填土地基基础下沉的灌浆加固处理

〔收稿日期〕2003-01-17

填土地基基础下沉的灌浆加固处理

张贤杰刘全洪管瑞光

(地矿赣州地质工程勘察院)

摘要填土地基的基础下沉,可以采用花管低压灌浆施工技术加固处理。关键词填土基础下沉灌浆技术

1 基础下沉成因分析

各地填方整平或就地取材,或异地运土,将粘

土、砂砾、残积物及风化岩块不均匀地混合在一起,

杂乱堆填在沟谷低洼区。填土中的角砾、碎石和块

石大小不一,形成大量的空洞、空隙;或充填松散状

砂类土及软硬不均的粘土。由于角砾、碎石和块石

形成的“骨架结构”作用,使得局部地段填土强夯加

密处理效果较差或上密下松,填土承受楼体压力的

反力不均匀分布而逐渐产生地面沉陷,引起建筑物

基础下沉。大气降水入渗与排泄,使地下水位升降

变化,地下水流对上述空洞、空隙及充填物进行浸

润、溶蚀、冲蚀、淘空,加剧填土不均匀沉降和基础下

沉。

2 灌浆加固原理

采用渗透充填灌浆为主、劈裂灌浆为辅进行灌

浆加固。即用有一定限度的压力,使用水泥稠浆(或

粘土水泥稠浆)向地基的孔隙、空隙和空洞灌注。灌

浆时,浆液所受阻力较小,易于渗透充填。浆液的渗

流是哪里薄弱,就往哪里钻,形成不规则脉状、网状

和窝团状浆液流体;浆液流体包围和胶结土粒及碎

石,固化后形成有一定强度的网络状结石,与四周被

挤密的填土一起形成复合地基,从而使填土地基结

构趋于致密、均匀性改善、承载能力明显提高。

3 工程实例

赣州市某大市场场地原为丘陵沟谷地貌,后经

挖高填低拓平形成建筑地基。原有坡、坎、沟、塘地

形高差较大,含碎块石素填土厚度不一,经强夯后作

为3～5层规模框混结构商住楼的条形基础持力层,

设计采用的承载力特征值为160 kPa。商住楼建成

半年后,发现有十余栋楼房墙体产生很多裂缝。裂

缝多呈斜列羽状分布,单条延伸长0.20～1.50 m、

宽0.05～0.30 cm,线密度6～20条/m。

3.1 地基土概况

填土地基由白垩系红色粉砂岩、粉砂质泥岩全

～强风化岩土及残坡积层的砂质粘土组成,夹角砾、

碎石和少量块石。其中的块石直径一般为0.10～

0.20 m,少数达0.50 m,质软易碎;土层中的空洞洞

径一般为0.10～0.30 m。土层厚度5.00～

12.00 m。经强夯后,地表至2.00 m深度内填土地

基承载力特征值为160～180 kPa,往下至12.00 m

深度内为140～80 kPa。下伏地层为粉砂岩、粉砂

质泥岩风化残积土,含角砾粘土状,稍密～中密。

3.2 灌浆施工技术

(1)设备组合:XY-1型钻机一台,BW250/50

泥浆泵一台,三角架一付,100 kg吊锤一个,圆锥头

花管及厚壁套管一付,搅拌机一台及管道系统等。

(2)钻孔布置:在条

型基础边缘外至0.80 m内

对称梅花状布孔,孔深8.00～12.00 m。通过不同地

段的现场灌浆试验确定孔距。采用三角形布孔灌

浆。灌浆结束28天后,人工开挖竖井检查,井壁土

层的孔隙、空隙中的浆液充填良好,浆液扩散半径

R=1.00～1.90 m。确定沿条基走向的灌浆孔距:

房屋严重裂缝区为1.60 m,局部较轻微裂缝区为1.

60～2.80 m。遇太硬块石难以成孔时适当偏移孔

位,并保持设计孔距。

(3)灌浆次序:灌浆孔分为周边孔、Ⅰ序孔和Ⅱ

序孔。先灌周边孔,再灌Ⅰ序孔,最后灌Ⅱ序孔(见

图1)。先施工沉降较大、填土较厚地段,后施工沉

降较小、填土较薄地段。

(4)灌浆材料配比:用425号普通硅酸盐水泥,

掺15%～30%粘土;水灰比1∶1～0.6∶1。

(5)灌浆方式与灌浆压力:自下而上分段灌浆,

灌浆段长1.00～1.10 m。灌浆压力一般控制在

0.10～0.25 MPa间,局部为0.30 MPa。灌浆同时

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地基基础工程GEOTECHNICAL ENGINEERING WORLD VOL.6 No.6图1 灌浆钻孔布置图进行沉降点观测,密切注意已建建筑物和地基土可

能发生的变形,限制灌浆量和灌浆压力,确保土层不

受浆液冲剪破坏,并在不断的观测下进行安全施工。

(6)施工工艺:采用花管灌浆工艺。花管上部为

50 mm钻杆,中部为 50 mm注浆厚壁钢管,下部

为一内径25 mm、长0.90 m、底部带圆锥尖头的注

浆花管。花管孔眼直径为3～4 mm,梅花状布眼。

用锤击法将注浆花管击至设计灌浆加固深度,灌浆

时上提钻杆,露出底部花管,进行底部第一段的灌

浆。第一段灌浆结束后,上提注浆管进行第二段灌浆。注浆花管结构见图2。

图2 注浆管结构图

(7)灌浆结束标准:参照《水工建筑物水泥灌浆

施工技术规范》(SL62-94)要求,当吸浆量不大于1 L·min-1时,继续灌注90 min,结束灌浆。

3.3 灌浆效果检查

(1)灌入水泥粘土量(表1)。

(2)施工灌浆检查孔:灌浆结束28天后,每栋

表1 灌入水泥粘土量统计表

项目

灌浆

孔数

(个)

灌浆

米数

/m

灌入

水泥

量/t

灌入

粘土

量/t

平均每米

灌入水泥

量/kg

平均每米

灌入粘土

量/kg

数量210 1822.88 101.375 30.413 55.61 16.68 商住楼布设10个灌浆效果检查孔。从检查孔的钻孔取样检查表明:地面以下3 m之内土层中的水泥量少;3 m以下水泥含量逐渐增大,水泥浆脉结石呈不规则脉状、网状,并可见直径0.26 m的水泥质块状结石与填土碎块石胶结在一起。

(3)现场圆锥动力触探试验(N63.5):在灌浆结

束28天后,每栋商住楼沿基础边缘布设42个动力触探试验点,触探试验深度为5～11 m。试验结果表明:地面以下至2 m深度之内地基土承载力为160～190 kPa,比灌浆前提高6%;地下2.0～

11.0 m深度范围地基土承载力为150～170 kPa,比灌浆前提高21～87%。