灌浆法加固填土地基施工工艺

2020-09-11文/李喆

天津建设科技 2020年4期

文/李喆

新建工程房心土回填后出现地面沉降成为普遍存在的质量缺陷[1]。针对这一问题，需要进行地基处理才能满足上部结构对承载力和沉降的要求。

1 灌浆法加固地基

1.1 技术特点

灌浆法灌浆工艺简单、施工设备简便轻巧，对于复杂的环境适应性强；施工作业面不大、范围影响小[2]，同时处理扩散范围大，加固效果明显；由于灌浆是从被加固土体内部进行，具有改善土体内部密实性和强度的特点，达到黏结补强的效果；应用于加固土体的灌浆补强材料，都应具备良好的综合力学性能和黏结性能，同时要达到材料耐老化，无污染等的要求。该技术可以代替零层结构板，节约钢筋混凝土用量。

1.2 适用范围

灌浆法适用于原为池塘、洼地，新近回填的建筑地基加固，用于提高回填土的密实度和均匀性，提高填土的承载能力；多层建筑（无地下室）房心土回填后对沉降进行预控而进行的提前加固；大型厂房、多层建筑（无地下室）等已装修好并投入使用的建筑发生的地面沉降塌陷事故，通过加固增加地基承载力，将沉降的地面顶起；软土地基（尤其是沿海地区）的加固，通过加固使土的性质优于同层位的天然土，减小桩的负摩阻力，从而减小有效桩长，降低施工成本。

2 工程概况

某工程为框架结构，独立基础地连梁，工程处于湖心岛上，场地为鱼池近期填垫至自然地坪，建筑边缘距离人工湖最近点仅为7 m；基础完成后房心回填深度达4.1 m，采用灌浆法对房心回填土进行预加固处理，避免地下水渗透造成水土流失及地面下沉。

3 关键技术的理论基础

3.1 球形扩散原理

假定被处理土体为均质的和各向同性的，将浆液看做牛顿体，浆液从灌浆管底端注入到土层中，在土层中呈球状扩散[2]。

3.2 水泥浆扩散半径

式中：k——土的渗透系数；

β——浆液粘度对水的黏度比；

r1——浆液的扩散半径；

h1——灌浆压力；

r0——灌浆管半径；

t——灌浆时间；

n——土的孔隙率。

4 工艺流程及操作要点

4.1 工艺流程

布孔→钻孔→埋设灌浆管→封孔→浆液试配→跳孔灌浆→边灌浆边提管→封闭孔口。

4.2 操作要点

4.2.1 灌浆孔布设

根据拟建物的性质、场地地质条件，利用计算出的扩散半径，计算出布孔间距，灌浆孔采用方格形布置，孔间距1.5～2 m，孔位等距离布设。

4.2.2 打孔及埋管

根据处理深度及孔位布设图放出灌浆孔位置，用工程钻机钻至设计标高，孔径6～7 cm，插入丝扣连接的焊缝钢管。

4.2.3 制备浆液

1）浆液。按照配比制备水泥浆浆液，搅拌时间控制在1.5～2.5 min，浆液搅拌均匀后，通过滤网进入储浆池，用筛子进行打捞，捞出浆液内杂物，浆液水灰比一般应控制在0.9～1之间。

2）水泥用量

式中：V——水泥浆体积；

n——土体孔隙率；

V’——加固土体体积；

A——浆液注入率，一般取值12%～20%。

4.2.4 灌浆

先进行加固区外排灌浆孔的灌浆，后逐步施工中部灌浆孔。在水泥浆外围灌浆孔中掺入3%水泥质量比的水玻璃，使其加速凝固，起到挡墙封闭作用，将灌浆效果最大限度作用到处理土体范围内，同排灌浆孔应采取间隔跳跃的方法进行隔排灌浆，确保达到效果。见图1。

图1 土质灌浆处理剖面

为确保灌浆的均匀性，起始灌浆压力控制在0.4～0.6 MPa 的稳定值，以灌浆孔喷浆或者灌浆压力突增作为停注的标准，灌浆停注压力≮1.2 MPa；灌浆顺序由下向上，确保灌浆泵的正常运转，中途不得停注，若因故停注，则需重新插管补充浆液。

4.2.5 封闭孔口

灌浆结束后，采用编织袋等将孔口封堵严密、绑扎牢固，以防邻近孔灌浆时有浆液从孔中冒出，影响整体灌浆效果。

5 灌浆效果

在灌浆施工完成后，对加固后的地基承载力及土质进行检测，结果表明：地面以下土体的孔隙被水泥浆液填充，水泥浆脉呈现不规则的脉网状，向外辐射并与填土碎块胶结在一起，在灌浆范围内的土的压缩性有所降低，压缩模量12.0～17.0 MPa，土体强度也有该工法施工简单，速度快且工期短，费用较低，灌浆法加固地基施工70～100 元/m3（根据深度及工程量），与传统的增加零层配筋板工艺相比，减少了混凝土用量，完全省去了钢筋用量，相应提高，地基承载力达到130～160 MPa，满足设计提出的≮100 MPa的要求表明，土体物理力学性质显著改善，效果非常明显。

现场钻孔取样显示，处理后素填土土体比较干燥，孔隙处被水泥浆液填充，在有较大裂隙的部位能够看到不规则的水泥浆脉状体，承载力明显提高。