浅谈注浆加固在某基坑软弱地基中的应用

2021-04-11颉剑辉曾兵兵

甘肃科技 2021年8期

颉剑辉，曾兵兵

（甘肃建投建设有限公司一公司，甘肃兰州 730050）

1 施工背景

1）甘肃省人民医院住院部二期7 号楼和8 号楼工程拟建场地位于甘肃省兰州市城关区甘肃省人民医院院内，拟建场地东西向长约220m，南北向宽约65m，面积约13100m2。该工程±0.000 标高相对于绝对标高1516.25m。

2）基坑南侧紧邻区域紧邻医院门诊大楼。地面19 层,地下2 层,结构形式为框架剪力墙结构,基础形式为筏板基础,地下室筏板深度为7.40m。距拟建地下室剪力墙外边线约3.30m。基坑回填土土质较差,大多采用砂、卵石回填,属于软弱地基,7 号楼基坑南侧回填区域咬合桩成孔施工过程中出现严重塌孔现象,咬合桩成孔无法施工。针对该情况,须对此区域回填土进行注浆加固后方可进行止水桩及支护桩的施工。

2 工程地质条件

拟建场地位于甘肃人民医院院内，从地貌单元上划分，拟建场地属于黄河南岸Ⅱ级阶地。地面高程介于1515.02～1516.59m 之间，场地较平整。根据勘察报告，拟建场地地层自上而下依次分布有：杂填层、粉状粘土层、卵石层、砂岩层。

3 回填土的性质及危害性评价

3.1 回填土的性质

3.1.1 性质不均匀,密度变化很大

混合土由粉末状黏土、碎石土、黏性土等组成。由于土粉末状黏土、碎石土、黏性土等组成成分不同,机体有一定程度的不均匀性,密度变化较大。

3.1.2 压缩大,变形大,有湿沉降

就混合填土的变形特性而言,它是一种低压致密土,具有较高的压缩性。因此,除了正常荷载作用下的沉陷外,还存在自重压力作用下的沉陷和变形特征，填土时间短,结构松散。

3.1.3 孔隙度大,渗透率不均匀

由于混合土组成的复杂性和个体颗粒大小的较大差异,使得混合土的孔隙大小较大,渗透率不均匀。

3.2 回填土的危害性评价

由于回填土具有不均匀性、压实性、变形性、湿沉降性、孔隙性等特点,使得在施工过程无法对回填土进行有效的压实，可能造成地基沉降不均、地基不稳定，从而造成建筑产生裂缝和结构破坏，造成重大经济的损失。

4 地基处理方案论证

建设单位会同监理项目部、施工单位相关工程技术人员对基坑南侧回填土进行了实际勘察后,为保证成孔质量,避免成孔过程中由于回填土塌陷造成咬合桩成孔失败,项目部经反复讨论,最终决定对该区域软弱回填土进行注浆加固处理。注浆管在拟加固区域实施两排,排间距0.80m,轴向间距0.95m,注浆管采用锚杆钻机成孔,成孔直径130mm,注浆孔孔深自现开挖标高(1513.25m)下5.00m,成孔后插入直径48mm 的注浆管,然后连接注浆机对注浆进行加压注浆，当注浆压力达到1MPa 时停止注浆。注浆采用强度等级为42.5 普通硅酸盐水泥,并加入速凝剂的等外加剂，加速注浆浆液的凝固，注浆施工方法及施工工艺按相关规程执行。

5 注浆加固

5.1 注浆措施

软弱地基基础采用热轧钢管灌浆加固,规格Φ48,厚度3.5mm。在灌浆过程中,钢管的前端被加工成带尖端的锥体,以防止浆料冲出。同时方便将注浆管插入土壤中进行成孔。注浆管的中间部分根据梅花形状钻有Φ8mm 的溢流孔(防止灌浆的死角),间距为100～150mm。在尾部1.0m 之间没有钻孔,以防止注浆泄漏。端部焊接Φ6 环形箍筋,在注浆过程中与注浆软管连接，注浆采用水灰混合浆比例为1:0.6,注浆压力不得超过3～4MPa,注浆过程中应当注意地面和周围结构的变化。如果发现地面凸起或结构间隙中的浆料流出,则立即停止注浆,查明原因,采取有效的应对措施,并及时冲洗进入的浆料。如果发现注浆压力表的读数突然上升,则立即停止注浆,并在找到原因后进行注浆处理。

5.2 注入材料特性

5.2.1 原材料

浆液采用强度等级不低于42.5 的普通硅酸盐水泥,水泥浆具有成本低、抗压强度高、抗化学侵蚀性强、凝胶时间可控等优点。它是加强地层的理想浆料。因此,水泥浆被用作主要的浆料，可以配以单一液体水泥快速凝固浆料进行注浆，也可以根据工程需要,注浆时可在浆液中加入速凝剂、减水剂等外加剂。

5.2.2 配合比

注浆用水PH 值不得小于4,浆液的水灰比为,水泥材料:水=1:0.6,浆液比重在1.50 以上,浆液初始凝固时间约为12h,最终凝固时间约为16～18h。具体配比经试验确定。

5.2.3 注浆压力

注浆压力是推动浆液克服土体内阻力和压力的驱动力,也是浆液在土体中运行、扩散、填充、致密的驱动力，浆液通过注浆压力在土体中扩散，使土体与浆液形成一个有机的整体。它与水泥浆浓度及其类型、土层抗裂强度密切相关。高压、高强度的浆料扩散土体更容易在土体进行填充和加固,但压力过大,往往会会使浆料过度扩散造成材料消浪费和机械的大量损失,因此,选择合适的灌浆压力对灌浆工程也具有重要意义。根据本地水文地质条件,结合以往注在软弱地基水泥浆加固施工经验,注浆最终压力一般为注浆段静压的1.0～1.5 倍为宜。注浆孔的最大压力为3～4mpa,每个最终压力应根据注浆的实际情况进行调整。因为注浆加固工程的目的是加强地层，改良其地基土的工程特性,增加地层抵抗垂直变形抗的能力,而不是阻挡地下水流入或承受水平压力。因此,不需要加固周围的地层。浓缩后的浆料可用于挤压和填充含水砂层,以增强石体的强度。在浆料可以液压注入地下的条件下,根据浆液的可泵性、流动性和黏结性,尽可能地以浓浆为主。

5.2.4 浆液注入量

注浆量是注浆是否成功的依据,也是分析评价灌浆加固效果的重要指标。必须有足够的注入量来填充注浆孔周围的沙子和裂缝空间。以减轻地层竖向压力。

5.3 注浆工艺及要求

5.3.1 工艺要求

确定孔位置:根据设计要求,对位孔位置,不同入射角钻孔,所要求的孔位置偏差为±3cm,入射角偏差不超过1°。

钻机位置:将钻机放置在指定位置以调整钻杆的垂直度。在瞄准孔位置后,钻机不得随意移位或抬起。

钻孔:首先有钻机进行成孔施工,成孔过程中要减缓作业,掌握地层对钻机的影响,确定地层条件下的相关参数,确保成孔的垂直度和质量。同时要密切观察注浆孔内溢水情况,一旦发生溢水不正常或者溢水量大的情况下,应立即停止钻孔,并组织相关人员进行溢水情况的原因分析。对可能存在问题的每一个孔位、每一段区域进行查找原因,并及时纠正,注浆管端从底部的注浆孔应小于30cm。钻孔和注浆顺序由外向内,同一圈孔间隔施工。相邻的注浆孔间隔进行施工,间隔时间不宜小于3d。

回抽钻杆:严格控制钻杆提升范围,每步不得超过15-20cm,回泵速度均匀,同时注意注浆机械的仪表盘上参数的变化，一旦发生异常情况，立即停止施工，等问题解决后在进行施工。

浆料配比:严格按照设计方案的配方配料进行施工,材料用量采用精确的测量工具,确保浆料配比符合要求。

注浆:注浆孔内插入直径不少于45mm 注浆管,注浆压力应该由小到大,最大不超过设计的压力值,同时随时关注水泥浆的用量。当发现水泥浆用量异常或压力突然变小,水泥浆液从孔壁、相邻注浆孔溢出或者注浆孔周围砂层上升,应立即停止注浆,分析出现问题原因,及时调整施工计划,进行再注浆。当土体容易塌陷时,采用前向注浆,否则采用后向注浆;

5.3.2 工程质量保证措施

1）钻孔施工:在钻孔前,严格按照施工方案进行孔位的测量定位。为了保证注浆孔定位的准确,钻头与布孔点的距离不得超过3cm,钻杆必须垂直,倾斜度不得大于1°。

2）配料:严格按照施工方案进行配料。

3）注浆:注浆必须严格按照施工方案进行,确保每次的注浆量和注浆压力符合要求。水泥浆液从孔壁、相邻注浆孔溢出或者注浆孔周围砂层上升,应立即停止注浆,分析出现问题原因,及时调整施工计划。

4）灌浆完成后,应当采取措施,保证灌浆不溢流。

5）应为每个流程指派一人负责每个流程的运行记录。