注浆加固法在房屋建筑地基加固工程中的应用

翟晋冬 （山西西山金城建筑有限公司，山西 太原 030000）

随着国内科技及经济水平的高速发展，城镇化进程快速推进，房屋建筑工程的建设数量层出不穷。地基工程作为房屋建筑工程的重要组成部分，其建设可靠性关乎整个房屋建筑工程的安全性。由于地质条件等外界因素的影响，地基承载力不足是房屋工程建设过程中常遇到的问题[1-3]。因此，采用各种加固方法是提升软弱地基承载力的重要方法。

注浆加固法是一种可以不对已建工程进行大面积拆除而对地基实现快速加固的方法，具有经济成本低、施工质量高的特点，故成为解决地基承载力不足的常用手段。该技术的工艺原理是利用加压设备将流动性的水泥浆液注入土体内部，填充土体空隙，进而达到提升土体强度的目的[4-7]。本文结合实际工程具体阐述了注浆加固法的工艺原理，详细介绍了该技术的工艺流程及技术要点，追踪监测了该技术的施工效果，并对该技术的未来发展提出一定的建议。

1 工程概况

某高层建筑上部结构28层，采用框架结构；下部结构2层，供地下车库使用。占地面积6000m2，建筑面积12400m2。基坑为不规则形状，开挖深度约10m，支护结构设计方案为SMW 工法桩。该建筑周边存在正在建设的基坑及住宅，地基处理过程中不得影响其他构筑物的变形。结合工程前期的地质勘查资料，该建筑物地下土层自上而下主要为素填土、黏性土、淤泥质土及粉质砂土，各土层性状的描述具体如下：

（1）素填土：颜色为棕红色、褐黄色，结构相对松散，工程状态较差。

（2）黏性土：颜色为棕黄色，可塑状态，压缩系数为0.35MPa-1，属于中等压缩状态，液限指数范围为0.16～0.54。

（3）淤泥质土：颜色为棕红色，属于软塑～流塑的状态，具有臭味，工作性能较差。

（4）粉质砂土：颜色为棕红色，局部为可塑状，压缩系数为0.21MPa-1，属于中等压缩状态，液限指数范围为0.06～0.21。

由于施工方未按照原先要求对土体进行分层夯实处理，导致未投入使用，房屋建筑周边出现了地基轻微沉降的现象，为了避免地基进一步沉降，对整个房屋建筑地基进行加固处理。结合实际情况及多方意见，采用注浆加固法对该地基进行加固处理。

2 注浆加固法工艺原理

注浆加固法是利用加压设备将水泥浆液在高压条件下注入土体内进而提升土体强度的一种施工方法。实际施工过程中，土体强度的提升主要来自两个方面：一方面，水泥浆液与土体中具有一定活性的介质进行水解及水化反应，结合团粒化作用及凝硬反应最终形成高强的固体，填充土体内部的空隙，进而提升土体强度；另一方面，注浆压力及注浆材料提升土体中空隙水压力，降低孔隙率，提高了土体的压实度，进而提升其强度。综上，注浆加固法提升土体强度的增强机理主要为水泥浆体自身硬化及土体压密的双重作用机理[8-10]。

3 注浆加固法施工

注浆加固技术施工工艺流程主要包括：准备工作、测量定位放线、开孔及沉管、水泥注浆四个工艺环节。其中，准备工作包括场地清理、水泥浆液制备；测量定位放线包括设备就位及钻孔的定位放线；开孔与沉管包括钻孔的开设及沉管的下沉；注浆环节包括外围孔注浆及中间区域注浆两个工序，具体施工工艺流程图如图1所示。

图1 注浆加固法施工工艺流程图

3.1 注浆材料的制备

注浆材料优选和配合比合理设计是保障注浆液顺利注入并提升加固质量的前提。实际施工时，优质的水泥标号、水胶比、浆液流动度、凝结时间均是提升注浆效果的保障。首先，对建筑物周边的施工场地进行清理；其次，采用水泥等级为P·O 42.5的普通硅酸盐水泥，对水泥性能（初凝时间、终凝时间等）进行严格的检查，检查合格后方可运输至施工现场；最后，为了保障水泥浆液的加固效果，将水泥注浆液的水灰比设置为1.0、初凝时间为1.5h。制备水泥浆液后严格按照规范要求对水泥浆液的性能（流动度、坍落度等）进行检查，待验收合格后方可注入土体中。

3.2 测量定位放样

本工程中施工技术人员利用全站仪对注浆孔进行放线定位并及时进行编号登记，各个注浆孔间的间距设置为1.5m；本工程实际施工时，地基梁及柱周边的注浆孔采用对称方式布置，且注浆孔距离地基梁和柱的距离为1m。

3.3 开孔与沉管

由于本工程的建筑面积较大，开孔及沉管过程中采用水钻对地面进行开孔，采用挖掘机将钢管压入土体中的设计深度。待沉管完成后，采用高强堵漏剂封堵钢管与洞口间的缝隙，防止注浆过程中产生漏浆的现象。

3.4 注浆

本工程实际施工过程中采用的注浆机型号为ZKJ-38/100单液型注浆机，其出浆口安装有压力表，注浆机压力可调节范围为0.1MPa～0.6MPa。注浆管为直径32mm、长度2m 的镀锌钢管，顶部设置有止回阀。首先，在加固区域外围设置2 排孔注浆以形成围幕层；然后，对围幕层内部的中间区域进行注浆，注浆时采用隔孔跳打的方法进行，相邻孔之间的注浆时间间隔不超过3h。为了保障土体被充分加固，各个注浆孔需在第一次注浆液初凝之前及时进行二次补浆。

4 注浆加固法关键技术要点

根据实际工程中注浆加固技术的施工经验，施工过程中必须注意的关键技术要点包括注浆液制备、注浆压力设置、注浆点位设置及注浆量。

4.1 注浆液的制备

通常情况下，注浆液是以水泥为主的悬浊液；如果其防渗要求较高时，需采用水玻璃与水泥的混合液作为注浆液；在加固黏土地基时浆液的初凝时间宜控制在1h～2h。此外，在优选原材料的过程中，必须注意材料和外加剂的环境效益，减少注浆液对土体及地下水的不良影响。

4.2 注浆压力的控制

对地基进行注浆加固施工过程中，注浆压力对于注浆效果具有十分显著的影响。如果压力不足，注浆液难以注入土体；如果压力过大，导致注浆孔周边土体隆起，进而对既有结构造成不良影响。因此，实际施工过程中必须严格控制注浆管的注浆压力，同时，在注浆液初凝之前，应该采用原注浆压力进行水泥浆的二次注浆。

4.3 注浆点位设置

由于注浆点数量较多，因此，应该根据地质参数及加固深度设置注浆点的深度及间距，通常注浆点间的距离不宜超过2m，但也不宜小于1m。此外，施工过程中应该预先在加固区外围进行注浆，形成注浆帷幕；然后，在中部区域采用跳孔注浆的方法进行注浆。

4.4 注浆量及注浆速度

实际施工过程中，必须注意点位的注浆量及注浆速度，注浆液过少不足以提升土体强度，过多造成土体污染以及周边构筑物的变形隆起。

综上，注浆加固法实际施工过程中，必须严格把控注浆液的质量、注浆过程中的压力、注浆点之间的间距以及注浆速度，如果存在不合理的过程或者不满足相关指标要求，必须及时停止施工并汇报至技术部门，待商讨解决后方可进行后续施工。具体控制指标见表1。

表1 注浆加固法施工技术控制指标

5 注浆加固法施工效果

采用上述工艺流程对本建筑物地基进行注浆加固处理后，待养护一段时间对加固区进行钻芯取样。经观察可知，芯样表面相对密实，下层土体硬化为一个整体；经对所取芯样进行抗压强度测试，芯样的平均抗压强度达到14.3MPa。上述观测结果及测试结果表明，注浆加固法显著提升了地基的承载能力。对加固区采用堆载试验，经过长期追踪监测后，地基梁的最大侧向位移为1.3mm，独立柱的最大侧向位移为0.9mm，地基沉降量为1.5mm，均满足设计要求，具体的施工效果监测如图2所示。上述结果表明，注浆加固法对地基强度提升具有十分显著的作用。

图2 注浆加固法施工效果监测值

现有的注浆加固法已经具有优良的施工效果，未来还应该将新的智能手段及新的运维管理系统应用于注浆加固过程中，必将进一步提升该技术的施工效率及施工质量安全性，助力该技术扩展其市场前景。

6 结语

本文结合实际工程具体阐述了注浆加固法的工艺原理、工艺流程及技术要点，并追踪监测其施工效果，芯样的平均抗压强度达到14.3MPa，地基梁的最大侧向位移为1.3mm，独立柱的最大侧向位移为0.9mm，地基沉降量为1.5mm，均满足设计要求，证明了注浆加固法的安全可靠性。未来新的智能技术及运维管理系统应用于注浆加固法的施工过程中，必将进一步提升该技术的施工效率及施工安全性，对于扩展该技术的市场前景具有十分重要的意义。