固结灌浆在古建筑保护工程中的应用

李德成（安徽省地质矿产勘查局332地质队，安徽 黄山 245000）

固结灌浆在古建筑保护工程中的应用

李德成（安徽省地质矿产勘查局332地质队，安徽 黄山 245000）

结合某古建筑地基加固工程实例，探讨了固结灌浆的机理，并提出了治理思路和治理方案。通过监测结果及实践运营，验证了固结灌浆在松散土体层中的加固效果，为类似方面的设计与施工提供了参考，显示在实践中的古建筑文物地基加固处理方面的应用前景。

历史建筑；固结灌浆；地基加固

1 引 言

徽州建筑又称徽派建筑，是我国古建筑最重要的流派之一，徽派建筑作为徽文化的重要组成部分，历来为中外建筑大师所推崇。徽州古建筑结构独特，砖木结构的徽派古建筑大多“先起屋架后封墙”。此类建筑多为天然地基基础，柱基承重，柱子均为一根原木，由于年代久远，其中古建筑有相当一部分都出现不同程度的地基沉降现象，导致上部结构倾斜、开裂、变形，危及古建筑的安全，因此需要对地基进行加固处理。古建筑地基加固属于文物建筑修缮范畴，严格遵守文物建筑修缮“不改变文物原状”的原则，最大限度的保存古建筑物的历史信息是对古建筑地基加固工作的要求。难点在于地基加固基础施工过程中对现有建筑物地基的要求不应有大的扰动，以免地基土扰动产生新的沉降，使上部建筑物产生新的破坏。

为了指导工程实践，本文对固结灌浆机理进行了研究，并结合工程实例探讨固结灌浆在工程实例中的加固效果。

2 固结灌浆机理

灌浆是指将一定的材料按照一定的比例配制成浆液，然后用液压或者气压等压送设备将浆液灌入到岩土体的孔隙、裂隙等结构体中，从而使岩土体形成强度高、抗渗性能好、稳定性高的新的结构体，进而达到改善岩土体物理力学性质的目的。

固结灌浆是把一定配比的某种具有流动性和胶凝性的浆液,施加一定的压力通过钻孔压入岩土层孔隙裂隙中去,同时通过水泥浆渗入到非常细小的裂隙或孔隙中,将其充填。经过胶结硬化以后,水泥浆液就将整个破碎的、疏松的岩土层胶结为完整的、稳定的且具有较高强度的统一整体,从而提高岩土层的强度,改善岩土层的物理力学性能。

3 工程实例

3.1 工程概况

金紫祠位于黄山市徽州区潜口镇潜口村南首，系古徽望族潜口汪氏宗祠。宋隆兴二年(1164年)赐建，明正德九年(1515年)迁于现址，嘉靖、万历时扩建，清康熙三年(1663年)大修。现存建筑为金紫祠坊、戟门、碑亭、后寝及越国公庙部分建筑，其它建筑遗址尚存。2004年，金紫祠被安徽省政府确定为省级文物保护单位。

越国公庙建筑结构采用抬梁与穿斗混合式木构架，屋顶荷载连同自重部分传给承重的落地柱。外墙为条形砖石基础，承重柱为木质直柱，立于圆形青石柱础之上，柱础直接落于地基。外砖墙条形基础底宽500mm，基础埋深约0.5-0.6m，中厅柱础直径500。墙基和柱基下均为人工回填的块石及卵砾石，块径大小不一，为古代人工处理地基时回填。

为保护黄山市古建筑文化遗产，黄山市启动了对潜口金紫祠的全面抢修、保护和开发工程。越国公庙因中厅地基出现了不均匀沉降，导致中厅内柱与柱、柱与墙上部相连的拱券结构出现严重裂缝，古建筑物结构安全受到影响，对古建筑地基进行加固处理刻不容缓。根据设计方要求，处理后的地基应土体性能均匀，持力层承载力特征值不得小于140kPa，压缩模量不小于6.0MPa。

根据钻孔揭露和场地地层成因条件，场区地层情况从上到下为：①杂填土，为古时场地整平的堆填土，成份复杂，为粉土、卵砾石、块石、砖块瓦砾等组成，结构松散、全场分布，厚度不均，平均厚度2.0米；②淤泥质粉土：灰黑色，饱和，软塑状，具腥臭味，全场分布,平均厚度为0.5-1.8米；③混砾粉土：褐黄色，稍湿，稍密-中密。砾石以中等风化的硅质岩、石英为主，全场地分布，平均厚度2.9米；④强风化千枚岩：中厚层状构造，节理裂隙较发育，平均厚度为0.7-2.6米。各土层参数见表1。场地内的地下水类型为上层滞水，赋存于第四系人工填土层中，大气降水是其主要的补给来源，补给方式为垂直补给。

表1 土层参数表

3.2 地基加固试验和设计

地基加固的思路主要有以下几个方面：

（1）针对填土强度较低的特点，须通过采用固结灌浆以加固填土体，增强其承载力，达到满足上部建筑荷载的要求。

（2）考虑到越国公庙为砖木结构，柱基承重，外墙处也分布有排柱，屋顶荷载连同自重部分传给承重的落地柱，最后传入地基基础持力层。因此只对柱基处的地基土进行灌浆加固，即可满足建筑物上部荷载的受力。

（3）外墙处的砖石条基不另外设置灌浆孔，可共用外墙排柱处的灌浆孔。

3.2.1 注浆试验

选取越国公庙中柱柱下独立基础做注浆试验，对基底及以下至强风化岩深度范围内、深约6.0米的土体进行加固。注浆材料选用32.5R水泥，并按其重量的3%添加氯化钙作为速凝材料。

试验结果：在试验开始前、试验期间和试验后，对所在试验段基柱进行了沉降观测，观测点没有发生实际沉降。根据注浆试验结果表明，本工程地基加固处理采用固结灌浆法是可行的。

3.2.2 设计参数选定

根据试验结果并结合以往工程经验，确定设计参数值见表2，注浆体水灰比0.45，氯化钙掺量为水泥重量的3%-5%。

3.2.3 设计方案

1）围绕柱基设置灌浆孔，中柱设置4个，边柱设置3个，角柱设置1-3个，孔距0.4米。

2）根据现场实际情况，设灌浆孔110个，成孔深度在5.5-6.0米，累计钻探进尺为660米，注浆段总长为660m。

3）采用钻机成孔，成孔直径为φ110mm，钻孔钻至强风化岩0.5米，成孔后将注射器下至注浆段进行注浆。

4）注浆采用双管静压注浆进行加固处理，注浆段长度为2.0米。具体布置见平面布孔图、灌浆剖面图。

图1 越国公庙固结灌浆平面布孔图 比例尺1:50

图2 越国公庙固结灌浆剖面图1-1剖面 比例尺 水平1:10 垂直1:50

表2 灌浆设计参数表

3.3 加固三个月后对灌浆处进行浅层平板载荷试验。

对试验结果进行分析，其结果见表3。

越国公庙的地基加固处理工程已完工4年多，沉降监测数据和现场实测结果表明，地基注浆加固后不会出现新的沉降，从而有效控制建筑物的不均匀沉降和沉降过大的影响。工程实践表明，固结灌浆法具有工艺简单、施工方便、成本低的优势，建设周期短，满足文物建筑地基处理过程中不干扰古建筑的特殊要求，保护文物建筑，不改变文物现状。

表3 地基承载力特征值判定表

4 结 语

通过固结灌浆法治理古建筑基础的不均匀和过大沉降，在不扰动古建筑的前提下，通过围绕柱基灌浆，达到提高地基土力学性能，保证古建筑物的安全。固结灌浆由于其技术好的特点，能满足古建筑地基处理的特殊要求，在古建筑地基加固中具有广泛的推广应用价值

［1］冼世明，黄文铮．定向静压注浆法在文物建筑地基加固中的应用[J]．广东土木与建筑，2011．

［2］胡建伟，邓学灯，江保庆．注浆微型钢管桩在某填土边坡滑坡治理中的应用研究[J]．土工基础，2014（01）．

［3］卿忠先，蒋祖浩．固结灌浆和帷幕灌浆在水库坝基处理中的应用[J]．西部探矿工程，2003（02）．

［4］娄广辉．固结灌浆工艺在东升水电站的实践与应用[R]．吉林大学硕士论文，2012（10）．

Application of consolidation grouting in the protection of ancient buildings in Huizhou

Combining with the engineering example of reinforcing foundation of an ancient building, discussed the mechanism of consolidation grouting, and put forward the idea of governance and governance programs．Through the monitoring results and practical operation, to verify the reinforcement effect of consolidation grouting in loose soil layer, which provides a reference for the design and construction of similar aspects, shows the application prospects in the field of reinforcement in the practice of cultural relics of the ancient building foundation．

historic building；consolidation grouting；foundation reinforcement

文献标识码：B

1003-8965（2017)03-0124-03