湿陷性黄土地区高压喷射注浆法地基加固 的施工控制

李利平 罗 斌

（大秦铁路股份有限公司太原地区工程建设指挥部， 山西 太原 030000）

1 高压喷射注浆法的概念及作用机理

1.1 定义

高压喷射注浆就是利用钻机引孔，待成孔后将带有喷嘴的注浆管插至钻孔的设计高程处，然后利用高压设备加压使浆液成为20～40Mpa 的高压射流，从喷嘴中喷射出来剪切破坏土体。当能量大，速度快、成脉动状的喷射流的动压超过土体结构强度，土粒便从土体上剥落下来，随着浆液冒出浆面（俗称冒浆），大部分土粒在高压射流的冲击力，离心力及重力等作用下，与浆液搅拌混合，并按一定的比例有规律地重新排列。

1.2 作用机理

由于高压射流是高能高速集中和连续地作用在孔壁土体上，冲剪应力和冲蚀作用等多种因素总是同时集中在浆土接触界面发生效应，因此，该流体具有冲击切割破坏土体并使浆液与土粒搅拌混合的作用。单管喷射注浆法以浆液作为喷射流；双重管喷射注浆法也是以浆液作为喷射流，但在其外层包裹着一圈空气流形成复合喷射流；三重管喷射法注浆，结合水气形成复合喷射流并注浆充填镂空区域；多重管喷射注浆法是高压水射流把土体冲走以浆液填充。以上四种注浆法所使用的浆液都与土粒混合后的随时间增长逐渐凝固硬化。

2 工程概况

某建筑位于山西省太原市境内，于1984 年12 月竣工，结构形式为砌体结构，基础类型为筏板基础，地基采用三七灰土换填。建筑为地上四层，首层为车库，二至四层为办公楼，建筑面积约2890m2。2017 年3 月，该楼墙体出现整体倾斜、裂缝，地基表现为不均匀沉降及变形不规则发展，安全等级为Csu 级。实测发现该楼所在的院内及楼层地面下有多个防空洞存在，洞内有大量积水，地下水平水期水位位于自然地表下7.80m～8.50m，水源为大气降水及侧向径流补给，由于防空洞长时间被积水浸泡，存在坍塌风险。同时该建筑基础下及周围分布着大量管线，增加了施工难度。试验表明土壤具有微腐蚀性及湿陷性[6]。

3 加固方案

3.1 加固工艺确定

根据现场检测结果，由于该建筑位于繁华市区地段，周围建筑物密集、施工场地受限，为减小加固施工对临近建筑物及周边居民的影响，对该房屋地基采用高压旋喷桩进行加固，施工工艺采用双重管法高压喷射注浆，即为钻孔、贯入喷射注浆管至孔底设计标高后喷射注浆，当压力流量达到规定值后，随即旋转提升注浆管，进行自下而上喷浆。水泥采用P042.5 普通硅酸盐水泥，泥浆水灰比1.0，每延米参考水泥用量250kg～350kg，提前1 小时配置，加固前应先进行引孔施工（孔径不小于70mm），穿透既有建筑基础及灰土垫层，同时在施工完成后应对引孔造成的孔洞进行恢复（可采用灌浆料掺加微膨胀剂进行填孔）。

3.2 方案实施

按照设计文件，编制实施性施工组织设计，并结合实际情况调整桩位布设图。同时在进行高压旋喷桩施工过程中，在房屋重点部位设置观测点，对房屋沉降及土体位移实行动态监测。

图1 施工流程图

本次加固设计试桩78 根，每条纵轴6 根，桩长18m（桩端到达第四层粗砂层），桩径600mm，桩顶标高位于基础底部，具体点位如图2 所示，图中虚曲线部分表示基础下部的2 条防空洞，○o 为防空洞加固注浆孔，间距不小于2 米。施工时先进行建筑基础加固，打桩机共两台，采取间隔性作业。基础加固完成后由南向北逐段对防空洞灌浆填筑，为保证加固效果，灌浆需连续进行。

图2 桩位布置图

在整个加固周期内，每天对建筑物变化进行观测，主要观测设施为：全站仪一台，对建筑整体垂直度及结构的南、北立面相对沉降进行观测；电子水准仪2 台（精度可估读至0.01mm）、眼白水平标尺（精度+0.08mm）,对建筑物的绝对沉降值进行观测。基准点布置按照《建筑变形测量规范》（JGJ8-2016）稳定、易保存的要求，结合实际情况在周边区域共布设6 个浅埋钢管水准基点，编号依次为（J1、J2、J3）两组，各组成闭合环，相互校核；依据图纸及现场实际条件，分别在该建筑结构南、北侧柱（墙）布置沉降观测点4 个，转点2 个，具体如图3 所示。

图3 监测点布设图

根据《建筑变形测量规范》（JGJ8-2016）要求，建筑物沉降变形的稳定标准应由沉降量～时间关系曲线判定。当最后100d 的沉降速率小于0.01～0.04mm/d，认为变形进行入稳定阶段，结合本地区地基土压缩性能，本工程取沉降速率小于0.04mm/d 即为稳定。

4 过程质量控制

（1）本工程属于特种工程，故作业前须做好各项准备工作，首先对作业人员就施工工序的操作要求及质量标准进行技术交底；其次，做好设备检修工作，确保施工过程的连续性。

（2）严格按照设计文件，做好各类原材料的检验及砂浆的配合比试配工作，考虑到地质勘探结果的不完善性，应预先进行试桩试验，根据结果，及时调整砂浆配合比。

（3）施工时，应先进行地基加固，后进行院内防空洞的处理，防止因先填充防空洞引起水位上升，非饱和地基土受到成片连续浸泡，最终在负载情况下产生湿陷。

（4）由于地下管线较多，施工前应核实建筑周边地下管线位置，拆除所有桩位的管道，避免施工程中既有管线的破损，施打位于暖沟内的试桩时，须做好跑浆防护措施，防止隔空打桩。

（5）施工过程中注意控制施工顺序与施工速度，采取间隔、间歇性施工，确保10 米范围内只有一根试桩施工，待成桩五天后再进行临近桩位施工，或者在浆液中掺加速凝剂、早强剂等，避免集中施工或者施工速度过快引起建筑附加沉降。

（6）本项目基础形式为筏板基础，打桩需破除筏板。钻孔前可用钢筋扫描仪对板内钢筋定位，尽量保证施工时不切断钢筋，如必须切断，须采用高一规格的钢筋复原。

（7）注浆至桩顶标高时，对此位置向下2.0m 范围内的孔位复喷一次，确保试桩与灰土底部充分结合；试桩垂直度的允许偏差不大于1%，桩位偏差不得大于50mm，28 天龄期的桩身无侧限抗压强度不宜低于8MPa。

5 结论与展望

（1）本项目在对桩基抽检时发现个别试桩存在缩径、空洞现象，分析可能是由于注浆参数问题及地下防空洞的存在导致的，更加印证了成桩质量检验的必要性。

（2）位于湿陷性黄土地区的建筑基础加固，须严格控制打桩过程场区积水量和砂浆配比，避免施工扰动，造成二次沉降。

（3）施工监测与高压喷射注浆法相辅相成，能够及时发现问题，弥补不足。