- 相關(guān)推薦
聯(lián)合注漿法在建筑加固及糾偏工程中的應(yīng)用論文
摘要：聯(lián)合注漿法是一種將灌注漿法和高壓旋噴注漿進(jìn)行結(jié)合施工的注漿方法，兩者之間工藝相近，工序相銜接，將極大提高糾偏加固效率；本文結(jié)合實(shí)例和工藝原理，對(duì)聯(lián)合注漿法設(shè)計(jì)與施工的要點(diǎn)、難點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)分析論述，對(duì)其糾偏和加固效果進(jìn)行了科學(xué)評(píng)價(jià)。
關(guān)鍵詞：聯(lián)合注漿法；加固糾偏；切割；沉降
1工程概況
湖南某行政辦公樓為框架結(jié)構(gòu)，地上五層，樓高約20～21.5m，采用300mm沉管灌注樁基礎(chǔ)。在框架完成后尚未砌筑墻體，基礎(chǔ)即出現(xiàn)不均勻沉降，6個(gè)月內(nèi)最大沉降量達(dá)到154mm，最小沉降為3mm，沉降速率一般為10~20mm/月，且短期內(nèi)難以趨于穩(wěn)定。
據(jù)初步沉降原因分析：場(chǎng)地土層地質(zhì)性質(zhì)較差，地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值均沒(méi)達(dá)到設(shè)計(jì)要求的250KN；地基勘察資料不詳細(xì)且表層素填土較大，未經(jīng)充分?jǐn)D壓夯實(shí)，土層存在一定的孔隙度，在荷載的作用下填土層被壓實(shí)，其下軟土層緩慢排水，從而產(chǎn)生持續(xù)沉降。此外，距離建筑物西邊300m處另一建筑深基坑的開(kāi)挖，地下水的流失嚴(yán)重也是建筑主體產(chǎn)生沉降的重要原因。
2聯(lián)合注漿法加固原理
根據(jù)場(chǎng)地地質(zhì)條件、沉降原因、建筑物結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及現(xiàn)狀，在對(duì)幾種方案進(jìn)行對(duì)比論證基礎(chǔ)上，決定對(duì)地基采用較為適合的高壓旋噴清水切割排土進(jìn)行糾偏，采用聯(lián)合注漿進(jìn)行加固。
聯(lián)合注漿法是將灌注漿法和高壓旋噴注漿法進(jìn)行時(shí)序結(jié)合的注漿方法。它應(yīng)用在本工程中，首先利用高壓旋噴形成樁體，支承于微風(fēng)化灰?guī)r上，以獲得較大的單樁承載力，然后再通過(guò)壓力灌漿，使旋噴樁與原基礎(chǔ)結(jié)成為整體，同時(shí)漿液對(duì)淺基礎(chǔ)下的地基擠密、劈裂、充填，從而消除旋噴施工時(shí)產(chǎn)生的體積收縮�？紤]到該建筑物差異沉降較大，在進(jìn)行高壓旋噴樁施工采用清水切割預(yù)造孔，再旋噴注漿，這樣既可利用清水旋噴切割排土?xí)r對(duì)地基的擾動(dòng)的“強(qiáng)度真空”現(xiàn)象產(chǎn)生的附加沉降，從而對(duì)建筑物迫降，達(dá)到糾偏的目的，并可增大旋噴樁徑及提高樁體強(qiáng)度。灌漿法與高壓旋噴注漿法應(yīng)用上，只是在注漿壓力及漿液運(yùn)動(dòng)方式上有所不同，兩者可在同一位置上使用同樣的設(shè)備進(jìn)行，工藝相近，工序相銜接，融合性好，效率將大大提高。
3加固糾偏設(shè)計(jì)
3.1強(qiáng)度驗(yàn)算及加固糾偏布置
據(jù)已有施工經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于本場(chǎng)地的地層，高壓旋噴樁一般成樁直徑可達(dá)0.5~1.0m，樁身固結(jié)單軸抗壓強(qiáng)度可達(dá)1~10MPa以上。本工程取樁徑為600mm，樁身固結(jié)體強(qiáng)度為3.5MPa。旋噴樁單樁承載力據(jù)文獻(xiàn)的計(jì)算結(jié)果可達(dá)395kN。
經(jīng)上述驗(yàn)算，在進(jìn)行加固糾偏鉆孔布置時(shí)，除了考慮加固糾偏需要，尚要兼顧結(jié)構(gòu)受力平衡。布孔方案為：在沉降量大的西南角1~3#樁基礎(chǔ)加密布置旋噴樁，以設(shè)計(jì)承載力100%置換，共布置旋噴樁11支；其余柱下基礎(chǔ)及南側(cè)沉降較大的部分對(duì)應(yīng)的柱號(hào)為13~24#和3~7#以設(shè)計(jì)荷載的60%進(jìn)行置換，共布置旋噴樁37支；沉降較小（沉降值為3~9mm）的東側(cè)8~12柱下可以少布孔，但考慮糾偏需要，仍以約40~50%的設(shè)計(jì)荷載進(jìn)行置換，布旋噴樁10支（見(jiàn)圖1）。整個(gè)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)布置加固糾偏孔76個(gè)。
經(jīng)驗(yàn)算，加固后的各處復(fù)合地基承載力均在300kpa以上。加固設(shè)計(jì)時(shí)偏安全考慮地基實(shí)際承載力發(fā)揮，經(jīng)復(fù)合注漿加固后，其承載力還會(huì)有所增加，這些均可作為安全儲(chǔ)備。
3.2加固深度
旋噴樁鉆孔設(shè)計(jì)為直孔，孔徑為91mm，鉆孔深約10~12m，進(jìn)入灰?guī)r層0.50m以上。
3.3灌漿材料
灌漿材料采用42.5普硅水泥配制，高壓旋噴注漿液水灰比為1：1，壓力灌漿漿液為水灰比0.5：1的濃漿。外加劑為減水劑。
3.4沉降觀測(cè)點(diǎn)的布置
由于高壓旋噴清水迫降不易通過(guò)理論計(jì)算控制，整個(gè)迫降過(guò)程需通過(guò)沉降監(jiān)測(cè)反饋調(diào)整高壓清水切割時(shí)間間隔、沉降速率及深度等，動(dòng)態(tài)性強(qiáng)，切實(shí)有效的沉降觀測(cè)系統(tǒng)是非重要的，因此每個(gè)柱上設(shè)有一沉降觀測(cè)制點(diǎn)。
4施工布置
加固及糾偏施工必須控制建筑物今后的沉降變形量和不均勻沉降量，因此施工應(yīng)嚴(yán)密策劃；
首先對(duì)沉降量最大1~3#柱基（沉降范圍值為141~154mm）進(jìn)行定位加固，使其沉降徹底穩(wěn)定；
然后進(jìn)行基礎(chǔ)初步加固，使地基強(qiáng)度有一定提高，保證下一步清水旋噴切割糾偏時(shí)不產(chǎn)生過(guò)大的瞬時(shí)沉降威脅建筑物安全，但又要不影響下一步糾偏工作的進(jìn)行；
接著進(jìn)行全面清水旋噴切割排土迫降；
最后，對(duì)建筑物基礎(chǔ)進(jìn)行全面加固，整體穩(wěn)定。
5施工情況
5.11~3#柱基加固
三柱共布聯(lián)合灌漿孔11個(gè)，為控制施工附加沉降，先對(duì)每柱的一個(gè)鉆孔進(jìn)行聯(lián)合灌漿，每孔作業(yè)完成12h后方可進(jìn)行下一孔的旋噴注漿施工。高壓旋噴樁施工參數(shù)為：噴射壓力20~25MPa，排量60~70L/min，旋轉(zhuǎn)速度18~22r/min，提升速度10~18cm/min。噴嘴1個(gè)，直徑為2.83mm。減水劑GYA-B型，摻入量為水泥用量的0.3~0.5%。樁端及柱基下各1m復(fù)噴，以增大旋噴樁與基巖及柱基的接觸面積。
在高壓旋噴漿液終凝前利用孔口壓漿裝置進(jìn)行壓力灌漿，最高壓力為1MPa，穩(wěn)壓10min后終止灌漿。
在施工時(shí)據(jù)各柱沉降值有意調(diào)整旋噴注漿時(shí)間及每一序的時(shí)間間隔，使三柱間的差異沉降得以縮小。該區(qū)施工共用時(shí)間7d，加固施工完畢后累計(jì)沉降值為148~154mm，且在此后的施工過(guò)程中基本穩(wěn)定。
5.2基礎(chǔ)初步加固
考慮到除1~3#柱及8~12#柱外，其余柱的沉降較為接近（范圍為60~91mm），本階段只進(jìn)行50%的旋噴樁施工，旋噴成樁時(shí)預(yù)留基礎(chǔ)面以下10cm不噴，也不進(jìn)行孔口壓力灌漿。此外，成樁部位應(yīng)盡量對(duì)稱(chēng)，使結(jié)構(gòu)受力較為均勻，以免局部沉降過(guò)大。當(dāng)加固柱的沉降速率超過(guò)10~15mm/d且沒(méi)有明顯降低跡象時(shí)，則放緩施工速度或埋設(shè)孔口壓漿裝置進(jìn)行孔口壓力灌漿以暫時(shí)控制沉降發(fā)展。
本階段施工時(shí)間較短，共用5d，完成旋噴樁施工25支，施工參數(shù)與第一階段相同。施工完畢24h后，這部分柱累計(jì)沉降為65~102mm，降幅為3~13mm；東側(cè)8~12#柱累計(jì)沉降為9~13mm。
5.3迫降糾偏
迫降糾偏只對(duì)旋噴樁孔進(jìn)行清水切割排土造成沉降。糾偏是否有效，主要取決于靠沉降觀測(cè)系統(tǒng)導(dǎo)向的施工順序、時(shí)間間隔、糾偏施工參數(shù)等控制，每個(gè)柱基糾偏、每個(gè)灌漿孔的施工作業(yè)均會(huì)相互影響，需嚴(yán)格控制，謹(jǐn)慎施工。
由于地梁會(huì)制約迫降的進(jìn)行，因此迫降前對(duì)第一階段加固的柱基段地梁外的其余地梁底面下15cm填土挖除。
5.3.1東側(cè)基礎(chǔ)迫降
該軸線8~12#柱經(jīng)過(guò)第二階段施工后，與相鄰7、13#柱基最大沉降差值為57~70mm，需調(diào)整降幅度最大，因此應(yīng)首先對(duì)之進(jìn)行迫降施工。從安全角度考慮，迫降施工原則是：①先對(duì)沉降值較小的柱下鉆孔施工迫降；②對(duì)稱(chēng)施工，旋噴清水要求采用小壓力小排量；③每天施工鉆孔分上、下午兩批進(jìn)行，時(shí)間間隔8h，每孔切割時(shí)間由上一8h沉降值控制，不大于5mm，24h不大于10mm。
�。�1）首先對(duì)沉降值最小的10#柱外側(cè)一孔進(jìn)行全孔清水切割迫降，壓力15MPa，排量為50L/min，提升速度為25cm/min，旋轉(zhuǎn)速度22r/min。8h后觀測(cè)，未有沉降發(fā)生。遂改為8、10、12#三柱下對(duì)稱(chēng)各取1孔連續(xù)清水切割，8h的沉降值為2~5mm，24h的沉降值到5~11mm。
�。�2）第三d對(duì)未施工的另外6個(gè)孔連續(xù)施工，其他參數(shù)相同。8h的沉降值3~6mm，24h后的最大沉降量為5~11mm。結(jié)構(gòu)未見(jiàn)異常。
�。�3）經(jīng)3d時(shí)間施工，總沉降量為25~31mm，沉降多發(fā)生于8h以后，反應(yīng)滯后，認(rèn)為與全孔切割有關(guān)。遂把切割段長(zhǎng)集中至基礎(chǔ)以下1.5~2.0m，切割2~3遍。當(dāng)天分上、下午對(duì)5個(gè)柱下的一側(cè)5個(gè)鉆孔進(jìn)行復(fù)噴切割，24h沉降量為8~13mm，第二d輪換為另一側(cè)鉆孔，施工操作同前1d，24h的沉降量為8~11mm。
�。�4）最后對(duì)其中半數(shù)的鉆孔（5孔）只進(jìn)行高壓旋噴樁施工，以控制差異沉降擴(kuò)大。施工時(shí)間為2d，產(chǎn)生的附加沉降為3~6mm。
該軸線全部孔的清水噴射及旋噴樁施工歷時(shí)7d，8~12#柱累計(jì)沉降為49~52mm，降幅為30~38mm，其余軸線柱稍有沉降，降幅為0~7mm，未見(jiàn)結(jié)構(gòu)異常。
5.3.2全面清水切割糾偏
對(duì)除1~3#柱以外的基余柱段，按柱跳隔對(duì)柱下一側(cè)鉆孔分兩序進(jìn)行清水旋噴切割，每側(cè)每序鉆孔每天早上進(jìn)行施工，先從沉降量較小的柱基孔開(kāi)始施工，24h后進(jìn)行另一序施工，每4d完成全部鉆孔一遍清水切割施工，即停工1d。
每天施工觀測(cè)8h后、24h后的沉降值，控制沉降24h沉降值10mm以內(nèi)；對(duì)于沉降過(guò)速的柱基下一序停噴；最后對(duì)沉降明顯落后的柱下鉆孔進(jìn)行復(fù)噴清水以協(xié)調(diào)迫降。施工中密切留意沉降觀測(cè)，對(duì)沉降滯后、沉降異常及時(shí)分析，充分利用信息化指導(dǎo)施工。
全面清水切割糾偏施工共用時(shí)間為13d，由于8~12#柱累計(jì)沉降值較小，在這5柱間新增了4個(gè)糾偏鉆孔。每孔進(jìn)行清水切割排土一般為3~4遍，其中8~12#柱也孔及局部孔進(jìn)行5~6遍。全部柱基累計(jì)沉降值為130~157mm，本次降幅為3~76mm，差異沉降由原來(lái)的3~154mm變?yōu)?~27mm，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，效果較為理想。
5.4全面聯(lián)合注漿加固
首先對(duì)前期施工的旋噴樁進(jìn)行孔口壓力灌漿，掃孔進(jìn)入旋噴樁頂0.50m以上，安裝孔口壓漿裝置進(jìn)行聯(lián)合壓漿，施工時(shí)間為2d，施工完畢各柱的沉降值變化較小，變幅值在-1~+2mm間。
然后，對(duì)剩余的35孔進(jìn)行聯(lián)合注漿加固。由于前期已完成了部分加固工作，短期內(nèi)沉降值不會(huì)明顯增加，因此只要控制好剩余的鉆孔的旋噴樁施工不產(chǎn)生附加沉降則可。施工控制措施是：①施工跳隔進(jìn)行，要求相鄰柱基或同一柱基的旋噴樁施工時(shí)間間衛(wèi)不小于12h；②旋噴樁施工完畢立刻進(jìn)行孔口壓漿。由于經(jīng)過(guò)前期糾偏施工后，沉降差異值最大尚有27mm，因此在該柱基部位的鉆孔施工時(shí)可多再增加清水噴身施工一遍后再進(jìn)行旋噴注漿施工。
本次對(duì)這35孔的聯(lián)合灌漿加固歷時(shí)6d時(shí)間，施工完畢產(chǎn)生的附加沉降值為-1~8mm。此時(shí)所有柱基觀測(cè)到的累計(jì)沉降為135~157mm。
至此，全部施工完畢，總的糾偏沉降量為30~137mm，糾偏加固后，產(chǎn)生最大沉降的柱基與最小沉降的柱基沉降差只為22mm。部分柱點(diǎn)加固糾偏過(guò)程的沉降觀測(cè)曲線見(jiàn)圖2。
6加固糾偏效果及評(píng)價(jià)
從加固后沉降觀測(cè)資料可見(jiàn)，后續(xù)工程完工時(shí)（即加固后約1個(gè)月）測(cè)得最大沉降增加值僅為2.5mm，個(gè)別柱點(diǎn)回長(zhǎng)升0.8mm。加固施工3個(gè)月后累計(jì)沉降觀測(cè)值為135~157mm，個(gè)別點(diǎn)沉降值有所增加，但增幅不到1mm；加固后約五個(gè)月的沉降值基本維持不變，差值不過(guò)0.3mm。從抽芯檢測(cè)資料表明，28d齡期灌漿體強(qiáng)度最低值為4.2~6.8MPa。旋噴注漿施工時(shí)在樁頂、樁端1m范圍內(nèi)進(jìn)行了臨行噴，提高樁頂、樁端段水泥摻入量，也可保證樁端形成“擴(kuò)大頭”，提高樁端阻力；在旋噴樁的終凝前采用壓力灌漿補(bǔ)償旋噴樁的收縮，并使基礎(chǔ)底漿液滲透范圍更廣，也保證了旋噴樁與原基礎(chǔ)間緊密膠結(jié)，形成一個(gè)整體基礎(chǔ)，共同作用。
7結(jié)語(yǔ)
綜上所述，聯(lián)合灌法應(yīng)用于本工程，加固質(zhì)量可靠，并可充分利用原有地基礎(chǔ)，工期短，見(jiàn)效快。該方法工藝簡(jiǎn)便，適應(yīng)范圍廣，配合高壓清水切割排土糾偏，施工操作連貫、流暢，可有效節(jié)省工期，經(jīng)清水切割排土替換部分地基軟土體后可使旋噴樁水泥摻入量大大提高，樁身強(qiáng)度明顯提高，樁徑增大，充分保證加固效果。但值得指出的是清水旋噴糾偏是沉降觀測(cè)信息化施工，要求精確地控制沉降值，應(yīng)謹(jǐn)慎采用。
參考文獻(xiàn)：
[1] 建筑地基處理技術(shù)規(guī)范.JGJ79-2002 [S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2002.
[2] 曾國(guó)熙，盧肇鈞等.地基處理手冊(cè).中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1993.
[3] 既有建筑地基基礎(chǔ)加固技術(shù)規(guī)范.JGJ123-2000.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2002.
【聯(lián)合注漿法在建筑加固及糾偏工程中的應(yīng)用論文】相關(guān)文章：
高壓噴射注漿法在框架橋地基加固中的應(yīng)用04-26
注漿加固技術(shù)在高原高速公路中的應(yīng)用04-27
小導(dǎo)管注漿法機(jī)理及其在隧道工程中的應(yīng)用04-30
試析注漿技術(shù)在房建工程中的應(yīng)用論文05-01
注漿法在治理橋頭跳車(chē)現(xiàn)象中的應(yīng)用05-03
粘貼鋼板法在舊橋加固中的應(yīng)用04-29
建筑工程管理中的應(yīng)用論文05-02