1 基礎(chǔ)下沉成因分析
各地填方整平或就地取材,或異地運(yùn)土,將粘土、砂礫、殘積物及風(fēng)化巖塊不均勻地混合在一起,雜亂堆填在溝谷低洼區(qū)。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(lèi)土及軟硬不均的粘土。由于角礫、碎石和塊石形成的“骨架結(jié)構(gòu)”作用,使得局部地段填土強(qiáng)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(chǎn)生地面沉陷,引起建筑物基礎(chǔ)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(duì)上述空洞、空隙及充填物進(jìn)行浸潤(rùn)、溶蝕、沖蝕、淘空,加劇填土不均勻沉降和基礎(chǔ)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(jìn)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(shí),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(guī)則脈狀、網(wǎng)狀和窩團(tuán)狀漿液流體;漿液流體包圍和膠結(jié)土粒及碎石,固化后形成有一定強(qiáng)度的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)石,與四周被擠密的填土一起形成復(fù)合地基,從而使填土地基結(jié)構(gòu)趨于致密、均勻性改善、承載能力明顯提高。
3 工程實(shí)例
贛州市某大市場(chǎng)場(chǎng)地原為丘陵溝谷地貌,后經(jīng)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(jīng)強(qiáng)夯后作為3～5層規(guī)模框混結(jié)構(gòu)商住樓的條形基礎(chǔ)持力層,設(shè)計(jì)采用的承載力特征值為160 kPa。商住樓建成半年后,發(fā)現(xiàn)有十余棟樓房墻體產(chǎn)生很多裂縫。裂縫多呈斜列羽狀分布,單條延伸長(zhǎng)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(zhì)泥巖全～強(qiáng)風(fēng)化巖土及殘坡積層的砂質(zhì)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(shù)達(dá)0.50 m,質(zhì)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(jīng)強(qiáng)夯后,地表至2.00 m深度內(nèi)填土地基承載力特征值為160～180 kPa,往下至12.00 m深度內(nèi)為140～80 kPa。下伏地層為粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖風(fēng)化殘積土,含角礫粘土狀,稍密～中密。
3.2 灌漿施工技術(shù)
(1)設(shè)備組合:XY-1型鉆機(jī)一臺(tái),BW250/50泥漿泵一臺(tái),三角架一付,100 kg吊錘一個(gè),圓錐頭花管及厚壁套管一付,攪拌機(jī)一臺(tái)及管道系統(tǒng)等。
(2)鉆孔布置:在條型基礎(chǔ)邊緣外至0.80 m內(nèi)對(duì)稱(chēng)梅花狀布孔,孔深8.00～12.00 m。通過(guò)不同地段的現(xiàn)場(chǎng)灌漿試驗(yàn)確定孔距。采用三角形布孔灌漿。灌漿結(jié)束28天后,人工開(kāi)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(kuò)散半徑R=1.00～1.90 m。確定沿條基走向的灌漿孔距:房屋嚴(yán)重裂縫區(qū)為1.60 m,局部較輕微裂縫區(qū)為1.60～2.80 m。遇太硬塊石難以成孔時(shí)適當(dāng)偏移孔位,并保持設(shè)計(jì)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,最后灌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(hào)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(zhǎng)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(shí)進(jìn)行沉降點(diǎn)觀測(cè),密切注意已建建筑物和地基土可能發(fā)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(cè)下進(jìn)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(nèi)徑25 mm、長(zhǎng)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(shè)計(jì)灌漿加固深度,灌漿時(shí)上提鉆桿,露出底部花管,進(jìn)行底部段的灌漿。段灌漿結(jié)束后,上提注漿管進(jìn)行第二段灌漿。
(7)灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn):參照《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》(SL62-94)要求,當(dāng)吸漿量不大于1 L·min-1時(shí),繼續(xù)灌注90 min,結(jié)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(tǒng)計(jì)表
項(xiàng)目 灌漿孔數(shù)(個(gè)) 灌漿米數(shù)/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(shù)量 210 1822.88 101.375 30.413 55.61 16.68
(2)施工灌漿檢查孔:灌漿結(jié)束28天后,每棟商住樓布設(shè)10個(gè)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(nèi)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(jié)石呈不規(guī)則脈狀、網(wǎng)狀,并可見(jiàn)直徑0.26 m的水泥質(zhì)塊狀結(jié)石與填土碎塊石膠結(jié)在一起。
(3)現(xiàn)場(chǎng)圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)(N63.5):在灌漿結(jié)束28天后,每棟商住樓沿基礎(chǔ)邊緣布設(shè)42個(gè)動(dòng)力觸探試驗(yàn)點(diǎn),觸探試驗(yàn)深度為5～11 m。試驗(yàn)結(jié)果表明:地面以下至2 m深度之內(nèi)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(shè)置沉降觀測(cè)點(diǎn)檢查:在每棟商住樓墻角及中間設(shè)置10個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn)。通過(guò)一年的沉降觀測(cè)表明,沉降量為3～5 mm。
3.4 灌漿效果評(píng)價(jià)
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(nèi)孔隙及空洞,并與碎塊石緊密膠結(jié),地基土的密實(shí)度和均勻性得到了改善和提高;減弱了地下水對(duì)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(chǔ)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(dá)到糾偏防沉的效果。
(2)灌漿施工技術(shù)參數(shù)的選擇是一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題,應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)灌漿試驗(yàn)確定。
(3)花管灌漿施工工藝適宜于填土、砂層及圓礫層。其優(yōu)點(diǎn)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(jiǎn)單;花管孔眼不會(huì)被堵塞,便于漿液流動(dòng),灌漿加固效果較好。缺點(diǎn)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。
