壓力注漿法加固地基分析與處理
2015-07-06
工程概況
山西平山保利煤業(yè)股份有限公司工業(yè)場(chǎng)地地處太行山脈南段，侵蝕低山區(qū)溝谷發(fā)育，地質(zhì)情況較為復(fù)雜。該工業(yè)場(chǎng)地整體沿河谷走向（北向南偏東）布置，前左右側(cè)皆為山梁環(huán)繞，工程環(huán)境條件較差。擬施工的裝車倉縱軸東西向75.2米，含一個(gè)三聯(lián)Φ15米和一個(gè)單體Φ15米鋼筋混凝土圓筒倉及倉上建筑，橫跨河道及河床，最大建筑高度39.6米。該工程由煤炭工業(yè)XX設(shè)計(jì)院勘察設(shè)計(jì)，采用第4層土（夾塊石粘性土）作為基礎(chǔ)持力層，因部分地基為第5層土（強(qiáng)風(fēng)化砂巖與砂質(zhì)泥巖互層）出露，為保證受力均勻筏板基礎(chǔ)下設(shè)500毫米厚碎石褥墊層。此設(shè)計(jì)與2010年12月版《山西××××煤業(yè)股份有限公司改擴(kuò)建項(xiàng)目工業(yè)場(chǎng)地巖土工程詳細(xì)勘察報(bào)告》中地基基礎(chǔ)方案建議稍有出入，該報(bào)告以煤倉所處位置基巖埋藏不深建議采用天然地基，以第5層土為基礎(chǔ)持力層。
由于施工正逢雨季，基坑分二次開挖 三聯(lián)倉地基條件（夾塊石粘土及碎石土層）經(jīng)觀察與設(shè)計(jì)條件基本相符，東側(cè)有巖層向西土層漸厚。參加驗(yàn)收的設(shè)計(jì)代表要求三聯(lián)倉基坑西側(cè)局部加深1米采用碎石換填（壓實(shí)系數(shù)0.97），對(duì)原夾塊石粘土及碎石土地基進(jìn)行壓實(shí)，基礎(chǔ)按圖施工。單體倉下因原有排水涵管需要改道留待二次開挖。排水涵管改道位置位于三聯(lián)倉與單體倉中間，改造時(shí)經(jīng)參建各方共同商定，對(duì)西側(cè)獨(dú)立單倉基礎(chǔ)下的第4層土開挖并按1:1向外放坡以驗(yàn)明第4層土深度，即發(fā)現(xiàn)單體倉及其東側(cè)風(fēng)化巖實(shí)際埋深比原地勘報(bào)告判定深度深較多，且有向三聯(lián)倉位置延伸趨勢(shì)。因工期緊，此時(shí)三聯(lián)倉筏板基礎(chǔ)鋼筋已安裝，遂決定在西側(cè)補(bǔ)充勘探孔5個(gè)。由于該處二次勘探數(shù)據(jù)與原地勘報(bào)告結(jié)論存在較大出入，參建四方專題會(huì)議決定三聯(lián)倉墊層下地基采用注漿法加固，由施工單位編制地基注漿施工方案經(jīng)建設(shè)、監(jiān)理、設(shè)計(jì)單位共同審查后實(shí)施。
于是三聯(lián)倉筏板基礎(chǔ)澆筑混凝土?xí)r根據(jù)初步方案預(yù)留了注漿孔，獨(dú)立倉東側(cè)深基坑采用C20素混凝土換填至設(shè)計(jì)褥墊層底，其后施工繼續(xù)按施工圖設(shè)計(jì)進(jìn)行。
二、原理分析：
加固思路如下述：以水灰比不大于2的素水泥漿作為固結(jié)料，空壓機(jī)加注漿泵施加壓力將漿液注入筏板墊層下，以滲流擠密方式填充地基中可能存在的裂縫，驅(qū)走碎石及土粒間的空氣，通過漿液擴(kuò)散膠凝固化連同碎石巖土形成一個(gè)固結(jié)體，以減少夾石土層壓縮變形，保證承載力。采用仿豎向截水方案，先沿基礎(chǔ)外緣環(huán)狀布置注漿管，壓漿固化，然后通過筏板中間預(yù)留的注漿孔壓漿。目的提高地基側(cè)限，保持漿液在相對(duì)封閉的空間內(nèi)帶壓滲透，減少流失從而保證基土具有整體性，水穩(wěn)定性和一定的強(qiáng)度，最終形成不低于設(shè)計(jì)要求的200KPa承載能力的均勻地基。
三、處理方案
1、加固方法：采用鉆孔花管壓力灌漿法加固地基
2、注漿范圍：基巖以上至基礎(chǔ)板底
3、孔位布置：孔中心距基礎(chǔ)外緣300MM，以間距1米環(huán)繞三聯(lián)倉布置
4、材料要求：
?、倩ü?Phi;48MM鍍鋅鋼管打孔，一次性震沖鉆入土層內(nèi)，輸漿管采用硬質(zhì)塑料管，可重復(fù)使用；
?、谒啵浩展?2.5；
③水：拌和用水，符合混凝土拌和用水標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)場(chǎng)采用生活自來水。
5、制漿相關(guān)數(shù)據(jù)要求：
?、偎冶瓤刂圃?；(0.5-0.8)，水稱重后以桶量取，水泥按袋計(jì)量,加料誤差不大于5%;
?、跐{液必須攪拌均勻,采用攪拌機(jī)制漿，攪拌時(shí)間不小于2分鐘;
③根據(jù)各灌漿孔的不同位置需要，輸漿壓力控制在0.3-0.5MPa，流速控制在1.4-2.0m/s;
④漿液在使用前應(yīng)過篩且向制備好至用完的時(shí)間應(yīng)小于4小時(shí)否則應(yīng)作為廢漿處理；
⑤漿液溫度保持在5-40℃，使用煤油溫度計(jì)測(cè)溫，根據(jù)氣候條件采取相應(yīng)的防寒及保溫措施；
6、鉆孔施工:根據(jù)標(biāo)識(shí)好的孔位,采用振動(dòng)方法將花管逐段沉入，高度以方便連接輸漿管為宜。
7、詳細(xì)工藝要求
?、儆没炷翝{花管端部固結(jié)之后在進(jìn)行灌漿，自下而上先四周后中間，先滲透系數(shù)較大的土層。
?、趬毫刂疲好}動(dòng)灌漿壓力常規(guī)為0.3-0.5MPa ,深度較大部位輸漿壓力適當(dāng)提高。
?、墼诠酀{過程中如發(fā)現(xiàn)漏漿等異?，F(xiàn)象時(shí)，采取加濃漿液、降低壓力，間歇灌漿、摻加石英粉等方法處理
?、茉诔掷m(xù)穩(wěn)定的壓力下以不劈裂地基土為原則，確保灌漿量
?、莨酀{結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：在規(guī)定的壓力下灌漿孔停止吸漿，加壓繼續(xù)注漿5分鐘可結(jié)束灌漿
?、薹饪祝汗酀{作結(jié)束后，排除孔內(nèi)的積水和污物，采用濃漿將管孔封堵密實(shí)并抹平；整個(gè)花管灌漿體系的標(biāo)高保持在地坪一下。
四、質(zhì)量控制措施
1、采用壓縮空氣為動(dòng)力振動(dòng)沉管，保證沉入深度。東端至基地下約1米向西漸深，西端應(yīng)沉至基底標(biāo)高下約4米，中間若遇塊石應(yīng)改變位置直至貼近基巖不再下沉為止。
2、周邊孔位最終注漿壓力必須達(dá)到0.3MPa持續(xù)5分鐘壓力仍未提高視為漏漿，采取改用濃漿、間歇注漿等方式處理。
3、通過控制總注漿量保證基底碎石土的固結(jié)質(zhì)量，參照其他工程加固基坑被動(dòng)區(qū)土體的措施，經(jīng)驗(yàn)水泥用量約為加固區(qū)土體重量的5%-8%，本工程注漿水泥計(jì)劃用量最低應(yīng)控制在60噸以上。
五、效果點(diǎn)評(píng)
注漿地基的最終加固效果與土質(zhì)有關(guān)，淤泥質(zhì)粘土差 ，粉質(zhì)土效果好。根據(jù)勘察資料，，本工程第3層土為粉質(zhì)粘土夾粉土，地基側(cè)限效果可以保證，第4層為夾塊石粘土及碎石土經(jīng)水泥漿固結(jié)后形成復(fù)合地基，抗壓強(qiáng)度足夠。作為重要建筑物基礎(chǔ)，應(yīng)通過承載力檢驗(yàn)和長(zhǎng)時(shí)間沉降觀測(cè)來判斷地基承載力是否滿足了設(shè)計(jì)要求。
可記取的經(jīng)驗(yàn)是：山梁河谷間由于各巖土層的類型、深度、工程特性不同，有限的勘察資料難以反映地基的分布和變化規(guī)律，為保證重要建筑物安全，應(yīng)盡可能平行山梁河谷走向布置。需要進(jìn)行沉降計(jì)算的建筑物，盡可能采用天然地基，以節(jié)約基礎(chǔ)處理費(fèi)用，保證承載力均勻又有利于降低工程投資。
