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1、注浆加固处理地基技术摘要:南方某城市一纺织织造车间在投入使用不到6个月时间里，厂房墙体出现裂 缝，且裂缝发展渐趋于扩大，以致最后严重到柱间支撑发生损坏，严重影响结构 安全，形成质量事故。后采取压密注浆技术进行地基处理，成功进行加固。本文就此实例探讨压密注浆加固处理地基技术，供同行参考。关键词:压密注浆地基处理一、工程概况1、该工程地质情况：第一层为杂填土，厚度约0.71米，性能不稳定；第二层为粉质粘土层，厚度0.50.8米，压缩模量4MPa，地基承载力特征 值 80Kpa；第三层为淤泥质土，厚度1825米，压缩模量2MPa，地基承载力特征值 60Kpa；第四层为粘土层，压缩模量11MPa，地基
2、承载力特征值180Kpa；2、设计情况：该工程为两栋建筑面积均为5360平方米厂房，结构形式为单层双跨钢结构， 跨度30米，柱距为6.8米，檐口高度5.5米。基础为钢筋砼条形基础，基础埋深 1.6米，基础持力层选用粉质粘土或淤泥质土层。主体结构为轻型钢结构柱、梁， 墙面、屋面均为彩板结构。3、施工情况；该项目为4月份开工建设，同年9月份投产使用，工程进度较快。在施工过 程中，因业主要求，设计院出具设计变更，墙面彩板改为砼砌块。由于基础结构 早已完成，故设计院未对基础设计作任何修改。二、质量事故调查1、现场情况厂房内外墙体发生严重开裂，局部裂缝达到10mm以上，雨天墙面、屋面泛 水处渗漏厉害。次
3、年7月上旬，因沉降不均匀导致一处柱间支撑25圆钢与连接板之间连 接焊缝破坏。2、沉降观测根据现场裂缝形状分析，是由于工程不均匀沉降导致。根据施工单位施工过 程中沉降观测资料看，沉降较为均匀。而交工后因未安排跟踪测量，沉降观测资 料缺失。首先安排沉降观测，由于原沉降观测点已随主体结构变形或在厂区配套道 路、绿化施工中破坏，故本次测量直接测量钢柱柱脚钢板，每柱均测量出高程。 由于设计上钢柱脚标高一致，故可以直接得出相对高程差。根据测量结果，相邻钢柱高程差普遍在50mm左右，而相邻柱最大高差竟然 达到110mm，同一栋建筑物柱脚之间最大高差为220mm。3、事故原因调查分析（1）为片面追求经济化，设
4、计较为简约，设计为软弱地基，而基础施工时 期为四五月，正是南方多雨季节，对地基土扰动可能性很大，从而可能影响了 地基承载力；（2）因业主要求，墙面设计变更，增加荷载较多，基础设计未能相应调整;（3）施工单位片面追求工期，防止地基土扰动措施不足，全部机械开挖，未能预留300厚土层人工开挖，可能影响了地基承载力；（4）施工单位交工后，业主单位自行安排结构吊顶，增加了建筑荷载；（5）织造针梭机无专门基础设计，其直接安装在砼地坪上。织造针梭机安 装后，多台机共同工作，轻微持续震动，可能导致地面下淤泥质土扰动、轻微液 化、互相挤压，对建筑基础产生应力；（6）厂区及周边园区开工建设或投入使用后，雨、排水管
5、线大量增加，场 地地下水位改变后恰在基础持力层标高左右，频繁抽排水可能对地基土产生扰 动。三、事故处理根据测量结果，和业主方对裂缝开展情况汇报说明，分析交工后经过十个月 时间沉降尚未稳定，根据建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）“5.3.4” 条要求，不符合相邻柱基沉降差0.003L的有82跨，占总跨数94跨的87.2%， 现有变形已远超出规范要求，钢结构已因此产生变形、形成内应力，必须立即进 行结构加固处理，以保证结构安全。由于该项目已投产，车间内设备较多，考虑不搬迁设备、不停产加固方案为 宜。综合比较，只能确定压密注浆处理方案。压密注浆原理：压密注浆是采用液压或气压方式，通过注
6、浆管把浆液均匀注入土层，赶走原 土层中水分或空气，并使土层变形，浆液将原土层松散颗粒和裂隙胶结成新的结 合体，提高原土层承载力和压缩模量，起到地基加固作用。采用压密注浆方案，在车间内部施工时，只要拉入注浆管，可在设备之间间 隙处空地布孔、注浆，其余设备均在室外，生产设备不需搬迁，因此成本较低。三、压力注浆施工设计1、需处理基础的选定该钢结构单层厂房，柱距6.800m、跨度30m、抗风柱柱距7.500m，相邻柱 跨数94跨。以相邻柱不均匀沉降量差不超过3%。作为选定需处理基础的主要指 标，第一批选定对沉降量大的24个柱基部位进行压力注浆，其余基础计划在沉 降差减小后第二次处理。加固的土层为基础底
7、板以下4米内的土层，考虑沉降影响，加固的土层应为 自室内地坪以下1.8005.800m 土层。2、注浆设备选择(1) 两台SYB50型液压注浆泵；(2) 两套注浆管：均为25X4无缝钢管，每节管长1.5m，两端有丝扣供 连接。其中一节为带孔眼管，顶端有圆锥管尖，其作为第一节注浆管；(3) 灰浆搅拌机一台；(4) 与注浆管配套、连接注浆泵与注浆管高压输送胶管两套，每套长40 米左右；(5) 配套电动地质钻孔机一台。3、压力注浆布管柱基四周按梅花型布置双排压力注浆管，所布管点管距约1米，两排管排距 约0.8米，内排管距离基础边约200mm布置。每管点打入双管，双管间距100200mm左右，一套管注
8、水泥浆液，另一套 管注水玻璃浆液。4、压力注浆施工(1) 压力注浆的施工工艺压力注浆施工工序：钻孔f清管f打管f注浆f拔管f清管。a、钻孔：电动钻孔机在布孔位置钻孔，钻至设计标高；b、清管：注水清理胶管、无缝钢管，检查能否保证注浆通畅；c、打管：分次按设计要求，将无缝钢管插至设计标高位置；d、注浆：灰浆搅拌机搅拌水泥浆，吸入注浆泵内，通过胶管，注入无缝钢 管。水玻璃则放入容器，加入另一台注浆泵。压密注浆按先注浆外排、后注浆内排，按先外后内的顺序进行组织，内外排 注浆间隔时间大于24小时。这样施工，外排管注浆后形成新的结合体挡墙，避 免内排管注浆时在压力作用下浆体外溢，更加保证注浆效果。外排管压
9、力注浆：压力注浆应自上而下进行，这样使浆体分布均匀，且浆体 不易外冒。故先钻孔深度至室内地坪以下5.8m，后打管。压力注浆自上而下， 从室内地坪以下2.3m开始注浆，每往下500mm左右注浆一次，计注浆八次。如果在设计压力的注浆过程中发生冒浆现象，注浆顺序改为跳孔注浆施工， 或暂停一下等浆体固结后再施工。内排管压力注浆：内排注浆管钻孔打管时，注浆管应斜入基础底板以下。其 斜入的角度根据基础的宽度来确定。本工程基础3.5mX4m，故斜管进入基础约 1.5m (-5.8m标高处)左右，压力注浆自上而下，注浆方法同外排管压力注浆。如基础地面尺寸过大，可考虑在基础周边另增加一排注浆管，斜入基底注浆。
10、或在基础面上钻孔，钻至持力土层，再打管注浆加固。水泥浆液注浆、水玻璃注浆液基本同时注入，已达到促使水泥浆速凝作用。水玻璃溶液灌注速度根据水玻璃消耗数量控制，水玻璃用量约占水泥重量的 2%左右。而水玻璃溶液灌注速度又与灌浆压力、土层凝结状况有关，故现场需 不时调节水玻璃注浆压力。e、拔管：每孔注浆完成后随即安排拔管，以防止管孔堵塞，一般间歇时间 不超过10分钟；f、清管：当不能连续施工时，须立即对管道冲洗，防止胶结堵管，一般间 歇时间不超过2小时。(2) 浆液要求一套注浆泵注水泥浆液，水泥为PO32.5R、水灰比为1:1。另一套注浆泵注水玻璃溶液，作为速凝剂。水玻璃溶液模数2.5左右，浓度 40
11、Be。(3) 注浆压力注浆压力选择以不破坏四周地坪、绿化带、道路为选择，如果发生冒孔现象， 则影响注浆效果。注浆压力国内没有相应技术标准，参照地基处理书中推荐美国 ASCE 规定的标准，一般注浆压力选择为作用面积范围土层自重的2倍左右。在-2.3m标高注浆时，覆土厚度2.3m，土质地基土压力每米20KPa，上部覆 土考虑45度扩散效应。在-2.3m标高时，作用范围(棱台型)土的自重：N= 1/3 X1X1+3.3X3.3+(1X1X3.3X3.3) X2.3X20=232.9KN每平方米土的自重压力0.23 Mpa，故对于外排管，打管深度自室内地坪以 下2.3m时，注浆压力设计为0.5Mpa。
12、而注浆过程中，注浆的压力是变化的，地基处理书中介绍“在一般情况 下每深1m压力增加2050Kpa”，故每下降0.5m注浆时，压力设计选择增加 0.02Mpa。对于内排管，考虑上部基础自重，且四周土层以加固，其作用反力直接作用 基础底面，注浆时以不冒浆为准，注浆压力可调高 20%，初始注浆压力选择 0.6Mpa左右，每下降0.5m，压力设计选择增加0.02Mpa。(4) 水泥用量：本地区水泥粉喷桩处理淤泥质土层地基经验数据：置换率0.2左右，地基处 理后承载力达到100130KPa，每米土层水泥用量约5560kg。参照此经验数据， 对于外排管，本工程按每500mm厚土层注浆一次、水泥用量在30k
13、g左右控制。而内排管压密注浆后的效果，将直接改善基底持力层的强度，提高土层压缩 模量，故水泥用量考虑适当提高15%左右。本工程在4.7mX5.2m作用范围内， 内排布管16根，经计算按每500mm厚土层注浆一次、水泥用量在40kg左右控 制。四、后续施工1、在第一批24个柱基加固完成后，每10天测量一次，发现已处理地基沉 降速度明显下降，一个月后沉降基本为零，相邻柱沉降差逐渐减小，地基加固效 果显著。三个月后，大部分柱相邻沉降差控制在跨度3%。以内，有16跨相邻柱 沉降差在35%之间；2、3个月后，对未处理的柱基础、条基进行处理。采取沿柱基、条基周边 布置两排压力注浆管同时进行处理的方式。管孔
14、间距1米、排距0.8米，注浆方 法同前；3、安排钢结构施工单位对屋面钢结构进行仔细检查，对变形构件进行更换 或加固；4、安排土建单位对开裂墙体进行修补，防渗处理，重新抹灰，涂刷涂料。五、加固后效果该工程地基加固处理后已超过两年，后施工的墙体墙面完整，未发现明显裂 缝，无渗漏现象。该工程在经历2008年初罕见雪灾后，又组织施工单位复查， 该工程结构正常，故可以认为通过压密注浆方案对该工程成功地实现地基加固处 理。六、总结软弱地基处理的方法有很多种，如换土垫层法、粉喷桩加固、旋喷桩加固、 强夯法、挤密桩法、振冲法等等。而对已建厂房地基的加固，压密注浆方法的优 越性是其它加固方法无法相比的。在因地基原因导致的危房加固处理方法中，压 密注浆施工方法的应用与推广还需更多同行在实践中探索。参考资料：地基处理叶书麟著
