百靖高速公路坡洪服务区灌浆加固研究

摘要：文章根据百靖高速公路坡洪服务区右幅综合楼基底实际地质情况，选用劈裂灌浆法进行地基加固处理，计算选取合理经济的灌浆压力和孔距，并对具体施工方法和工艺控制要点进行阐述。灌浆后经地基静载荷试验检测，地基加固效果良好，承载力满足要求。

关键词：百靖高速公路；坡洪服务区；灌浆加固；劈裂灌浆法；地基加固 文献标识码：A

中图分类号：U416 文章编号：1009-2374（2015）09-0108-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.0810

1 劈裂灌浆法原理

劈裂灌浆法就是在灌浆压力作用下，向钻孔泵送不同类型的流体，流体浆液克服地层的初始应力和抗拉强度，使地层沿垂直于小主应力的平面上发生劈裂，引起地层结构的破坏和扰动，使地层中原有的孔隙或裂隙扩张，或形成新的孔隙或裂缝，从而使低透水性地层的可灌性和浆液的扩散半径增大。此法所用的灌浆压力相对较高。对于砂及砂砾石地基，可按照有效应力的库伦-莫尔破坏标准进行计算。在各向同性地层中，由于灌浆压力的作用，将使砂砾石土的有效应力减少。当灌浆压力PC达到下式标准时，即发生破坏：

（1）

式中：

?――地基土的重度

――水的重度

h――灌浆段深度

――地下水位高度

k――主应力比

式（1）所代表的破坏机理可用莫尔包络线来解释，随着孔隙压力的增加，有效应力就逐渐减少至与破坏包络线相切，地基土开始劈裂。

2 工程概况

百靖高速公路附属房建工程坡洪服务区位于主线K27+300～K27+700段落，地处广西壮族自治区百色市田阳县境内。

2.1 地质概况

坡洪服务区地处岩溶峰丛谷地区域，地形起伏较大，地面高程551.61～572.89m，最大相对高差约21m，原地表植被稍发育。右幅综合楼基础位于填方区。场区地层主要为人工素填土、第四系全新统黏土、二叠系上统石灰岩。

人工素填土为褐黄～灰色，中密稍湿，多以黏土为主，含大量角砾和碎石，成分为石灰岩，层底标高547.21～554.46m，层厚2.70～8.00m。

第四系全新统冲洪积黏土为褐黄～浅灰色，可塑～坚硬，土质均匀。根据土工试验结果该黏土为红黏土或次生红黏土。层底标高544.07～572.02m，层厚0.30～10.90m。

二叠系上统石灰岩为灰色～浅灰色，中等风化，隐晶质结构，致密坚硬，裂隙较发育，多闭合，岩芯呈短柱状。层底标高543.73～560.32m，层厚2.50～15.40m。

2.2 工程概况

坡洪服务区右幅综合楼设计为钢筋混凝土框架结构，建筑层高为二层，结构安全等级为二级，基础为独立柱扩大基础，基底承载力特征值fak=200kPa。

右幅综合楼基础位于填方区，基础开挖后地质验槽承载力达不到设计要求，为保证服务区长期运营安全，决定对右幅基础采用灌浆处理。

3 方法应用

本次灌浆具体采用高压劈裂灌浆方法，灌浆加固范围为建筑物每边基础外扩3m，灌浆深度为基础底面以下至少5.0m，根据现场回填土情况选取孔径为110mm。

3.1 参数选择

灌浆材料为普通硅酸盐水泥浆，水灰比为1∶1，根据灌浆球形扩散理论Maag公式（式2）来初步计算分析浆液的扩散半径，结合现场实际因素，最终通过试验选定孔距为1.5m，以保证灌浆处理后的地基连成一体。考虑浆液的均匀渗透，灌浆孔采用梅花形布置。

（2）

式中：

k――基础填料的渗透系数（cm/s）

β――浆液粘度对水的粘度比

――灌浆压力，cm水头

――灌浆管半径（cm）

n――基础填料的孔隙率

灌浆压力值一般控制在0.2～0.8MPa，每深1m增加20～50kPa。

3.2 施工方法

以现场灌浆试验确定单孔灌浆量及设计压力下的扩散半径，根据试验结果调整灌浆参数、孔距布置等。

灌浆顺序遵循先外排帷幕，再内排，最后注中间排，先下部后上部。为防止窜浆，按跳孔间隔方式，自下而上边提升边灌浆，每50cm提升一次。

灌浆钻孔施工按灌浆程序，采用泥浆钻进，分序分段进行。先对灌浆钻孔统一编号并放样，钻孔时第一根管钻入后上部预留10cm接入第二根，依次压入至设计深度。下管时应保持垂直，孔位偏差符合要求。

按照试验确定的单孔灌浆量，浆液采用泵送方式，以保证每米水泥掺入量及浆液不跑出为原则。在灌浆过程中对灌浆压力的控制，结合吸浆率和浆液浓度一同考虑。当吸浆率较小时，注稀浆，尽快升到规定的最大压力；吸浆率较大时，注浓浆，逐渐升压。灌浆初始压力为0.10～0.30MPa，逐渐加大压力至0.30～0.60MPa、最大压力为0.80MPa。

浆液水灰比采用1∶1、0.8∶1、0.6∶1、0.5∶1四个等级，浓度变换遵循由稀到浓、逐级改变的原则。当压力保持不变，注入率持续减少或当注入率不变而压力持续升高时，不得改变浆液浓度。当某一浓度浆液注入量达300L或注入时间达1h，而压力和注入率均无明显改变时，浆液浓度提高一级。当注入率大于20L/min时，可根据实际情况越级变浓。在规定的压力下，孔段吸浆量小于0.3L/min时，延续20min即结束作为灌浆结束标准。灌浆结束后进行机械压浆封孔，压浆浓度0.5∶1，至孔内稀浆全部排出为止。

4 质量检测

质量检测在灌浆结束28d后进行，采用地基静载荷试验，现场选取3个点，采用方形刚性承压板，压重反力平台装置，压重平台的重量大于最大加载值的1.2倍。最大加载值不小于设计处理后地基承载力特征值（200kPa）的两倍。

试验最大加载值为400kN/m2，分级按50、100、150、200、250、300、350、400kN/m2八级分级进行。每级加载后，按间隔10min、10min、10min、15min、15min，以后为每隔0.5h测读一次沉降量，当在连续2h内，每小时的沉降量小于0.1mm时，则认为已趋稳定，可加下一级荷载。

各试验点的地基承载力特征值取压力-沉降曲线上比例界限所对应的荷载值和极限荷载一半中的较小值，经过计算得出实测地基承载力特征值。根据试验结果，灌浆处理后的地基承载力特征值满足要求。

5 结语

笔者根据百靖高速公路坡洪服务区右幅综合楼基础底部填方区的实际地质情况，比较目前基础处理常用的各种灌浆方法，并考虑到房建服务区长期运营安全，最终决定选用劈裂灌浆法进行本工程的综合楼建筑物基底加固。经过灌浆后的质量检测，加固效果较好，基底承载力满足要求。

本文仔细研究劈裂灌浆法原理，根据灌浆压力等参数计算浆液的影响半径，最终确定了合理、经济的灌浆孔距，并对灌浆过程中的施工质量控制提出了可行的方法和建议，确保地基加固取得预期效果。因为水平所限，本文还有很多待深入研究的地方。劈裂灌浆的理论、工艺参数和现场施工控制方法将在以后的工程实践中进一步创新和完善。

参考文献

[1] 龚晓南.地基处理手册（第三版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2008.

[2] 建筑地基基础设计规范（GB50007-2011）[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.

作者简介：朱兰洋（1983-），男，山东临沂人，中冶京诚工程技术有限公司施工经理，工程师，硕士，研究方向：基础工程处理。