行浇水养护。每天不少于2次，养护时间为7d。

4.2.3 注浆孔布置方式及混凝土垫层底板钻孔

注浆孔的孔距（L）主要根据浆液扩散半径（r）而定，其取值范围在r≤L≤2r，合理选择孔距对确保工程质量及降低造价很重要，本项目施工的孔距为1.55m，梅花形布设，排距为1.0m，具体布置如图1所示。

在钻孔前根据实际尺寸首先测量出钻孔位置，画出钻孔点位置布置图，并依图中钻孔点编号依次进行钻孔，钻孔位置见钻孔布置图。钻孔采用台式钻钻孔，孔径为200mm、孔深为混凝土垫层厚度200mm。孔距为1.55m，呈梅花状布置，共计77个孔。

4.2.4 基坑底板下土钻孔

注浆孔钻孔采用MDL-120DI型钻机（锚杆钻），锚杆钻机进场后采用16T吊车由地面吊入基坑内进行钻孔，钻机钻孔时先调整好机械位置，安装锚杆钻机用水平尺调平锚杆钻机，以保证钻孔不偏斜。安装完后要经过技术人员的检查验收后方可开机钻孔，使钻头对准混凝土垫层孔洞位置，然后开始加压施钻。锚杆钻机钻孔工具采用麻花钻头钻进，边钻边注水，时常保持孔内水满。钻孔直径为200mm，按设计深度钻孔。

钻孔完成后将基坑内锚杆钻机吊出运走。

4.2.5 安装贯入注浆管道

注浆管道采用普通焊接钢管（Φ32），钢管单根长4.2m，入孔内4m外漏0.2m，在外漏顶端焊接丝头，为了方便注浆软管道连接，然后把入孔下端封死，并在入孔下部3m开小孔，直径为0.8cm，间距为150mm左右，这样能使水泥浆均匀注入基坑下土质内，为也不让土质泥浆流入注浆管道内，注浆管道在放入钻孔内前先用塑料薄膜包住严实，注浆加压时，塑料薄膜会在加压的水泥浆注入内自行崩开，水泥漿就会喷出。

4.2.6 封口

为了不使水泥浆从注浆管道周围溢出，采用较稠水泥浆和速凝剂在混凝土垫层孔洞口把注浆管道顶部周围封死，待较稠水泥浆凝固后开始注浆。

4.2.7 试注浆

调制注浆用的水泥浆液。水泥采用太行山P.C42.5复合硅酸盐水泥。水泥浆规范要求：

①浆液配比：水泥浆以湿磨水泥浆液为主，浆液水灰比（重量比）采用2：1、1：1和0.6：1三组配比，开钻时水灰比采用2：1。②变浆条件：当灌浆压力保持不变而注入率持续减少时或注入量不变而压力持续上升时不得改变水灰比，当某级浆液注入量达到300L以上或灌浆时间已达1小时，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，应改浓一级的水灰比浆液。当注入率大于30L/每分钟时视具体情况可越级变浓。

试注浆前安装水泥浆搅拌罐和注浆机。

试注浆时采用水泥浆水灰比为2：1，注浆机上压力表压力指数为1.5MPa。

注浆压力国内没有相应技术标准，参照美国ASCE规定的标准，通常将注浆压力设定为上注浆底部的上覆土自重的两倍左右。

4.2.8 正式注浆

正式注浆采用水泥浆水灰比为2：1，即1m3水加入500kg水泥，产生水泥浆为1.17m3，密度为1.29kg/L。注浆机上压力表压力指数为1.5MPa，注浆时应时刻关注压力表压力指数，必须达到要求压力指数时才可以更换下一个注浆管。在采用设计压力注浆时，部分孔洞的邻孔发生冒浆现象，将注浆顺序改为跳孔注浆，或是暂停注浆，待浆体适当固结后再进行注浆。

5 效果检测

压力注浆属隐蔽工程，注浆的施工要严格按照规范及设计要求进行，以确保注浆工程质量。完成注浆后需采用一定的质量检查方法进行检查注浆工程的施工质量，评价达到的处理效果。采取了适用于本项目的钻探法及触探法进行质量检查。本项目钻探检验孔3个，水泥结石体岩芯完整性较好，可看出浆液胶体对土层孔隙的填充密实，注浆处理使地基的物理力学性质得到很大改善。经原位触探检查了9处，结果表明注浆处治后的地基承载力最低值为198kPa，最高值为263kPa，平均值为236kPa，满足了本项目对地基承载力大于100kPa的要求。

6 结束语

进行软弱地基进行处治的方法有很多种，换填垫层、袋装砂井、高压旋喷桩、粉喷桩、碎石（或灰土）挤密桩、强夯等。但压力注浆法具有其它处治方法无法比拟的优势，该方法能与软弱土体胶结成强度高、渗透性小的结石体，且施工简便、取材容易、成本低、对环境污染等优点，故在软弱地基处理时可优先考虑压力注浆法的适用性，但在使用壓浆法时需根据具体的地质情况、设计要求及施工条件等的不同进行注浆参数的确定及施工工艺的改进与调整，以在确保施工质量的同时，取得良好的经济效益。

参考文献：

[1]JGJ79-2002，建筑地基处理技术规范[S].

[2]张楚，阚文君，姜高群.对粉砂土地基加固处理的研究[J].建筑理论与研究，2015（07）.

[3]谢卫东.浅析压密注浆在地基处理中的应用[S].施工技术，2013（5）.