(完整版)注漿加固處理地基技術(shù)

1、注漿加固處理地基技術(shù)摘要：南方某城市一紡織織造車間在投入使用不到 6 個(gè)月時(shí)間里，廠房墻體出現(xiàn)裂 縫，且裂縫發(fā)展?jié)u趨于擴(kuò)大， 以致最后嚴(yán)重到柱間支撐發(fā)生損壞， 嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu) 安全，形成質(zhì)量事故。后采取壓密注漿技術(shù)進(jìn)行地基處理，成功進(jìn)行加固。本文就此實(shí)例探討壓密注漿加固處理地基技術(shù)，供同行參考。關(guān)鍵詞 ：壓密注漿 地基處理一、工程概況1、該工程地質(zhì)情況：第一層為雜填土，厚度約 0.71 米，性能不穩(wěn)定；第二層為粉質(zhì)粘土層，厚度 0.50.8 米，壓縮模量 4MPa，地基承載力特征 值 80Kpa；第三層為淤泥質(zhì)土，厚度 1825 米，壓縮模量 2MPa，地基承載力特征值 60Kpa；第四層為粘土

2、層，壓縮模量 11MPa，地基承載力特征值 180Kpa；2、設(shè)計(jì)情況：該工程為兩棟建筑面積均為 5360 平方米廠房，結(jié)構(gòu)形式為單層雙跨鋼結(jié)構(gòu)， 跨度 30 米，柱距為 6.8米，檐口高度 5.5米?；A(chǔ)為鋼筋砼條形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深 1.6 米，基礎(chǔ)持力層選用粉質(zhì)粘土或淤泥質(zhì)土層。 主體結(jié)構(gòu)為輕型鋼結(jié)構(gòu)柱、 梁， 墻面、屋面均為彩板結(jié)構(gòu)。3、施工情況；該項(xiàng)目為 4月份開(kāi)工建設(shè)，同年 9月份投產(chǎn)使用，工程進(jìn)度較快。 在施工過(guò) 程中，因業(yè)主要求，設(shè)計(jì)院出具設(shè)計(jì)變更，墻面彩板改為砼砌塊。由于基礎(chǔ)結(jié)構(gòu) 早已完成，故設(shè)計(jì)院未對(duì)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)作任何修改。二、質(zhì)量事故調(diào)查1、現(xiàn)場(chǎng)情況廠房?jī)?nèi)外墻體發(fā)生嚴(yán)重開(kāi)裂， 局

3、部裂縫達(dá)到 10mm 以上，雨天墻面、 屋面泛 水處滲漏厲害次年 7 月上旬，因沉降不均勻?qū)е乱惶幹g支撐 25 圓鋼與連接板之間連 接焊縫破壞。2、沉降觀測(cè)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)裂縫形狀分析， 是由于工程不均勻沉降導(dǎo)致。 根據(jù)施工單位施工過(guò) 程中沉降觀測(cè)資料看， 沉降較為均勻。 而交工后因未安排跟蹤測(cè)量， 沉降觀測(cè)資 料缺失。首先安排沉降觀測(cè)，由于原沉降觀測(cè)點(diǎn)已隨主體結(jié)構(gòu)變形或在廠區(qū)配套道 路、綠化施工中破壞，故本次測(cè)量直接測(cè)量鋼柱柱腳鋼板，每柱均測(cè)量出高程。 由于設(shè)計(jì)上鋼柱腳標(biāo)高一致，故可以直接得出相對(duì)高程差。根據(jù)測(cè)量結(jié)果， 相鄰鋼柱高程差普遍在 50mm 左右，而相鄰柱最大高差竟然 達(dá)到 110mm，

4、同一棟建筑物柱腳之間最大高差為 220mm。3、事故原因調(diào)查分析（1）為片面追求經(jīng)濟(jì)化，設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)約，設(shè)計(jì)為軟弱地基，而基礎(chǔ)施工時(shí) 期為四 五月，正是南方多雨季節(jié)，對(duì)地基土擾動(dòng)可能性很大，從而可能影響了 地基承載力；（2）因業(yè)主要求，墻面設(shè)計(jì)變更，增加荷載較多，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)未能相應(yīng)調(diào)整；（3）施工單位片面追求工期，防止地基土擾動(dòng)措施不足，全部機(jī)械開(kāi)挖， 未能預(yù)留 300 厚土層人工開(kāi)挖，可能影響了地基承載力；（4）施工單位交工后，業(yè)主單位自行安排結(jié)構(gòu)吊頂，增加了建筑荷載；（5）織造針?biāo)髾C(jī)無(wú)專門基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，其直接安裝在砼地坪上?？椩灬?biāo)髾C(jī)安 裝后，多臺(tái)機(jī)共同工作，輕微持續(xù)震動(dòng)，可能導(dǎo)致地面下淤泥質(zhì)土擾

5、動(dòng)、輕微液 化、互相擠壓，對(duì)建筑基礎(chǔ)產(chǎn)生應(yīng)力；（6）廠區(qū)及周邊園區(qū)開(kāi)工建設(shè)或投入使用后，雨、排水管線大量增加，場(chǎng) 地地下水位改變后恰在基礎(chǔ)持力層標(biāo)高左右，頻繁抽排水可能對(duì)地基土產(chǎn)生擾 動(dòng)。三、事故處理根據(jù)測(cè)量結(jié)果， 和業(yè)主方對(duì)裂縫開(kāi)展情況匯報(bào)說(shuō)明， 分析交工后經(jīng)過(guò)十個(gè)月 時(shí)間沉降尚未穩(wěn)定，根據(jù)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（ GB50007-2002）“ 5.3.4” 條要求，不符合相鄰柱基沉降差 0.003L 的有 82 跨，占總跨數(shù) 94 跨的 87.2%， 現(xiàn)有變形已遠(yuǎn)超出規(guī)范要求， 鋼結(jié)構(gòu)已因此產(chǎn)生變形、 形成內(nèi)應(yīng)力， 必須立即進(jìn) 行結(jié)構(gòu)加固處理，以保證結(jié)構(gòu)安全。由于該項(xiàng)目已投產(chǎn)， 車間內(nèi)設(shè)備較

6、多， 考慮不搬遷設(shè)備、 不停產(chǎn)加固方案為 宜。綜合比較，只能確定壓密注漿處理方案。壓密注漿原理： 壓密注漿是采用液壓或氣壓方式， 通過(guò)注漿管把漿液均勻注入土層， 趕走原 土層中水分或空氣， 并使土層變形， 漿液將原土層松散顆粒和裂隙膠結(jié)成新的結(jié) 合體，提高原土層承載力和壓縮模量，起到地基加固作用。采用壓密注漿方案， 在車間內(nèi)部施工時(shí)， 只要拉入注漿管， 可在設(shè)備之間間 隙處空地布孔、注漿，其余設(shè)備均在室外，生產(chǎn)設(shè)備不需搬遷，因此成本較低。三、壓力注漿施工設(shè)計(jì)1、需處理基礎(chǔ)的選定該鋼結(jié)構(gòu)單層廠房，柱距 6.800m、跨度 30m、抗風(fēng)柱柱距 7.500m，相鄰柱 跨數(shù) 94 跨。以相鄰柱不均勻沉

7、降量差不超過(guò) 3作為選定需處理基礎(chǔ)的主要指 標(biāo)，第一批選定對(duì)沉降量大的 24 個(gè)柱基部位進(jìn)行壓力注漿，其余基礎(chǔ)計(jì)劃在沉 降差減小后第二次處理。加固的土層為基礎(chǔ)底板以下 4 米內(nèi)的土層，考慮沉降影響，加固的土層應(yīng)為 自室內(nèi)地坪以下 1.8005.800m 土層。2、注漿設(shè)備選擇（1）兩臺(tái) SYB50 型液壓注漿泵；（2）兩套注漿管：均為 25×4 無(wú)縫鋼管，每節(jié)管長(zhǎng) 1.5m，兩端有絲扣供 連接。其中一節(jié)為帶孔眼管，頂端有圓錐管尖，其作為第一節(jié)注漿管；（3）灰漿攪拌機(jī)一臺(tái)；（4）與注漿管配套、連接注漿泵與注漿管高壓輸送膠管兩套，每套長(zhǎng)40米左右；（5）配套電動(dòng)地質(zhì)鉆孔機(jī)一臺(tái)。3、壓力注

8、漿布管柱基四周按梅花型布置雙排壓力注漿管， 所布管點(diǎn)管距約 1 米，兩排管排距 約 0.8 米，內(nèi)排管距離基礎(chǔ)邊約 200mm 布置。每管點(diǎn)打入雙管，雙管間距 100200mm 左右，一套管注水泥漿液，另一套 管注水玻璃漿液4、壓力注漿施工（1）壓力注漿的施工工藝 壓力注漿施工工序：鉆孔清管打管注漿拔管清管。a、鉆孔：電動(dòng)鉆孔機(jī)在布孔位置鉆孔，鉆至設(shè)計(jì)標(biāo)高；b、清管：注水清理膠管、無(wú)縫鋼管，檢查能否保證注漿通暢；c、打管：分次按設(shè)計(jì)要求，將無(wú)縫鋼管插至設(shè)計(jì)標(biāo)高位置；d、注漿：灰漿攪拌機(jī)攪拌水泥漿，吸入注漿泵內(nèi)，通過(guò)膠管，注入無(wú)縫鋼 管。水玻璃則放入容器，加入另一臺(tái)注漿泵。壓密注漿按先注漿外排、

9、 后注漿內(nèi)排， 按先外后內(nèi)的順序進(jìn)行組織， 內(nèi)外排 注漿間隔時(shí)間大于 24 小時(shí)。這樣施工，外排管注漿后形成新的結(jié)合體擋墻，避 免內(nèi)排管注漿時(shí)在壓力作用下漿體外溢，更加保證注漿效果。外排管壓力注漿： 壓力注漿應(yīng)自上而下進(jìn)行， 這樣使?jié){體分布均勻， 且漿體 不易外冒。故先鉆孔深度至室內(nèi)地坪以下 5.8m，后打管。壓力注漿自上而下， 從室內(nèi)地坪以下 2.3m 開(kāi)始注漿，每往下 500mm左右注漿一次，計(jì)注漿八次。如果在設(shè)計(jì)壓力的注漿過(guò)程中發(fā)生冒漿現(xiàn)象，注漿順序改為跳孔注漿施工， 或暫停一下等漿體固結(jié)后再施工。內(nèi)排管壓力注漿： 內(nèi)排注漿管鉆孔打管時(shí)， 注漿管應(yīng)斜入基礎(chǔ)底板以下。 其 斜入的角度根據(jù)基

10、礎(chǔ)的寬度來(lái)確定。本工程基礎(chǔ)3.5m× 4m，故斜管進(jìn)入基礎(chǔ)約1.5m（-5.8m 標(biāo)高處）左右，壓力注漿自上而下，注漿方法同外排管壓力注漿。如基礎(chǔ)地面尺寸過(guò)大， 可考慮在基礎(chǔ)周邊另增加一排注漿管， 斜入基底注漿。 或在基礎(chǔ)面上鉆孔，鉆至持力土層，再打管注漿加固。水泥漿液注漿、水玻璃注漿液基本同時(shí)注入，已達(dá)到促使水泥漿速凝作用。 水玻璃溶液灌注速度根據(jù)水玻璃消耗數(shù)量控制， 水玻璃用量約占水泥重量的 2%左右。而水玻璃溶液灌注速度又與灌漿壓力、土層凝結(jié)狀況有關(guān)，故現(xiàn)場(chǎng)需 不時(shí)調(diào)節(jié)水玻璃注漿壓力。e、拔管：每孔注漿完成后隨即安排拔管，以防止管孔堵塞，一般間歇時(shí)間 不超過(guò) 10 分鐘；f、清

11、管：當(dāng)不能連續(xù)施工時(shí)，須立即對(duì)管道沖洗，防止膠結(jié)堵管，一般間 歇時(shí)間不超過(guò) 2 小時(shí)。（2）漿液要求一套注漿泵注水泥漿液，水泥為 PO32.5R、水灰比為 1:1。另一套注漿泵注水玻璃溶液，作為速凝劑。水玻璃溶液模數(shù) 2.5 左右，濃度 40Be。（3）注漿壓力 注漿壓力選擇以不破壞四周地坪、 綠化帶、道路為選擇，如果發(fā)生冒孔現(xiàn)象， 則影響注漿效果。注漿壓力國(guó)內(nèi)沒(méi)有相應(yīng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，參照地基處理書(shū)中推薦美國(guó) ASCE 規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，一般注漿壓力選擇為作用面積范圍土層自重的 2 倍左右。在-2.3m 標(biāo)高注漿時(shí)，覆土厚度 2.3m，土質(zhì)地基土壓力每米 20KPa，上部覆 土考慮 45 度擴(kuò)散效應(yīng)。在-

12、2.3m 標(biāo)高時(shí)，作用范圍（棱臺(tái)型）土的自重：N= 1/3 ×1×1+3.3×3.3+（1×1×3.3×3.3） ×2.3×20=232.9KN 每平方米土的自重壓力 0.23 Mpa，故對(duì)于外排管，打管深度自室內(nèi)地坪以 下 2.3m 時(shí)，注漿壓力設(shè)計(jì)為 0.5Mpa。而注漿過(guò)程中，注漿的壓力是變化的， 地基處理書(shū)中介紹“在一般情況 下每深 1m 壓力增加 2050Kpa”，故每下降 0.5m 注漿時(shí)，壓力設(shè)計(jì)選擇增加 0.02Mpa。對(duì)于內(nèi)排管， 考慮上部基礎(chǔ)自重， 且四周土層以加固， 其作用反力直接作用 基礎(chǔ)底

13、面，注漿時(shí)以不冒漿為準(zhǔn)，注漿壓力可調(diào)高20%，初始注漿壓力選擇0.6Mpa 左右，每下降 0.5m，壓力設(shè)計(jì)選擇增加 0.02Mpa。（4）水泥用量： 本地區(qū)水泥粉噴樁處理淤泥質(zhì)土層地基經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)：置換率 0.2 左右，地基處 理后承載力達(dá)到 100130KPa，每米土層水泥用量約 5560kg。參照此經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)， 對(duì)于外排管，本工程按每 500mm厚土層注漿一次、水泥用量在 30kg 左右控制。而內(nèi)排管壓密注漿后的效果， 將直接改善基底持力層的強(qiáng)度， 提高土層壓縮 模量，故水泥用量考慮適當(dāng)提高 15%左右。本工程在 4.7m×5.2m 作用范圍內(nèi)， 內(nèi)排布管 16 根，經(jīng)計(jì)算按每 50

14、0mm厚土層注漿一次、水泥用量在 40kg 左右控 制。四、后續(xù)施工1、在第一批 24 個(gè)柱基加固完成后，每 10 天測(cè)量一次，發(fā)現(xiàn)已處理地基沉 降速度明顯下降， 一個(gè)月后沉降基本為零， 相鄰柱沉降差逐漸減小， 地基加固效 果顯著。三個(gè)月后，大部分柱相鄰沉降差控制在跨度 3以內(nèi)，有 16 跨相鄰柱 沉降差在 35之間；2、3 個(gè)月后，對(duì)未處理的柱基礎(chǔ)、條基進(jìn)行處理。采取沿柱基、條基周邊 布置兩排壓力注漿管同時(shí)進(jìn)行處理的方式。管孔間距 1米、排距 0.8米，注漿方 法同前；3、安排鋼結(jié)構(gòu)施工單位對(duì)屋面鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行仔細(xì)檢查，對(duì)變形構(gòu)件進(jìn)行更換 或加固；4、安排土建單位對(duì)開(kāi)裂墻體進(jìn)行修補(bǔ)，防滲處理，重新抹灰，涂刷涂料。五、加固后效果 該工程地基加固處理后已超過(guò)兩年， 后施工的墻體墻面完整， 未發(fā)現(xiàn)明顯裂 縫，無(wú)滲