摘要：由于巖溶地區(qū)地質(zhì)復(fù)雜，地下水活動(dòng)強(qiáng)烈，在巖溶發(fā)育地段巖面以上常形成局部軟塑狀土。本文通過結(jié)合工程實(shí)例進(jìn)行分析，闡述了化學(xué)灌漿原理、施工工藝、施工設(shè)計(jì)及施工控制，闡述了化學(xué)灌漿法施工加固所能達(dá)到的預(yù)期效果，提出了施工過程中應(yīng)注意的相關(guān)事項(xiàng)及其探討性建議。

　　關(guān)鍵詞：巖溶地區(qū),地基處理,化學(xué)灌漿,施工工藝

　　由于巖溶地區(qū)地質(zhì)復(fù)雜，地下水活動(dòng)強(qiáng)烈，其波動(dòng)對上覆殘積土層影響大，因此，在巖溶發(fā)育地段巖面以上常形成局部軟塑狀土，土洞也是巖溶區(qū)土層地基中常見的一種巖溶作用的產(chǎn)物。局部軟土的存在及土洞的發(fā)育塌陷，嚴(yán)重影響地基的穩(wěn)定性及地基土的均勻性。淺層土洞處理一般采用開挖至土洞頂板灌入礫石、碎石混凝土等方法處理，若土洞埋深較大時(shí)，分層壓實(shí)灌入礫石、碎石施工難度大。

　　1 化學(xué)灌漿法原理分析

　　化學(xué)灌漿法是指利用液壓、氣壓或電化學(xué)原理，通過注漿管把漿液均勻地注入地層中，漿液以填充、滲透和擠密等方式趕走土顆粒間或巖石裂隙中的水分和空氣后占據(jù)其位置，經(jīng)人工控制一定時(shí)間后，漿液將原來松散的土粒或裂隙膠結(jié)成一個(gè)整體，形成一個(gè)結(jié)構(gòu)新、強(qiáng)度大、防水性能高和化學(xué)穩(wěn)定性良好的“結(jié)石體”。灌漿理論主要有滲透灌漿、劈裂灌漿、壓密灌漿及電化學(xué)灌漿等四類。在巖溶地區(qū)軟土及土洞中多采用劈裂灌漿。劈裂灌漿是指在壓力作用下，漿液克服地層的初始應(yīng)力和抗拉強(qiáng)度，引起巖石和土體結(jié)構(gòu)的破壞和擾動(dòng)，使其沿垂直最小應(yīng)力的平面上發(fā)生劈裂，使地層中原有的裂隙或孔隙張開，形成新的裂隙或孔隙，漿液的可灌性和擴(kuò)散距離增大，而所用的灌漿壓力相對較高。其加固目的主要有以下幾方面：

　　(1)增加地基土的不透水性，在一定程度上封堵巖溶水;

　　(2)漿液灌注土洞中固結(jié)，并填充土洞，防止并避免土洞的進(jìn)一步發(fā)展;

　　(3)提高地基土的承載力，改善軟土的工程性質(zhì)，減少地基的沉降和不均勻沉降。

　　2工程施工加固預(yù)期效果

　　本工程共施工灌漿孔18個(gè)，平均引孔長度為8.50m，實(shí)際壓漿孔段長需以打入出漿管情況綜合確定，最終打入134.50m，灌注漿液64.90m3，耗用水泥59t。質(zhì)量檢測在施工結(jié)束10天后進(jìn)行，采取鉆孔檢查、觀測灌注質(zhì)量及效果，并在灌注目的層作標(biāo)準(zhǔn)貫入檢測。由業(yè)主指定2個(gè)點(diǎn)作標(biāo)準(zhǔn)貫入測試并取心觀察，檢測結(jié)果表明，處理范圍內(nèi)的土洞以被水泥化學(xué)漿液固結(jié)充填密實(shí)。取出巖心多見水泥化學(xué)漿液呈樹枝狀、脈狀穿插固結(jié)，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)6段，錘擊數(shù)5.0～7.0擊。土層承載力標(biāo)準(zhǔn)值>140kPa，以滿足設(shè)計(jì)要求。

　　3工程概況

　　某教工宿舍樓，占地面積約220m，建筑面積約1400m，樓高為6層(底層車庫、雜物間)。擬建場地位于巖溶峰叢平原區(qū)，根據(jù)工程勘察資料，上覆蓋第四系厚度4.50～12.00m，其中表層填土厚度為0.50～2.50m，以下為紅粘土，其特征為上硬下軟，整個(gè)場地紅粘土以硬塑狀、可塑狀為主，硬塑狀紅粘土承載力標(biāo)準(zhǔn)值fak=170kPa，可塑狀紅粘土承載力為fak=140kPa。在該擬建宿舍北面東、西兩個(gè)角點(diǎn)勘探孔ZK7、ZK9號(hào)發(fā)現(xiàn)軟塑狀紅粘土及半充填土洞，ZK7號(hào)孔土洞埋深3.20m，高度2.40m，軟塑狀紅粘土埋深7.60m，厚度4.10m，ZK9號(hào)孔土洞埋深2.70m，高度7.40m，該洞底板即為灰?guī)r。

　　4工程設(shè)計(jì)及施工工藝控制

　　根據(jù)對場地巖土工程地質(zhì)特征及施工條件綜合分析，選擇壓力化學(xué)灌漿方法進(jìn)行加固處理。設(shè)計(jì)要求處理后的土洞填充密實(shí)，承載力標(biāo)準(zhǔn)值達(dá)到140kPa。在充分研究擬建場地地基土情況和設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上，經(jīng)過精確設(shè)計(jì)并確定需要加固處理的軟土、土洞范圍，根據(jù)軟土的地基土參數(shù)確定灌漿孔間距、灌漿壓力、灌漿量等。

　　在圈定的北面東、西兩個(gè)角點(diǎn)的獨(dú)立柱范圍內(nèi)布置灌漿孔，灌漿孔間距為0.97～1.03m，采用距形布置，灌漿深度為埋深在7.60～11.70m之間的軟塑狀紅粘土層，以及埋深2.70～10.10m之間的土洞，處理范圍及灌漿孔布置詳見圖1。

　　(2)漿液配比：注漿采用425普通硅酸鹽水泥，同時(shí)摻入水泥用量0.3%的復(fù)合型減水早強(qiáng)劑。水：水泥：早強(qiáng)劑 = 1：1.3：0.04。

　　(3)注漿壓力一般與加固土層的深度、土層的密實(shí)度、漿液稠度、灌注速度和灌注量等因素有關(guān)。若注漿壓力偏小，可能達(dá)不到對土體產(chǎn)生劈裂、滲透效果，若注漿壓力偏大，會(huì)產(chǎn)生被加固體不均勻，甚至有可能導(dǎo)致地基結(jié)構(gòu)的破壞。但在保證地層結(jié)構(gòu)安全的情況下，可偏向于較高的注漿壓力，這樣有利于提高漿液的可灌性，有助于擠出土層和漿液中的多余水分，提高漿液結(jié)石的強(qiáng)度。注漿壓力根據(jù)相同土層注漿施工經(jīng)驗(yàn)確定，一般情況下，在粘性土中的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值為0.2～0.3MPa。在缺乏經(jīng)驗(yàn)時(shí)，也可采用被動(dòng)土壓力理論公式計(jì)算，初步確定灌漿壓力，并通過現(xiàn)場試驗(yàn)最終確定。

　　

　　式中： ——土體重度，kN/m3; ——土體內(nèi)摩擦角，(°);c——土體的粘聚力，kPa; ——加固土層的厚度，m。

　　(4)注漿量根據(jù)土層情況和土洞大小確定，可按公式(2)計(jì)算量作為參考。一般軟塑狀紅粘土每延米灌注量為0.8～1.0m3，而土洞灌注量以灌滿冒漿為止。

　　

　　式中： ——漿液總用量，L;V——注漿對象的土體積，m3;n——土的孔隙率;K經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，軟土、粘性土取0.3～0.5。

　　采用φ42mm鉆桿加工成出漿管，出漿孔直徑約為3～5mm，均勻分布在出漿管上，出漿管長度80～100cm為宜，端部用一探頭封堵，探頭呈錐形，略大于出漿管。采用普通工程鉆機(jī)將與鉆桿連接的出漿管打入基巖面，鉆桿上部連接輸漿管(輸漿管采用硬質(zhì)塑料管，管徑50mm，耐壓高于1MPa)，壓力泵通過輸漿管、鉆桿及出漿管將漿液壓人軟土層及土洞中。

　　注漿施工時(shí)應(yīng)先施工外圍注漿孔以形成帷幕，再施工內(nèi)側(cè)注漿孔，以此提高灌漿有效性，防止?jié){液過多外竄。為確保工程質(zhì)量，施工時(shí)應(yīng)以每段注漿量和總注漿量分別進(jìn)行控制，即基巖面自下而上分段灌注，每段灌注完畢后往上提升出漿管，并要求每次提升要有0.2m搭接。

　　采用間隔跳躍式施工，盡量讓相鄰注漿孔施工時(shí)間間隔長一些，使先施工的注漿孔漿液有一定程度的凝固，局部封堵漿液流動(dòng)通道，使后期注漿孔灌注效果更佳。施工中注意防止冒漿及灌注動(dòng)態(tài)，若灌注形成不了壓力，一般說明與通道連通，應(yīng)采用間歇性灌注辦法或適當(dāng)加大漿液濃度等措施，灌注量未達(dá)到設(shè)計(jì)要求而開始冒漿時(shí)，應(yīng)暫停灌注，待孔內(nèi)漿液有所凝固時(shí)再恢復(fù)灌注。要特別注意準(zhǔn)確地控制漿液的凝結(jié)時(shí)間，如果漿液的凝結(jié)時(shí)間大于灌漿時(shí)間，灌漿質(zhì)量將大受影響。

　　5施工加固效果

　　本工程共施工灌漿孔18個(gè)，平均引孔長度為8.50m，實(shí)際壓漿孔段長需以打入出漿管情況綜合確定，最終打入134.50 m，灌注漿液64.90 m3，耗用水泥59 t。

　　質(zhì)量檢測在施工結(jié)束10天后進(jìn)行，采取鉆孔檢查、觀測灌注質(zhì)量及效果，并在灌注目的層作標(biāo)準(zhǔn)貫入檢測。由業(yè)主指定2個(gè)點(diǎn)作標(biāo)準(zhǔn)貫入測試并取心觀察，檢測結(jié)果表明，處理范圍內(nèi)的土洞以被水泥化學(xué)漿液固結(jié)充填密實(shí)。取出巖心多見水泥化學(xué)漿液呈樹枝狀、脈狀穿插固結(jié)，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)6段，錘擊數(shù)5.0～7.0擊。土層承載力標(biāo)準(zhǔn)值>140 kPa，滿足設(shè)計(jì)要求。

　　6 施工過程應(yīng)注意的相關(guān)事項(xiàng)及建議

　　(1)如果需處理的土洞較大時(shí)，水泥用量較大，如在滿足設(shè)計(jì)要求的情況下，可在水泥漿液中滲入一定比例的粘土或粉煤灰，以減少施工成本。

　　(2)灌漿時(shí)要特別注意施工場地周圍的情況變化，如地面隆起，冒漿串入下水道等，尤其是施工場地附近是居民生活區(qū)更要注意，有時(shí)可能漿液會(huì)流入污水管道以致堵塞。

　　(3)由于粘性土(特別是飽和軟粘土)的滲透性較差且不均勻，故在灌漿時(shí)其加固效果也往往是分布不均勻的，我們在以往的一些軟粘土灌漿檢測中也證明了這一點(diǎn)，所以在灌漿設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮到軟粘土的這種特性，灌漿孔距、排距盡量取小值，或通過現(xiàn)場灌漿試驗(yàn)確定，本設(shè)計(jì)中采用孔距約1.00m，取得了較理想的效果。

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