哈尔滨市某研发中心项目基础加固施工技术分析

刘 恂

(哈尔滨空港新城建设发展有限公司,黑龙江 哈尔滨 150000)

1 工程概况

1.1 工程项目指标

该研发中心项目位于哈尔滨市香坊区成标街、南直路与公滨路围合区域，主楼建筑高度66.45m，裙房建筑高度15.85m。总建筑面积23761m2，其中地上建筑面积21096 m2，地下建筑面积2665 m2。建筑结构安全等级为二级，设计使用年限50年，建筑设防类别为丙类，地基基础设计等级I区丙级，II区乙级。结构重要性系数：1.0。抗震等级I区为混凝土框架三级，II区为混凝土框架三级，剪力墙为二级。人防抗力级别为核6(常6)级，人防防护类别甲类，人防防化等级为丙类。

1.2 工程项目所在区域既有地下人防工程情况

研发中心项目采用浅基础，但基础下有一处遗弃人防工程从该建筑物下通过，影响了建筑物的安全使用。故需要对人防要进行处理。

根据勘探报告，地下既有人防的分为两段，第一段防空洞为砖墙、水泥预制顶盖，走向为从钻孔30、钻孔31至钻孔20处区间内，宽度1.2m，深度2m，顶盖埋深6.3m至7m，钻孔30处已人为处理填实。Zk19处，洞内半淤死，约有1m高的空洞，未见积水，土质为黄色，软塑；第二段为土洞，走向为从钻孔28至钻孔35区间内，土洞已淤死，土质为黄色粉质粘土，可塑、铁染，周围土质为褐色、硬塑夹白色钙质，钻孔20至钻孔28之间为砖洞和土洞结合部。空洞大部分已冲填。土体呈湿，软塑-可塑状态，由于沉积时间较短，较松散，土的成份较单一[1]。

2 加固处理方案

2.1 加固设计依据规范

(1)《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002)

(2)《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)

(3)《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)

(4)人防探查报告

(5)岩土工程勘察报告

(6)设计图纸。

2.2 注浆加固方法-劈裂注浆

当土的渗透系数k<10(-4)cm/s,就得采用劈裂注浆，在劈裂注浆中，注浆管出口的浆液对周围地层施加了附加压应力，使土体发生剪切裂缝，而浆液则沿裂缝面劈裂。当周围土体是非匀质体时，浆液首先劈入强度最低的部分土体。当浆液的劈裂压力增大到一定程度时，再劈入另一部分强度较高的部分土体，这样劈入土体中的浆液便形成了加固土体的网络和骨架。浆液的劈裂途径有竖向的、斜向的和水平向的。竖向劈裂是由土体受到扰动面产生的竖向裂缝；斜向的和水平的劈裂是浆液沿软弱的或夹砂的土层劈裂面形成的[2]。

采用劈裂注浆优点如下：

(1)避免大型机具进场，影响其他工序施工。

(2)采用液体材料，压力注射，固后均为面接触，没有孔隙，土体加固均匀，可以控制不均匀沉降。

(3)施工灵活，可以根据现场情况增加加固点注浆孔，容易控制质量。

(4)对比其他方案，施工简便，易操作，造价低，工期短。

2.3 注浆加固材料选择

由于粉煤灰颗粒的细度比水泥小，属于球形颗粒，用粉煤灰代替部分水泥或砂，可保持浆体的悬浮状态，使浆液更容易泵送，以避免发生离析和减少沉积来改善可泵性和可灌性。且粉煤灰具有火山灰活性，当加入到水泥中可增加胶结性，这种反应产生的粘结力比纯水泥砂浆的粘结更为坚固。同时粉煤灰含有一定量的水溶性硫酸盐，可增强浆液的抗硫酸盐性。因此本方案注浆材料选用水泥砂浆掺加相应比例粉煤灰拌制，注浆材料的具体指标为：

(1)水泥 增效高钙灰1∶4(体积比)

(2)水灰比 0.6～0.8

(3)流动度 18～30(cm)

3 主要施工技术方法

3.1 防空洞部分注浆加固施工

人防空洞注浆加固施工顺序为：竖井机械开挖3m深-人工挖竖井-安放钢护筒-防空洞内支洞、隧洞探查-安放注浆管-防空洞一侧混凝土封堵-防空洞混凝土中砂回填到注浆管下0.2m-一次注浆-二次注浆加固-中砂回填到自然地面下3m-回填中砂位置安放注浆管-沙中注浆加固。

3.1.1 竖井开挖及支洞、隧洞探查

竖井开挖采用挖掘机与人工配合的方式挖土，该位置挖土深度约为7.0m，机械挖坑3m×3m×3m，采用放坡开挖，建议放坡系数为1∶1。然后采用人工挖竖井方式，竖井为直径1.3m圆洞，为保证施工安全，竖井护壁采用钢套筒全高设置，挖至防空洞洞拱时，采用风镐拆除。防空洞应先通风，然后工作人员进入洞内探查是否有支洞存在，如果发现有支洞、隧洞存在，支洞、隧洞位置应单独布设注浆管，进行此处加固处理。安放注浆管之前，先在不处理防空洞口一侧，使用素混凝土进行封堵，混凝土强度等级C20，数量约为3m3。

人防竖井做法如下图1。

3.1.2 安放注浆管、中砂回填和一次注浆

注浆管沿着人防空洞内通长水平布设，人防空洞主洞内共安放三根注浆管，一根注浆管安放在人防空洞上部圆弧顶端，另外两根注浆管分布在第一根注浆管两侧，距第一根注浆管横纵向距离均为0.3m。注浆管采用1寸白龙管，人防洞内注浆管每隔20cm钻注浆渗流孔，注浆孔成梅花形分布。人防空洞长度约为20m，注浆孔从注浆管端头开始布设，打孔区域长度约为15m，注浆孔采用透明胶带封口，注浆管另一端延伸到自然地面以上1m。注浆管安放完毕第一层中砂回填，中砂回填高度距底部注浆管为0.2m，然后开始一次注浆，一次注浆采用注浆泵直接往人防空洞内注浆，当浆液从洞孔位置溢出时停止一次注浆，施工剖面图如图2。

3.1.3 二次回填中砂、安放注浆管和二次注浆

一次注浆完毕，回填中砂到自然地面下3m处，回填过程中埋设注浆管3根，注浆管为1寸塑料管，注浆管每隔20cm钻注浆渗流孔，注浆管距自然地面2m位置安放止浆塞，防止浆液从注浆管外侧孔口内壁溢出。注浆管安放完毕后，逐段在松沙上界面浇浆液形成硬壳，制造封堵层。48h(或中等强度时)对人防空洞三排注浆管和埋置在松土层的竖向注浆孔注浆，施工顺序为先给人防空洞三排注浆管注浆，然后再给松砂区的注浆孔注浆，当浆液饱和的从地面溢出或注浆机压力大于1.5Mpa并稳定3～5min后停止注浆。注浆完成后进行土方回填。

图1 人防洞施工剖面图

3.2 土洞部分注浆加固施工

土洞部分注浆加固施工顺序为：施放孔位-钻机就位-调整垂直度-钻孔-安放注浆管和止浆塞-注浆。

3.2.1 施放孔位

在土洞加固处理区域内施放孔位，孔位横纵向间距均为2m，注浆孔呈梅花形分布，钻孔直径为100mm，钻孔深度为6.50～8.50m，空洞部位钻孔浅，虚土部位钻孔深。由于位置不准确，应加大处理面积，同时在钻孔时根据地层情况，判别人防走向。

3.2.2 安放注浆管和止浆塞

注浆管采用1寸塑料管，封底在下端头部位置钻梅花型注浆孔，间距15cm，孔径6～8mm，地面下2m安放止浆塞封孔，止浆塞上部2m区域采用粘土和水泥浆封孔，安放完毕的注浆管应高出自然地面1m以便注浆操作。

3.2.3 注浆

注浆管安放完毕后开始注浆，浆液采用水泥、粉煤灰泥浆，水泥粉煤灰质量比为1:5，水灰比为0.6～0.8，流动度为18～30cm。注浆顺序采用隔一注一和梅花形注浆的施工顺序，施工时必须保证一次性将所有注浆孔注好为止，不允许隔天注浆。注浆量控制采用两种控制措施，当浆液饱和的从地面溢出或注浆机压力大于1.5Mpa并稳定3～5min后停止注浆[3]。施工剖面图和注浆孔分布示意图2所示。

图2 土洞施工剖面图

4 检验原则

注浆施工质量高不等于注浆效果好，因此，在设计和施工中，除应明确规定某些质量指标外，还应规定所要达到的注浆效果及检查方法。

(1)统计计算灌浆量，可利用注浆过程中的流量和压力自动曲线进行分析，从而判断注浆效果。

(2)由于浆液注入地层的不均匀性，从理论上分析，应选用能从宏观上反映的检测手段。

(3)采用取样或载荷试验进行盐酸，保证在处理范围内，地下人防空洞及土洞全部填满，地基承载力、密实度与周围土体相匹配[4]。

5 安全生产保障措施

针对施工现场环境因素和危险源采取的具体防范措施有：

(1)竖井开挖基坑周边防护：设专人检查，督促总包单位加强四口五临边防护措施，不合格处立即处理整改，防患于未然。

(2)竖井开挖后一经发现基坑侧壁有渗漏点出现，立即通知建设单位、总包单位彻底查找漏水水源，采取措施补漏[5]。

(3)施工过程严格按要求施工，安全员旁站责任制度。

(4)建立健全各项安全生产责任制管理，落实安全生产责任制，做到有岗有责，分工明确，从制度上完善项目的安全管理。

(5)定期和随时对现场安全状况进行检查，发现问题和隐患及时采取措施消除。

(6)认真做好工人安全教育和安全交底，制止工人违章作业，严肃处理违章。

6 结语

在今后的城郊乡镇基础设施建设过程中，还将不断遇到某些不利于做工程建设的因素影响着工程建设的顺利进行。随着城镇基础设施周边配套建筑的不断完善，这些所谓的“疑难地段”需政府部门综合利用起来做项目建设，这也推动了建筑企业在处理这些“疑难杂症”问题地段时需要具备更好的适应能力以及更高的改造技术要求，建筑企业需要用科学、高效、严谨的技术手段及施工组织能力，以“变不利为有利”的理念，让项目顺利进行，达到预期目标。