水泥注漿在濕陷性黃土地區的應用

【摘要】結合中化近代環?；す緩S房地基注漿加固工程實例，論述了水泥注漿法對基礎進行加固施工技術原理及特點，采用該技術能夠有效提高地基承載力，防止二次遇水沉降等方面取得了良好的施工效果，從而確保有效、經濟、合理的防治地基濕陷性對建筑物的危害。

【關鍵詞】濕陷性黃土，地基處理，承載力

1 引言

黃土在我國分布很廣，面積約63萬㎞2。其中濕陷性黃土約占3/4，遍及甘、陜、晉的大部分地區以及豫、寧、冀等部分地區。此外，新疆和魯、遼等地也有局部分布。

濕陷性黃土是一種特殊性質的土，其土質較均勻、結構疏松、孔隙發育。在未受水浸濕時，一般強度較高，壓縮性較小。當在一定壓力下受水浸濕，土的結構會迅速破壞，強度迅速降低，并產生較大下沉?？梢哉f，遇水沉降是濕陷性黃土的主要特征之一。建設在濕陷性黃土場地上的建（構）筑物隨著排水系統的老化及近些年經常發生的連續降雨，濕陷性黃土地基遇水沉降導致上部結構開裂、位移等現象層出不窮，給人民的生命與財產安全造成嚴重威脅。因而在此類建（構）筑物地基發生沉降時，如何迅速有效的遏制地基下沉，最大程度的挽回損失，便成為當務之急。而水泥注漿在濕陷性黃土地區的既有建（構）筑物加固地基是否能夠有效提高地基承載力，在與之相關的國家規范中并未明確提出。

2 工程概況

中化近代環?；す纠鋬龅獨庹居芍袊A陸工程公司（原化工六院）2002至2003年設計完成，房屋長42米，寬12米，主體為鋼結構，鋼筋砼獨立柱基礎，基礎下持力層為素填土與高濕陷性黃土。地基處理設計：基礎底面下為2m厚整片灰土墊層，沿外緣外放2.0m。

該建筑建成使用多年來一直正常，但在2014年三月初即發現地面及外墻出現裂縫，表明地基不穩定，從而導致一層結構墻體普遍出現裂縫，最嚴重處C/3~4軸裂縫，3月4日開裂寬度17.46mm,3月9日為29.22mm，3月10日即發展為33.35mm，內外通透，室內混凝土地面及散水開裂，綜上所述，已構成危房，威脅結構安全。為保證建筑物后續使用安全，我公司于二零一四年三月十二日，向中化近代環?；す咎峤粡S房地基注漿加固工程設計與施工組織方案，經業主同意使用水泥注漿法對基礎進行加固。

3 注漿加固的原理

3.1 基本原理

壓力注漿的理論和實踐是在土力學、巖石力學、工程地質流體力學和材料科學的基礎上建立和發展起來的。在新建道路路基及既有建（構）筑物地基加固中，多有應用。國家相關規范也對壓力注漿加固地基從設計到施工有明確的規定。壓力注漿法是將一定的化學材料（無機或有機材料）配制成真溶液，利用氣壓、液壓或化學原理把能凝固的漿液均勻地注入地層或縫隙中，使其滲透，擴散、膠凝或固化，驅走裂縫、孔隙中的水分和氣體，并填充其位置，硬化后將巖土膠結成一個整體，以增加地層強度、降低地層滲透性、防止地層變形和進行混凝土建筑物裂縫修補的一項加固技術。即化學注漿是化學與工程相結合，應用化學科學、化學漿材工程技術進行基礎和混凝土缺陷處理（加固補強、防滲止水）以改善介質的物理力學性質，提高其強度和抗滲性能的一種巖土工程施工新技術，借以提高工程質量的一項技術。

3.2 壓力注漿提高地基承載力原理

壓力注漿是通過注漿泵將水泥及硅酸鈉、膨脹劑等混合漿用一定壓力（0.2～0.3MPa)注入地基中。在注漿點使土體壓密而形成漿泡。當漿泡的直徑較小時，注漿壓力基本上沿注漿孔的徑向即水平方向擴展。壓力注漿是用濃漿置換和壓密土的過程，漿液以填充和滲透等方式，排出顆粒間或巖石裂隙中的水分和空氣，并占據其位置。經一定時間后，漿液便凝固，把原來松散的土?；蛄芽p膠結為一整體，形成一種結構新的、強度大的、化學穩定性良好的“人造石”。

3.3 主要添加劑原理

硅酸鈉溶液進入土壤后,鈉離子與土中水溶性鹽類中的鈣離子（主要為硫酸鈣）產生離子交換的化學反應,在土粒間及其表面形成硅酸凝膠,可以使土體的無側限極限抗壓強度達到0.6～0.8兆帕。膨脹劑與水泥的水化反應生成硫鋁酸鈣能產生適度膨脹，抵償水泥漿的收縮。水泥水玻璃生成的陣棒狀晶體可以有效堵塞空隙，降低滲透系數，提高整個建筑物周邊地基承載力及穩定性，防止地表水滲透、減少基礎持力層的流失及壓縮，從而達到控制地基沉降。

4 施工工藝流程

4.1施工順序及注漿方案

注漿孔布設→成孔→下注漿管→止漿塞→制漿→注漿 

4.2注漿孔布設

根據圖紙及現場實際情況，在距離①軸8.1m（西側區）處布設第一排注漿孔（最外側），敷設長度20.4m，距離a軸1.1m（南側區）布設第二排注漿孔（最外側），敷設長度24.7m，距離c軸6.7m（北側區）布設第三排注漿孔（最外側），敷設長度24.7m，③軸（東側區）布設第四排注漿孔（沿軸線）敷設長度20.4m，采用≧30mm鉆孔直至終孔。

由外向內依次施工排設注漿孔，梅花狀排列布置，根據施工經驗鉆孔深度約3m，具體鉆孔深度根據現場實驗注漿深度為準，內側的一排注漿孔距離建筑物軸線1.5m，盡可能斜向基礎底面延伸，以達到最佳處理效果。注漿孔的施測，由現場技術員用鋼尺量距定點。

4.3成孔

采用鉆探成孔，開孔口徑≧Φ30mm，終孔口徑≧Φ30mm。施工順序先外排后內排，內排孔需向墻體方向傾斜100～120，其他孔應鉛直成孔。采用跳孔間隔施工。為保證孔壁的滲透性能，清水鉆進。如垮塌嚴重，需采用套管護壁跟管鉆進。應控制泥漿濃度、保證孔內干凈，方可下入注漿管進行注漿。施工要與有關部門銜接，將地埋管線具體位置標示出來，避免在施工中破壞已有設施。

4.4下注漿管

注漿篩管采用Φ25mm鍍鋅管（亦可采用PPR管作篩管），在篩管底部2m范圍內交錯鉆4mm小孔4排，底部密封。

鉆探成孔后，即下入注漿篩管，且下至距孔底部0.2米左右，上部與套管緊密連接。即分別下入通氣管和長篩管各1根，通氣管長約2米，長篩管下至孔底。

4.5止漿塞

注漿管下至設計位置后，在孔口沿注漿管四周倒入配置好的水泥漿（摻適量水玻璃），以控制在地面以下1.5m左右，適當搗實。待其達到一定強度后開始注漿，確保在注漿時上部止漿塞有可靠的密封性。

4.6制漿

雙液的配置質量好壞直接影響注漿質量的效果，施工中應嚴格遵守相關操作規程。水玻璃及膨脹劑的摻量應通過試驗達到最佳效果。

制漿配比：水泥∶水＝1∶0.5，（內摻適量膨脹劑、水玻璃）。水灰比根據現場施工情況適時調整，漿液濃度從稀逐步至濃。

配制過程：在攪漿桶內加入定量的水，開動攪漿機加入所需水泥及按設計用量的膨脹劑，攪拌1min后立即進行注漿，以免出現堵塞。

4.7注漿

采用單管注漿法，注漿順序先下后上。注漿前先用清水清洗鉆孔，然后用高壓膠管連接孔內長注漿篩管及注漿機（短注漿篩管暫時封堵），啟動注漿機，將攪制好的水泥漿注入漿孔內。隨著注漿機的水泥漿量增加，將孔內多余的積水由出氣管返出地表，待出氣管有少量的水泥漿液流出時，將出氣管封堵，此時整個孔內形成一個密室。水泥漿液在壓力作用下，通過篩眼噴出滲入土層中，隨著注入量的增加，注漿機上的壓力表隨之上升，注漿壓力控制按從小到大，水泥漿由稀至濃的原則，注漿壓力視實際情況而定，一般控制在0.2～0.4Mpa（壓力控制先小后大，終注壓力達到0.8～1MPa），如部分注漿孔存在上部回填土松散冒漿時，先暫停注漿1～2小時，待水泥漿初凝后，再進行二次壓漿。整個注漿工作完成、待水泥漿初凝后，及時拔出孔內套管和篩管以便循環使用。

5 工程實際效果

后期注漿效果檢測，工程28天后，我公司使用動力觸探儀，選擇5個位置進行實驗，檢測注漿處理后復合地基土層的膠結情況及地基承載力，均遠大于原結構地基承載力設計值。

6 結語

筆者所供職加固公司，從2013年以來，參考國家相關規范，在陜西西安及周邊地區進行了大膽嘗試，通過各類不同原因、不同程度的既有建（構）筑物地基沉降加固工程，對于水泥注漿在濕陷性黃土地區提高地基承載力，防止二次遇水沉降等方面是否有效等積累了大量經驗。

參考文獻：

[1]《建筑工程水泥-水玻璃雙液注漿技術規程》（JGJ/T 211-2010）

[2]《建筑地基處理技術規范》（ JGJ 79-2012 ）

[3]《濕陷性黃土地區建筑規范》（GB50025-2004）

[4] 既有建筑地基基礎加固技術規范（JGJ 123-2012）