摘要：实际工程中不良地基土往往给施工造成很大麻烦，尤其对于较深层的土体更是无法换填，如何采取措施改善土体性能就成为迫切需要解决的问题。本文结合工程实例，论述了某工程采用注浆的方法解决不良地基土的问题。
关键词：加固 注浆 地基处理
Abstract: in practical engineering foundation soil is often given to poor construction cause a lot of trouble, especially for more deep soil is unable to fill in, how to take measures to improve the performance of the soil becomes an urgent problem to be solved. Combining with the project examples, this paper discusses some engineering of the grouting method to solve the problem of adverse foundation soil.
Keywords: strengthening grouting treatment of foundation
中图分类号：U457文献标识码：A 文章编号：
前言：
目前我国经济高速发展，各种工程越来越多，大中城市更是排头兵。由于是在城市中进行施工，施工区域周围大都存在各种已建建筑、交通要道、地下管线及各种构筑物等。对不良地基的处理和施工往往就会对其周边的建筑造成影响，这就涉及到一个很重要的内容，如何保护周边建筑物的安全使用。尤其是在建筑物密集，各种地下管线纵横交错及地质条件和周围环境非常复杂的地区，安全、经济、合理的对不良地基土进行处理，改善其力学性能，并且不对周边造成影响是需要解决的主要问题。
1、工程概况
某供排水项目一处沉井工程，东西长9.0m，南北宽5.0m，设计沉井深度16.68m，现浇混凝土结构，以天然地基土作为基础。沉井位于河道北岸的护坡上，沉井北侧紧邻道路，道路宽度15m，道路北侧紧邻一栋六层砌体结构房屋。沉井采用自重下沉的方法施工，大致操作为先在地面上浇筑部分井壁，然后采取措施清除井壁下泥土，使井壁受重力作用自然下沉；再在地面以上接长井壁，再下沉，直至达到预定位置。由于当地地下水位较高，沉井深处直接抽取泥浆让井壁下沉。但在操作过程中发现，沉井周边土体塌陷过于严重，且塌陷区域向四周蔓延，沉井北侧部分道路已经发生塌陷，如若不采取措施控制，塌陷很可能蔓延至道路北侧建筑物下，对6层砖砌体结构建筑造成重大安全隐患。
2、工程地质条件及现场周围环境
根据现场《岩土工程勘察报告》的勘察结果得知，此处各单元层的土质特征如下：第层 杂填土：杂色，松散，大孔隙，欠固结，层厚1.4~2.1m。第1层 素填土：黄褐色，稍湿，松散，大孔隙，欠固结，层厚2.8~5.0m。第层 粉土：黄褐色-灰青色，湿，稍密，层厚3.0~6.1m，孔隙比0.677，承载力特征值120kPa。第层 含砾中粗砂：黄褐色，湿-饱和，稍密-中密，层厚2.4~4.6m，承载力特征值180kPa。第层 砾卵石：黄褐色，饱和，中密，层厚2.4~4.6m，承载力特征值280kPa。第层 粘土混中粗砂：褐黄色，湿，硬塑，层厚大于9.6m，孔隙比0.629，承载力特征值220kPa。场地地下水属孔隙潜水类型，其水位随季节变化，变化幅度较大，勘察期间地下水埋深在0.4~2.2m之间。后经现场了解，建筑地点原为一条弯曲河道，现有地层为人工换填形成。道路北侧6层建筑采用墙下条形基础，并无深基础。
3、加固方案设计
经过分析，现场实际问题较大的为第三层土。第三层土主要为中粗砂，沉井在施工过程中大量抽取地下水，使水体向抽水部位流动。砂子掺杂在地下水中随水体一起流动并被抽出地面，使砂土层架空，因此导致塌陷。此种情况犹如釜底抽薪一般，如若不加处理继续抽砂，路面及北侧建筑必将受抽砂影响，产生下沉，严重影响结构安全。因此此次加固的主要目的就是将在水体中流动性较大的砂层进行加固处理，最好能将其固化不产生流动。为保证道路及房屋安全，设计在沉井北侧道路中间位置注浆加固处理，注浆伸入砂层底部，并连续布置使注浆在地下形成一道连续帷幕，起到隔断作用，有效防止地下土体流失。
设计采用水泥水玻璃的混合浆液进行注浆，此种材料来源丰富，价格相对较低，对地下水和环境无污染。水玻璃主要作为速凝剂使用，掺量较少，按水泥重量的5%添加混合。然后考虑注浆管的深度及位置。注浆管深度以能伸入砂层底部，确保有效注浆范围完全覆盖至砂层最下部为准，设计注浆深度15m。浆液的扩散半径r是一个重要的参数，它对灌浆工程量及造价具有重要影响，r值可按下面理论公式计算：
式中：K为砂土的渗透系数，β浆液粘度对水的粘度比，r1浆液的扩散半径，h1灌浆压力（厘米水头），r0灌浆管半径，t灌浆时间，n砂土的空隙率。同时为保证厚度要求，设计采用两排注浆孔，即成梅花状布置。两排的排距需重点把握，如果排距过大，则两排孔不能紧密搭接，将会在灌浆体中留下空隙，是不可取的；如果排距过小，则两排孔搭接过多，将造成浪费。因此让两排孔正好紧密搭接，充分发挥各灌浆孔的作用才是最优方案，如图。
最优排距Rm和最大灌浆有效厚度Bm的计算式如下：
结合《既有建筑地基基础加固规范》，最终将注浆管间距确定为1.5m。加固范围确定为沉井北侧道路位置，并呈扇形排列，扇形围绕沉陷区域展开，距沉陷区域边缘距离为1.5m，两排注浆管之间间距为1.5m，呈梅花形布置。
4、加固施工
1、注浆孔成孔
首先放线确定注浆孔位置，然后成孔。由于注浆孔分布在道路上，因此首先采用取芯机在路面部分混凝土上钻孔，形成穿透路面的孔洞，然后机械成孔。路面孔洞形成后，起初采用车载钻机进行钻孔，钻机在钻进的过程中通过钻杆进行注水，然后利用水的循环将孔内杂质带出地面；但在钻孔过程中发现，含砂土层内透水系数较大，注入的水大量流失，无法形成循环，孔内的杂质无法带出，钻进过程中经常出现钻机减速和卡顿的情况。更重要的是钻机采用钻头位置接长的方法，每钻一定深度均需拔出钻头，加接长杆，再深入成孔；如此方法在拔出钻头，二次下钻的过程中发现孔内出现塌孔，原成孔深度又要从新钻孔。此种情况地下土层就犹如沙堆，一根竹竿可以插入沙堆内，但拔出后就无一点痕迹，由此地下土体情况可窥见一斑。这给成孔带来很大困难，一般处理办法有泥浆护壁，但由于泥浆也可能渗透进土层空隙，对注浆效果很可能造成一定影响；再者可以在钻孔外再下套管，但成本较高，且工期较长。最终决定采用一种钻杆可在上部接长的轻型钻机成孔，钻机孔径小，振动轻，钻孔深度也下钻至16m，确保即使有少量塌孔也能保证注浆管15m的有效长度。如此基本可以满足钻孔要求，在钻孔过程中流出的循环水由黄变灰，由浅变深，且钻头下至深层时循环水内夹杂有大量中砂。
2、埋设注浆管
注浆管采用普通6分管，直径约20mm，下端压扁，管壁焊枪烧孔，孔径约4mm，孔的环向间隔900，孔的竖向间距500mm；注浆管在3m以下开始留设孔洞，确保上部覆土的厚度不少于3m。为防止孔内杂质堵塞注浆管，管侧壁的孔洞应用胶带缠绕封堵，这样既可以保证在管内有压力的情况下浆液可以流出，没有压力的情况下浆液也不会发生倒流。注浆管与孔壁之间空隙用粗砂回填，至地面部分3m高度采用水泥封堵，注浆管上部露出地面，管口安装堵头。
3、压力注浆
首先将压浆所用机械，压浆机，搅拌机，存浆容器摆放到位，用能承受压力的皮管进行连接，并试水确定机械及管道良好。采用搅拌机配置水泥水玻璃混合浆液，搅拌机内先加入水，再加入水泥进行搅拌，对较小的搅拌机水泥不可成袋直接倒入，防止搅拌不均匀形成块状。按比例加入水玻璃后搅拌均匀，通过滤网流入储存浆液的容器内，利用压浆机根据设计需要以0.6MPa的压力压入混合浆液。高压注浆在保证灌浆质量的前提下，使钻孔数减少，还能使一些微细孔隙张开，有助于提高可灌性，此外高灌浆压力还有助于挤出浆液中的多余水分，提高浆液结石强度。但灌浆压力也不是越大越好，过高的压力将有可能导致地基及其上部结构破坏，一般以不使地层结构破坏或仅发生局部的和少量的破坏作为灌浆压力的确定标准。注浆采取由内到外的灌浆程序，首先在需要加固的内围灌浆孔进行注浆，以形成一道障碍，防止浆液向内扩散过远，粘附在沉井侧壁上，不利于沉井下沉；然后再对外围灌浆孔进行注浆。注浆时各孔依次连续注浆，并采用间歇灌浆的措施，以克服地面冒浆或地层吃浆量太大等不利现象。
5、灌浆结果
灌浆结束14天后，该工程沉井继续进行下沉作业，至沉井施工到位后，沉井东西两侧塌陷范围明显扩大，但沉井北侧并无较大塌陷，也未向北继续蔓延。有效保证了北侧部分道路及房屋的安全。出现问题后地基加固方法多种多样，事实证明，本工程选用压力灌浆的方案是正确的。选用水泥水玻璃混合浆液，结石率高，价格相对较低，凝结较快，对大孔隙地层和有压地下水适应能力强，有利于克制浆液扩散过远和浆液被冲蚀等现象，使灌浆工作取得了又快又省的好效果。
参考文献：
[1]《既有建筑地基基础加固技术规范》JGJ123-2000
[2]程良奎.《岩土加固实用技术》.地震出版社
[3]程骁.《土建注浆施工与效果监测》.同济大学出版社