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)情況較為復雜。該工業(yè)場地整體沿河谷走向（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，含一個三聯(lián)Φ15米和一個單體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設計院勘察設計，采用第4層土（夾塊石粘性土）作為基礎持力層，因部分地基為第5層土（強風化砂巖與砂質(zhì)泥巖互層）出露，為保證受力均勻筏板基礎下設500毫米厚碎石褥墊層。此設計與2010年12月版《山西××××煤業(yè)股份有限公司改擴建項目工業(yè)場地巖土工程詳細勘察報告》中地基基礎方案建議稍有出入，該報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)觀察與設計條件基本相符，東側(cè)有巖層向西土層漸厚。參加驗收的設計代表要求三聯(lián)倉基坑西側(cè)局部加深1米采用碎石換填（壓實系數(shù)0.97），對原夾塊石粘土及碎石土地基進行壓實，基礎按圖施工。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，改造時經(jīng)參建各方共同商定，對西側(cè)獨立單倉基礎下的第4層土開挖并按1:1向外放坡以驗明第4層土深度，即發(fā)現(xiàn)單體倉及其東側(cè)風化巖實際埋深比原地勘報告判定深度深較多，且有向三聯(lián)倉位置延伸趨勢。因工期緊，此時三聯(lián)倉筏板基礎鋼筋已安裝，遂決定在西側(cè)補充勘探孔5個。由于該處二次勘探數(shù)據(jù)與原地勘報告結論存在較大出入，參建四方專題會議決定三聯(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、監(jiān)理、設計單位共同審查后實施。
于是三聯(lián)倉筏板基礎澆筑混凝土時根據(jù)初步方案預留了注漿孔，獨立倉東側(cè)深基坑采用C20素混凝土換填至設計褥墊層底，其后施工繼續(xù)按施工圖設計進行。
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料，空壓機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，通過漿液擴散膠凝固化連同碎石巖土形成一個固結體，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，先沿基礎外緣環(huán)狀布置注漿管，壓漿固化，然后通過筏板中間預留的注漿孔壓漿。目的提高地基側(cè)限，保持漿液在相對封閉的空間內(nèi)帶壓滲透，減少流失從而保證基土具有整體性，水穩(wěn)定性和一定的強度，最終形成不低于設計要求的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：基巖以上至基礎板底
3、孔位布置：孔中心距基礎外緣300MM，以間距1米環(huán)繞三聯(lián)倉布置
4、材料要求：
①花管Φ48MM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，可重復使用；
?、谒啵浩展?2.5；
?、鬯喊韬陀盟匣炷涟韬陀盟畼藴?，現(xiàn)場采用生活自來水。
5、制漿相關數(shù)據(jù)要求：
?、偎冶瓤刂圃?；(0.5-0.8)，水稱重后以桶量取，水泥按袋計量,加料誤差不大于5%;
?、跐{液必須攪拌均勻,采用攪拌機制漿，攪拌時間不小于2分鐘;
?、鄹鶕?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;
?、軡{液在使用前應過篩且向制備好至用完的時間應小于4小時否則應作為廢漿處理；
?、轁{液溫度保持在5-40℃，使用煤油溫度計測溫，根據(jù)氣候條件采取相應的防寒及保溫措施；
6、鉆孔施工:根據(jù)標識好的孔位,采用振動方法將花管逐段沉入，高度以方便連接輸漿管為宜。
7、詳細工藝要求
?、儆没炷翝{花管端部固結之后在進行灌漿，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}動灌漿壓力常規(guī)為0.3-0.5MPa ,深度較大部位輸漿壓力適當提高。
③在灌漿過程中如發(fā)現(xiàn)漏漿等異?，F(xiàn)象時，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{結束標準：在規(guī)定的壓力下灌漿孔停止吸漿，加壓繼續(xù)注漿5分鐘可結束灌漿
?、薹饪祝汗酀{作結束后，排除孔內(nèi)的積水和污物，采用濃漿將管孔封堵密實并抹平；整個花管灌漿體系的標高保持在地坪一下。
四、質(zhì)量控制措施
1、采用壓縮空氣為動力振動沉管，保證沉入深度。東端至基地下約1米向西漸深，西端應沉至基底標高下約4米，中間若遇塊石應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質(zhì)量，參照其他工程加固基坑被動區(qū)土體的措施，經(jīng)驗水泥用量約為加固區(qū)土體重量的5%-8%，本工程注漿水泥計劃用量最低應控制在60噸以上。
五、效果點評
注漿地基的最終加固效果與土質(zhì)有關，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)水泥漿固結后形成復合地基，抗壓強度足夠。作為重要建筑物基礎，應通過承載力檢驗和長時間沉降觀測來判斷地基承載力是否滿足了設計要求。
可記取的經(jīng)驗是：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，應盡可能平行山梁河谷走向布置。需要進行沉降計算的建筑物，盡可能采用天然地基，以節(jié)約基礎處理費用，保證承載力均勻又有利于降低工程投資。
