水泥灌浆加固高回填地基

贵州省建筑设计研究院 贵阳 550002

1 工程概况

茅台酒股份有限公司“十五”二期建设工程3#、4#酒库位于茅台酒厂新建设区南家湾， 南北两侧紧临“十五”一期所建1～7#酒库，拟建3#、4#酒库距1～7#酒库15 m。2 栋酒库相同，每栋建筑面积9 879 m2，为5 层框架结构， 设计±0.00 m标高分别为467.00 m、465.00 m。场区原始地貌为一较大的冲沟，冲沟纵向坡度10～15°，两侧坡度为45°，最枯流量2～3 L/s，终年不枯， 场区边坡稳定，不会产生滑坡或大的塌方等不良现象，冲沟被无序堆积回填，原有排洪暗沟盖板多处断损，沟道多处阻塞，上部回填土平均厚15～20 m，最厚达30 m，均为几年前及近期回填堆填的不均质土，主要为块石和紫红色泥岩等，未经夯实，结构十分松散，其水平变形和自重固结变形引起的地面沉陷或开裂随处可见。另外，建设方对建筑的抗震、倾斜及沉降等方面要求甚高，不允许出现任何质量缺陷。

2 处理方案

针对以上情况，我们组织建设单位、地质勘探单位、设计单位、监理单位对强夯、人工挖孔桩、碎石挤密桩及机械成孔水泥灌浆等4 个基础处理方案进行比选，最后经有关专家多次论证，采用了机械成孔水泥灌浆加固地基的处理方案，其原理为通过钻孔向土层中压入水泥浆，充填在土体的孔隙和裂隙中凝固结石，以此改善地基的物理力学性质，提高地基的强度，减少变形， 限制地下水的流动和控制现场土体的位移等， 提高填土水稳性。 水泥浆的优点是形成强度较大和渗透较小的结石，既可用于防渗又可用来加固地基，并要求经过设计处理后的地基承载力须达到150 kPa，压缩变形模量7 MPa。

3 实施方案

根据3#、4#酒库的地质条件和地形条件以及可灌性，灌浆孔采用3 m×3 m（一般孔距为1～2 m）的梅花形网布置，灌浆孔各340 个，根据《岩土工程勘察报告》灌浆设计孔深平均按20 m，灌浆进尺为6 800 m，3#、4#酒库的总进尺为13 600 m。

根据《岩土工程勘察报告》得知土的孔隙比为1.01，最大干密度1.74 kN/m3。为防止造成浆液的浪费和损失，拟建建筑物周边84 个孔最先按工序实施灌浆，采用自上而下的灌浆工艺，使之形成一个封闭边界；拟建建筑物内采用自下而上的灌浆工艺，2种工艺均采用纯压式灌浆方法。

由于地层、岩土工程条件的差异，有些因素在设计中很难事先预料，技术参数也难事先确定，应在开展设计前，最迟应在机械进场后，先进行灌浆试验并经载荷试验及室内试验获得试验数据，然后调整设计参数和方案。

根据试验指标和岩土的可灌性、渗入性及浆液的流变性，确定灌浆压力的大小和灌浆半径、配合比、吸浆量，从而进行灌浆设计。

劈裂灌浆注浆压力，黏土中宜选用0.2～0.3 MPa，砂土中宜选用0.2～0.5 MPa，但3#、4#酒库区采用的是充填灌浆，其压力应小于0.2 MPa或小于上覆土层的自重压力，防止土体的结构被破坏；为防止注浆压力的冒浆注浆点上的覆盖土厚度应大于2 m。

注浆顺序应按跳孔间隔注浆方式进行，本工程采用三次加密法逐渐加密，并采用先外围后内部的注浆施工方法；对于渗透系数相同的土层，首先应注浆封顶，然后由下而上注浆，防止注浆上冒。如土层的渗透系数随深度而增大，则应自下向上注浆。

为了防止因灌浆形成“地下水库”，危及整个场区的安全，设计时应充分考虑地下水的排泄和废弃排洪沟的利用。具体措施是在排洪沟高程以上进行灌浆，防止排洪沟堵死。另外在水利帷幕灌浆时先灌下游排孔使地下水流速减缓或形成静水，然后灌上游各排孔，灌浆工艺上采用与水利相反的处理措施。

施工前和结束后都必须进行检测，应作载荷试验共计6 台（灌浆前做3 台，灌浆后做3 台）进行效果比较，做动力触探2～3条剖面，目的是了解处理后地基的均匀性和强度；做压水实验了解加固后孔隙的填充情况及渗透性。

为了取得试验数据进行具体的设计，同时尽量减少浪费，选取处理地基的一角进行试验，试验区12 m×12 m、终孔孔距为3 m,共25 个孔。

灌浆试验工作随即展开，结束后经检测设计对方案进行了调整，正式灌浆于次年1月初开始，4月初结束。水泥灌浆加固高回填地基总施工工期8 个月。

4 施工过程中出现的主要问题及控制要点[1-4]

4.1 地面冒浆

场地仅进行了表面碾压，其盖重层密实度及厚度均不够，在灌浆过程中冒浆现象较为普遍，造成水泥浆体的流失，投资的浪费。

控制要点：表面封堵需派专人留守孔口，对冒浆点进行表面的夯实和封堵；加浓浆液时水灰比由正常时的0.8调整到0.5；间隙灌浆过程中经表面封堵无效后暂停灌浆，待水泥初凝后（4～6 h）再进行复灌，直至达到设计压力或冒浆范围才结束。

4.2 吸浆量大

填土不均、 孔隙和裂隙较大是造成吸浆量大的几个主要原因。

控制要点：加浓浆液，间歇灌浆(最多达11次)；孔口水冲砂或浆冲砂，用砂子先进行填充封底后再进行水泥灌浆。

4.3 串浆

即浆液从其他本不该在当时灌浆的钻孔流出。

控制要点：加大第1次序孔间的距离；适当延长相邻孔施工时间的间隔；用止浆塞塞于被串孔串浆部位上方2～3 m处；两相邻串浆孔同时灌浆。

4.4 浆液过量流失到非灌浆部位

由于在高回填土区域进行灌浆，土工状况不良，极易造成浆液过量流失到非灌浆部位。

控制要点：采用低压或自流灌浆；采用较浓浆液；加速凝剂；加粗骨料；间歇灌浆；控制灌浆施工程序，先封闭外围及底部。

4.5 可灌性差

高回填土区域土质均匀性差，因此也会造成灌浆时的可灌性差。

控制要点：通过试验，选择适用浆液和配比；适当加大压力；浆液中加缓凝剂、流动剂等。

4.6 灌浆中断

灌浆过程中难免会有各种因素干扰，造成灌浆中断。

控制要点：中断时间超过30 min时应立即设法冲洗灌浆孔、泵及灌浆管；恢复灌浆时，开始应采用初始浆液比；如吸浆量与中断前相似，可采用中断前配比。

4.7 地面或附近建筑物变形

施工区域离已建成的一期1～7#酒库仅15 m，加之土工状况不良，稍有不慎便会造成地面及附近建筑物变形。

控制要点：事先布置变形观测点，随时监测；立即停止灌浆，分析原因，调整压力及灌浆量。

5 实施效果

灌浆结束后，检测单位进行了载荷试验，动力触探、大密度试验、声波检测，效果较理想，完全满足设计要求。但与采用人工挖孔桩的地基相比，投资增加了逾30%，工期增加了1 倍。

该工程已于2008年建成投入使用，经过几年的建筑物沉降观测及变形观测，完全符合规范要求，建设单位对此非常满意，给予参建各方高度评价。

6 结语

经实践证明，利用水泥灌浆来加固高回填地基，特别是处理回填土较深（20 m以上）、填土不均匀、土质较复杂的高回填地基是切实可行并有效的。尽管其投资较人工挖孔桩增加30%以上，工期增加了1 倍，但避免了人工挖孔桩所存在的安全风险，可供其他类似工程借鉴。