貴州省建筑設(shè)計(jì)研究院 貴陽(yáng) 550002

1 工程概況

茅臺(tái)酒股份有限公司“十五”二期建設(shè)工程3#、4#酒庫(kù)位于茅臺(tái)酒廠新建設(shè)區(qū)南家灣， 南北兩側(cè)緊臨“十五”一期所建1～7#酒庫(kù)，擬建3#、4#酒庫(kù)距1～7#酒庫(kù)15 m。2 棟酒庫(kù)相同，每棟建筑面積9 879 m2，為5 層框架結(jié)構(gòu)， 設(shè)計(jì)±0.00 m標(biāo)高分別為467.00 m、465.00 m。場(chǎng)區(qū)原始地貌為一較大的沖溝，沖溝縱向坡度10～15°，兩側(cè)坡度為45°，最枯流量2～3 L/s，終年不枯， 場(chǎng)區(qū)邊坡穩(wěn)定，不會(huì)產(chǎn)生滑坡或大的塌方等不良現(xiàn)象，沖溝被無(wú)序堆積回填，原有排洪暗溝蓋板多處斷損，溝道多處阻塞，上部回填土平均厚15～20 m，最厚達(dá)30 m，均為幾年前及近期回填堆填的不均質(zhì)土，主要為塊石和紫紅色泥巖等，未經(jīng)夯實(shí)，結(jié)構(gòu)十分松散，其水平變形和自重固結(jié)變形引起的地面沉陷或開(kāi)裂隨處可見(jiàn)。另外，建設(shè)方對(duì)建筑的抗震、傾斜及沉降等方面要求甚高，不允許出現(xiàn)任何質(zhì)量缺陷。

2 處理方案

針對(duì)以上情況，我們組織建設(shè)單位、地質(zhì)勘探單位、設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位對(duì)強(qiáng)夯、人工挖孔樁、碎石擠密樁及機(jī)械成孔水泥灌漿等4 個(gè)基礎(chǔ)處理方案進(jìn)行比選，最后經(jīng)有關(guān)專家多次論證，采用了機(jī)械成孔水泥灌漿加固地基的處理方案，其原理為通過(guò)鉆孔向土層中壓入水泥漿，充填在土體的孔隙和裂隙中凝固結(jié)石，以此改善地基的物理力學(xué)性質(zhì)，提高地基的強(qiáng)度，減少變形， 限制地下水的流動(dòng)和控制現(xiàn)場(chǎng)土體的位移等， 提高填土水穩(wěn)性。 水泥漿的優(yōu)點(diǎn)是形成強(qiáng)度較大和滲透較小的結(jié)石，既可用于防滲又可用來(lái)加固地基，并要求經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)處理后的地基承載力須達(dá)到150 kPa，壓縮變形模量7 MPa。

3 實(shí)施方案

根據(jù)3#、4#酒庫(kù)的地質(zhì)條件和地形條件以及可灌性，灌漿孔采用3 m×3 m（一般孔距為1～2 m）的梅花形網(wǎng)布置，灌漿孔各340 個(gè)，根據(jù)《巖土工程勘察報(bào)告》灌漿設(shè)計(jì)孔深平均按20 m，灌漿進(jìn)尺為6 800 m，3#、4#酒庫(kù)的總進(jìn)尺為13 600 m。

根據(jù)《巖土工程勘察報(bào)告》得知土的孔隙比為1.01，最大干密度1.74 kN/m3。為防止造成漿液的浪費(fèi)和損失，擬建建筑物周邊84 個(gè)孔最先按工序?qū)嵤┕酀{，采用自上而下的灌漿工藝，使之形成一個(gè)封閉邊界；擬建建筑物內(nèi)采用自下而上的灌漿工藝，2種工藝均采用純壓式灌漿方法。

由于地層、巖土工程條件的差異，有些因素在設(shè)計(jì)中很難事先預(yù)料，技術(shù)參數(shù)也難事先確定，應(yīng)在開(kāi)展設(shè)計(jì)前，最遲應(yīng)在機(jī)械進(jìn)場(chǎng)后，先進(jìn)行灌漿試驗(yàn)并經(jīng)載荷試驗(yàn)及室內(nèi)試驗(yàn)獲得試驗(yàn)數(shù)據(jù)，然后調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)和方案。

根據(jù)試驗(yàn)指標(biāo)和巖土的可灌性、滲入性及漿液的流變性，確定灌漿壓力的大小和灌漿半徑、配合比、吸漿量，從而進(jìn)行灌漿設(shè)計(jì)。

劈裂灌漿注漿壓力，黏土中宜選用0.2～0.3 MPa，砂土中宜選用0.2～0.5 MPa，但3#、4#酒庫(kù)區(qū)采用的是充填灌漿，其壓力應(yīng)小于0.2 MPa或小于上覆土層的自重壓力，防止土體的結(jié)構(gòu)被破壞；為防止注漿壓力的冒漿注漿點(diǎn)上的覆蓋土厚度應(yīng)大于2 m。

注漿順序應(yīng)按跳孔間隔注漿方式進(jìn)行，本工程采用三次加密法逐漸加密，并采用先外圍后內(nèi)部的注漿施工方法；對(duì)于滲透系數(shù)相同的土層，首先應(yīng)注漿封頂，然后由下而上注漿，防止注漿上冒。如土層的滲透系數(shù)隨深度而增大，則應(yīng)自下向上注漿。

為了防止因灌漿形成“地下水庫(kù)”，危及整個(gè)場(chǎng)區(qū)的安全，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮地下水的排泄和廢棄排洪溝的利用。具體措施是在排洪溝高程以上進(jìn)行灌漿，防止排洪溝堵死。另外在水利帷幕灌漿時(shí)先灌下游排孔使地下水流速減緩或形成靜水，然后灌上游各排孔，灌漿工藝上采用與水利相反的處理措施。

施工前和結(jié)束后都必須進(jìn)行檢測(cè)，應(yīng)作載荷試驗(yàn)共計(jì)6 臺(tái)（灌漿前做3 臺(tái)，灌漿后做3 臺(tái)）進(jìn)行效果比較，做動(dòng)力觸探2～3條剖面，目的是了解處理后地基的均勻性和強(qiáng)度；做壓水實(shí)驗(yàn)了解加固后孔隙的填充情況及滲透性。

為了取得試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)，同時(shí)盡量減少浪費(fèi)，選取處理地基的一角進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)區(qū)12 m×12 m、終孔孔距為3 m,共25 個(gè)孔。

灌漿試驗(yàn)工作隨即展開(kāi)，結(jié)束后經(jīng)檢測(cè)設(shè)計(jì)對(duì)方案進(jìn)行了調(diào)整，正式灌漿于次年1月初開(kāi)始，4月初結(jié)束。水泥灌漿加固高回填地基總施工工期8 個(gè)月。

4 施工過(guò)程中出現(xiàn)的主要問(wèn)題及控制要點(diǎn)[1-4]

4.1 地面冒漿

場(chǎng)地僅進(jìn)行了表面碾壓，其蓋重層密實(shí)度及厚度均不夠，在灌漿過(guò)程中冒漿現(xiàn)象較為普遍，造成水泥漿體的流失，投資的浪費(fèi)。

控制要點(diǎn)：表面封堵需派專人留守孔口，對(duì)冒漿點(diǎn)進(jìn)行表面的夯實(shí)和封堵；加濃漿液時(shí)水灰比由正常時(shí)的0.8調(diào)整到0.5；間隙灌漿過(guò)程中經(jīng)表面封堵無(wú)效后暫停灌漿，待水泥初凝后（4～6 h）再進(jìn)行復(fù)灌，直至達(dá)到設(shè)計(jì)壓力或冒漿范圍才結(jié)束。

4.2 吸漿量大

填土不均、 孔隙和裂隙較大是造成吸漿量大的幾個(gè)主要原因。

控制要點(diǎn)：加濃漿液，間歇灌漿(最多達(dá)11次)；孔口水沖砂或漿沖砂，用砂子先進(jìn)行填充封底后再進(jìn)行水泥灌漿。

4.3 串漿

即漿液從其他本不該在當(dāng)時(shí)灌漿的鉆孔流出。

控制要點(diǎn)：加大第1次序孔間的距離；適當(dāng)延長(zhǎng)相鄰孔施工時(shí)間的間隔；用止?jié){塞塞于被串孔串漿部位上方2～3 m處；兩相鄰串漿孔同時(shí)灌漿。

4.4 漿液過(guò)量流失到非灌漿部位

由于在高回填土區(qū)域進(jìn)行灌漿，土工狀況不良，極易造成漿液過(guò)量流失到非灌漿部位。

控制要點(diǎn)：采用低壓或自流灌漿；采用較濃漿液；加速凝劑；加粗骨料；間歇灌漿；控制灌漿施工程序，先封閉外圍及底部。

4.5 可灌性差

高回填土區(qū)域土質(zhì)均勻性差，因此也會(huì)造成灌漿時(shí)的可灌性差。

控制要點(diǎn)：通過(guò)試驗(yàn)，選擇適用漿液和配比；適當(dāng)加大壓力；漿液中加緩凝劑、流動(dòng)劑等。

4.6 灌漿中斷

灌漿過(guò)程中難免會(huì)有各種因素干擾，造成灌漿中斷。

控制要點(diǎn)：中斷時(shí)間超過(guò)30 min時(shí)應(yīng)立即設(shè)法沖洗灌漿孔、泵及灌漿管；恢復(fù)灌漿時(shí)，開(kāi)始應(yīng)采用初始漿液比；如吸漿量與中斷前相似，可采用中斷前配比。

4.7 地面或附近建筑物變形

施工區(qū)域離已建成的一期1～7#酒庫(kù)僅15 m，加之土工狀況不良，稍有不慎便會(huì)造成地面及附近建筑物變形。

控制要點(diǎn)：事先布置變形觀測(cè)點(diǎn)，隨時(shí)監(jiān)測(cè)；立即停止灌漿，分析原因，調(diào)整壓力及灌漿量。

5 實(shí)施效果

灌漿結(jié)束后，檢測(cè)單位進(jìn)行了載荷試驗(yàn)，動(dòng)力觸探、大密度試驗(yàn)、聲波檢測(cè)，效果較理想，完全滿足設(shè)計(jì)要求。但與采用人工挖孔樁的地基相比，投資增加了逾30%，工期增加了1 倍。

該工程已于2008年建成投入使用，經(jīng)過(guò)幾年的建筑物沉降觀測(cè)及變形觀測(cè)，完全符合規(guī)范要求，建設(shè)單位對(duì)此非常滿意，給予參建各方高度評(píng)價(jià)。

6 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)實(shí)踐證明，利用水泥灌漿來(lái)加固高回填地基，特別是處理回填土較深（20 m以上）、填土不均勻、土質(zhì)較復(fù)雜的高回填地基是切實(shí)可行并有效的。盡管其投資較人工挖孔樁增加30%以上，工期增加了1 倍，但避免了人工挖孔樁所存在的安全風(fēng)險(xiǎn)，可供其他類似工程借鑒。