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1　基礎下沉成因分析

各地填方整平或就地取材,或異地運土,將粘土、砂礫、殘積物及風化巖塊不均勻地混合在一起,雜亂堆填在溝谷低洼區。填土中的角礫、碎石和塊石大小不一,形成大量的空洞、空隙;或充填松散狀砂類土及軟硬不均的粘土。由于角礫、碎石和塊石形成的“骨架結構”作用,使得局部地段填土強夯加密處理效果較差或上密下松,填土承受樓體壓力的反力不均勻分布而逐漸產生地面沉陷,引起建筑物基礎下沉。大氣降水入滲與排泄,使地下水位升降變化,地下水流對上述空洞、空隙及充填物進行浸潤、溶蝕、沖蝕、淘空,加劇填土不均勻沉降和基礎下沉。

2　灌漿加固原理
 

采用滲透充填灌漿為主、劈裂灌漿為輔進行灌漿加固。即用有一定限度的壓力,使用水泥稠漿(或粘土水泥稠漿)向地基的孔隙、空隙和空洞灌注。灌漿時,漿液所受阻力較小,易于滲透充填。漿液的滲流是哪里薄弱,就往哪里鉆,形成不規則脈狀、網狀和窩團狀漿液流體;漿液流體包圍和膠結土粒及碎石,固化后形成有一定強度的網絡狀結石,與四周被擠密的填土一起形成復合地基,從而使填土地基結構趨于致密、均勻性改善、承載能力明顯提高。

3　工程實例

贛州市某大市場場地原為丘陵溝谷地貌,后經挖高填低拓平形成建筑地基。原有坡、坎、溝、塘地形高差較大,含碎塊石素填土厚度不一,經強夯后作為3～5層規?？蚧旖Y構商住樓的條形基礎持力層,設計采用的承載力特征值為160 kPa。商住樓建成半年后,發現有十余棟樓房墻體產生很多裂縫。裂縫多呈斜列羽狀分布,單條延伸長0.20～1.50 m、寬0.05～0.30 cm,線密度6～20條/m。

3.1　地基土概況

填土地基由白堊系紅色粉砂巖、粉砂質泥巖全～強風化巖土及殘坡積層的砂質粘土組成,夾角礫、碎石和少量塊石。其中的塊石直徑一般為0.10～0.20 m,少數達0.50 m,質軟易碎;土層中的空洞洞徑一般為0.10～0.30 m。土層厚度5.00～12.00 m。經強夯后,地表至2.00 m深度內填土地基承載力特征值為160～180 kPa,往下至12.00 m深度內為140～80 kPa。下伏地層為粉砂巖、粉砂質泥巖風化殘積土,含角礫粘土狀,稍密～中密。

3.2　灌漿施工技術
 

(1)設備組合:XY-1型鉆機一臺,BW250/50泥漿泵一臺,三角架一付,100 kg吊錘一個,圓錐頭花管及厚壁套管一付,攪拌機一臺及管道系統等。

(2)鉆孔布置:在條型基礎邊緣外至0.80 m內對稱梅花狀布孔,孔深8.00～12.00 m。通過不同地段的現場灌漿試驗確定孔距。采用三角形布孔灌漿。灌漿結束28天后,人工開挖豎井檢查,井壁土層的孔隙、空隙中的漿液充填良好,漿液擴散半徑R=1.00～1.90 m。確定沿條基走向的灌漿孔距:房屋嚴重裂縫區為1.60 m,局部較輕微裂縫區為1.60～2.80 m。遇太硬塊石難以成孔時適當偏移孔位,并保持設計孔距。

(3)灌漿次序:灌漿孔分為周邊孔、Ⅰ序孔和Ⅱ序孔。先灌周邊孔,再灌Ⅰ序孔,后灌Ⅱ序孔。先施工沉降較大、填土較厚地段,后施工沉降較小、填土較薄地段。

(4)灌漿材料配比:用425號普通硅酸鹽水泥,摻15%～30%粘土;水灰比1∶1～0.6∶1。

(5)灌漿方式與灌漿壓力:自下而上分段灌漿,灌漿段長1.00～1.10 m。灌漿壓力一般控制在0.10～0.25 MPa間,局部為0.30 MPa。灌漿同時進行沉降點觀測,密切注意已建建筑物和地基土可能發生的變形,限制灌漿量和灌漿壓力,確保土層不受漿液沖剪破壞,并在不斷的觀測下進行安全施工。

(6)施工工藝:采用花管灌漿工藝?；ü苌喜繛?50 mm鉆桿,中部為 50 mm注漿厚壁鋼管,下部為一內徑25 mm、長0.90 m、底部帶圓錐尖頭的注漿花管?；ü芸籽壑睆綖?～4 mm,梅花狀布眼。用錘擊法將注漿花管擊至設計灌漿加固深度,灌漿時上提鉆桿,露出底部花管,進行底部段的灌漿。段灌漿結束后,上提注漿管進行第二段灌漿。

(7)灌漿結束標準:參照《水工建筑物水泥灌漿施工技術規范》(SL62-94)要求,當吸漿量不大于1 L·min-1時,繼續灌注90 min,結束灌漿。

3.3　灌漿效果檢查
 

(1)灌入水泥粘土量(表1)。

                                                  表1　灌入水泥粘土量統計表

項目   灌漿孔數(個)  灌漿米數/m  灌入水泥量/t  灌入粘土量/t  平均每米灌入水泥量/kg   平均每米灌入粘土量/kg

數量     210          1822.88      101.375        30.413             55.61                16.68

(2)施工灌漿檢查孔:灌漿結束28天后,每棟商住樓布設10個灌漿效果檢查孔。從檢查孔的鉆孔取樣檢查表明:地面以下3 m之內土層中的水泥量少;3 m以下水泥含量逐漸增大,水泥漿脈結石呈不規則脈狀、網狀,并可見直徑0.26 m的水泥質塊狀結石與填土碎塊石膠結在一起。

(3)現場圓錐動力觸探試驗(N63.5):在灌漿結束28天后,每棟商住樓沿基礎邊緣布設42個動力觸探試驗點,觸探試驗深度為5～11 m。試驗結果表明:地面以下至2 m深度之內地基土承載力為160～190 kPa,比灌漿前提高6%;地下2.0～11.0 m深度范圍地基土承載力為150～170 kPa,比灌漿前提高21～87%。

(4)設置沉降觀測點檢查:在每棟商住樓墻角及中間設置10個沉降觀測點。通過一年的沉降觀測表明,沉降量為3～5 mm。

3.4　灌漿效果評價
 

上述灌漿效果檢查表明,水泥粘土灌入地基土后充填了填土內孔隙及空洞,并與碎塊石緊密膠結,地基土的密實度和均勻性得到了改善和提高;減弱了地下水對土層的滲透、沖蝕、淘空;從而提高了地基土的承載能力。

4　討　論

(1)填土地基上的建筑物基礎下沉,采用灌漿加固處理,可以提高地基土的承載能力和整體均勻性,達到糾偏防沉的效果。

(2)灌漿施工技術參數的選擇是一個復雜的問題,應通過現場灌漿試驗確定。

(3)花管灌漿施工工藝適宜于填土、砂層及圓礫層。其優點為造孔與下注漿管同步,工效較高(一般成孔8～10孔/天),施工工藝簡單;花管孔眼不會被堵塞,便于漿液流動,灌漿加固效果較好。缺點是少部分灌漿孔遇較大塊石不易穿透成孔,需挪孔位等,且一般只適宜于低壓(<0.50 MPa)灌漿加固。