建筑地基高压旋喷注浆法的应用研究

赵亮

（山西建工建筑工程检测有限公司，山西太原 030006）

建筑工程施工实践过程中，需要做好地基处理，避免出现多种问题，对建筑整体结构造成不良影响。目前，地基处理施工技术比较成熟，怎样以现实状况为依据做出最佳地基加固处理方式的选择，是该领域相关人员需要重点关注的问题。实际上，无论是地基下陷，还是地基裂缝等病害，其核心原因就是受到地基不均匀沉降的影响。最初高压旋喷注浆是由日本研发的，将此法引入到我国建筑施工领域后，我国相关领域学者及施工人员结合实际工作，对其内涵进行不断延伸，并逐渐形成具有特色的高压旋喷注浆法，为有效处治建筑项目地基问题提供大量实践依据。

1 高压旋喷注浆法概述

高压旋喷注浆指的是通过高压水泥水泥浆喷射流切割地基土地，在高压作用下使水泥砂浆能够与地基有效结为一体，而且水泥砂浆凝结之后可以产生圆柱形状的固结体，牢固附着在地基土上，进而使地基结构更具强度，从而发挥加固作用。选择高压旋喷注浆技术实现地基加固处理，同时也会增加该部分土体的承载力，最大限度避免其发生变形作用。在实际施工过程中，确定地基土层预定深度，充分利用钻机，把注浆管埋置到预定深度的土层上，注意注浆管要装配喷嘴装置，这是因为水泥砂浆需要通过喷嘴喷射到土层内。作业时，合理控制喷射流速度，一般设定在20MPa～22MPa 为宜。喷射过程中，在高压作用下，高速喷射流或产生较大的离心力，从而保证水泥砂浆能够与地基土层的土颗粒充分混合。根据作业程序，一直喷射，直到形成圆柱形桩体结构，当直径达到设计标准及要求后，即可停止喷射。结合地基实际情况，可利用三种形式的高压旋喷注浆法。

2 工程实例

该建筑为双层框架结构，建筑面积达到1645m2，是某电力企业的输配电配套设施所在地。通过调查发现，该建筑所在区域持续降雨时间集中在7—8 月，降水量比较大，导致该建筑地基土地受到雨水侵蚀。详细观察发现，此项目地基发生了不均匀沉降问题，甚至变形较为严重，并有湿陷情况，这种情况导致建筑物墙体开裂，控制室地面下陷，最大下陷距离达到150mm。经过现场详细勘查，确定地基状况，通过所得数据，对地基病害成因进行分析，分析结果如下：

（1）该建筑物地基基础比较薄弱，主要原因是地基地层土壤主要由两种土构成：一种是冲击黄土，分布在下方，以黄褐色为主，分布状态多为虫孔，软塑性比较强，层厚1.3～15m。对黄土含水量进行测定，证实其平均含水量为28%；另一种是人工填土，分布在上层，土层厚度3.5～3.8m，主要为黏性土，含水量比较大，在地基沉降的过程中，人工填土主要呈软塑状态。

（2）通过分析认为，该建筑物地基病害的主要成因是最初施工时为针对土质情况进行相应改良，回填土选择素填土和黄土，并且建筑物所处位置属于填方地段。上述情况足以导致建筑地基施工不满足设计要求，加之该建筑物所处区域年降水量大，降水集中，长期积水，而排水设施功能相对较差，无法及时排水，导致大量雨水渗入到该建筑物地基内部，使土体的含水量明显升高，长期受此影响，必然会导致地基结构出现不均匀沉降，引发地基问题。

在确定及研究项目地基病害主要形成原因之后，编制科学、可行的地基加固方案，在具体选择何种施工方案时，需要对不同加固处理工艺进行分析，主要包括注浆加固工艺、CFG 桩工艺及高压旋喷注浆工艺。对比不同加固处理工艺的优势，能够为合理选择方案提供更多参考，见表1。

表1 三种地基加固处理工艺优势分析

分析完上述三种工艺的优势后，我们再来分析下三种工艺的缺点。本次地基加固处理要求比较高，对于注浆加固法而言，注浆加固法灌浆质量稍差，因此不予选用。再来看看CFG 桩工艺，该法不适宜用在要求较高的地基加固施工中，经过分析认为此法同样不宜应用在本次施工中。高压旋喷注浆法虽然土体固结表现良好，然而该方法的具体使用必须加强施工管理及监督，从而才能够保证施工效果符合规定要求，因而可能会增加额外支出。通过对上述方法的综合比较，以及分析后决定选择高压旋喷注浆技术实现地基有效加固。

3 高压旋喷注浆法施工要点

3.1 做好综合分析

在进行建筑地基加固处理时，如果最终确定选用高压旋喷注浆工艺，首要条件是有软弱地基需要被处理。具体到本建筑地基病害处理，结合建筑物实际情况，地基加固后，至少要达到墙体裂缝长度不再增加且深度不再加深，并且有效避免不均匀沉降持续进展。根据实际需要，确定好施工方案，通过高压旋喷注浆技术有利于将软弱地基转变成为符合地基，显著提升地基结构自身的安全性及稳定性。

3.2 确定工艺参数

根据施工现场实际状况，确定高压旋喷注浆工艺参数。首先，明确旋喷桩的数量。本次地基加固选用95 根旋喷桩，其承载力达到180kN，桩长为6m，且桩径不小于500mm，每根旋喷桩的距离控制在1.8m，桩端设置在黄土持力层，该层呈硬塑状态。在本次施工过程中，每隔2 个桩放置1 根旋喷桩，也就是常说的“喷1跳2”，2 桩之间需要有一定的施工间隔期，一般为1 周。旋喷桩数量及施工方法确定后，需要配置水泥砂浆，选择硅酸盐水泥材料，至少保证强度在42.5 级。水灰比1:1.2。为保证水泥砂浆强度，本次地基加固处理在配制水泥砂浆时，加入适量水玻璃速凝剂，浓度控制在2.0%。接下来紧贴该建筑物墙面钻孔，为严格控制钻孔质量，应确定好钻孔位置，偏差范围必须控制在设计标准内，一般与设计值之间维持在±50mm，如果超过这个范围，需要及时进行纠正。

3.3 注浆、成桩

旋喷注浆作业时，应该严格控制压力和旋转速度，本次施工设定在22MPa 和18r/min，具体注浆操作时顺序为由下至上。喷嘴需要提升时，将速度和流量分别设定为25cm/min、80L/min。严格按照设计要求进行注浆作业，喷射完毕后，结合实际喷射质量，必要时要进行复喷，复喷时可适当加快速度。为防止最后的固结体出现不连续断裂，需要多次卸管，并且保证搭接长度大于10cm。此外，为提升地基结构的承载应力，注浆到最后1m 时，应该保证上端桩径不小于50cm，而下端桩径则不小于60cm。也就是说，注浆施工到最后时，需要在复喷时适当扩大上下端桩径。为保证成桩施工质量，本建筑物地基施工时需要停机后再供浆，为减少质量问题，停机时在断浆面上端及下端位置进行重复搭接，并且合理确定搭接长度。由于本建筑地基土质主要为黄土，容易出现湿陷，为避免喷嘴受堵，及时更换压缩空气旋喷管插管，更换后的插管压力达到1.0MPa。这样一来，不仅能够降低堵管风险，还能显著提升喷射作业效率，可谓一举两得。

4 总结

综上所述，建筑地基沉降问题比较普遍，对建筑整体结构造成一定影响，在实际工作中，必须高度重视地基加固，然而可用的加固方法相对偏多，所以应该结合实际状况，正确选择加固方式。高压旋喷注浆法被广泛运用到建筑地基沉降问题处理中，对于地质状况比较复杂的软弱地基，或者持力层埋深大、地基承载力要求高的建筑，高压旋喷注浆法均能发挥良好的加固作用。结合建筑工程实例，对高压旋喷注浆法的具体应用进行探讨和总结，结果证实，高压旋喷注浆法是一种高效、可行的地基加固处理方法，可在类似建筑工程中加以推广。