摘要：由于巖溶地區地質復雜，地下水活動強烈，在巖溶發育地段巖面以上常形成局部軟塑狀土。本文通過結合工程實例進行分析，闡述了化學灌漿原理、施工工藝、施工設計及施工控制，闡述了化學灌漿法施工加固所能達到的預期效果，提出了施工過程中應注意的相關事項及其探討性建議。

　　關鍵詞：巖溶地區,地基處理,化學灌漿,施工工藝

　　由于巖溶地區地質復雜，地下水活動強烈，其波動對上覆殘積土層影響大，因此，在巖溶發育地段巖面以上常形成局部軟塑狀土，土洞也是巖溶區土層地基中常見的一種巖溶作用的產物。局部軟土的存在及土洞的發育塌陷，嚴重影響地基的穩定性及地基土的均勻性。淺層土洞處理一般采用開挖至土洞頂板灌入礫石、碎石混凝土等方法處理，若土洞埋深較大時，分層壓實灌入礫石、碎石施工難度大。

　　1 化學灌漿法原理分析

　　化學灌漿法是指利用液壓、氣壓或電化學原理，通過注漿管把漿液均勻地注入地層中，漿液以填充、滲透和擠密等方式趕走土顆粒間或巖石裂隙中的水分和空氣后占據其位置，經人工控制一定時間后，漿液將原來松散的土粒或裂隙膠結成一個整體，形成一個結構新、強度大、防水性能高和化學穩定性良好的“結石體”。灌漿理論主要有滲透灌漿、劈裂灌漿、壓密灌漿及電化學灌漿等四類。在巖溶地區軟土及土洞中多采用劈裂灌漿。劈裂灌漿是指在壓力作用下，漿液克服地層的初始應力和抗拉強度，引起巖石和土體結構的破壞和擾動，使其沿垂直最小應力的平面上發生劈裂，使地層中原有的裂隙或孔隙張開，形成新的裂隙或孔隙，漿液的可灌性和擴散距離增大，而所用的灌漿壓力相對較高。其加固目的主要有以下幾方面：

　　(1)增加地基土的不透水性，在一定程度上封堵巖溶水;

　　(2)漿液灌注土洞中固結，并填充土洞，防止并避免土洞的進一步發展;

　　(3)提高地基土的承載力，改善軟土的工程性質，減少地基的沉降和不均勻沉降。

　　2工程施工加固預期效果

　　本工程共施工灌漿孔18個，平均引孔長度為8.50m，實際壓漿孔段長需以打入出漿管情況綜合確定，最終打入134.50m，灌注漿液64.90m3，耗用水泥59t。質量檢測在施工結束10天后進行，采取鉆孔檢查、觀測灌注質量及效果，并在灌注目的層作標準貫入檢測。由業主指定2個點作標準貫入測試并取心觀察，檢測結果表明，處理范圍內的土洞以被水泥化學漿液固結充填密實。取出巖心多見水泥化學漿液呈樹枝狀、脈狀穿插固結，標準貫入試驗6段，錘擊數5.0～7.0擊。土層承載力標準值>140kPa，以滿足設計要求。

　　3工程概況

　　某教工宿舍樓，占地面積約220m，建筑面積約1400m，樓高為6層(底層車庫、雜物間)。擬建場地位于巖溶峰叢平原區，根據工程勘察資料，上覆蓋第四系厚度4.50～12.00m，其中表層填土厚度為0.50～2.50m，以下為紅粘土，其特征為上硬下軟，整個場地紅粘土以硬塑狀、可塑狀為主，硬塑狀紅粘土承載力標準值fak=170kPa，可塑狀紅粘土承載力為fak=140kPa。在該擬建宿舍北面東、西兩個角點勘探孔ZK7、ZK9號發現軟塑狀紅粘土及半充填土洞，ZK7號孔土洞埋深3.20m，高度2.40m，軟塑狀紅粘土埋深7.60m，厚度4.10m，ZK9號孔土洞埋深2.70m，高度7.40m，該洞底板即為灰巖。

　　4工程設計及施工工藝控制

　　根據對場地巖土工程地質特征及施工條件綜合分析，選擇壓力化學灌漿方法進行加固處理。設計要求處理后的土洞填充密實，承載力標準值達到140kPa。在充分研究擬建場地地基土情況和設計要求的基礎上，經過精確設計并確定需要加固處理的軟土、土洞范圍，根據軟土的地基土參數確定灌漿孔間距、灌漿壓力、灌漿量等。

　　在圈定的北面東、西兩個角點的獨立柱范圍內布置灌漿孔，灌漿孔間距為0.97～1.03m，采用距形布置，灌漿深度為埋深在7.60～11.70m之間的軟塑狀紅粘土層，以及埋深2.70～10.10m之間的土洞，處理范圍及灌漿孔布置詳見圖1。

　　(2)漿液配比：注漿采用425普通硅酸鹽水泥，同時摻入水泥用量0.3%的復合型減水早強劑。水：水泥：早強劑 = 1：1.3：0.04。

　　(3)注漿壓力一般與加固土層的深度、土層的密實度、漿液稠度、灌注速度和灌注量等因素有關。若注漿壓力偏小，可能達不到對土體產生劈裂、滲透效果，若注漿壓力偏大，會產生被加固體不均勻，甚至有可能導致地基結構的破壞。但在保證地層結構安全的情況下，可偏向于較高的注漿壓力，這樣有利于提高漿液的可灌性，有助于擠出土層和漿液中的多余水分，提高漿液結石的強度。注漿壓力根據相同土層注漿施工經驗確定，一般情況下，在粘性土中的經驗數值為0.2～0.3MPa。在缺乏經驗時，也可采用被動土壓力理論公式計算，初步確定灌漿壓力，并通過現場試驗最終確定。

　　

　　式中： ——土體重度，kN/m3; ——土體內摩擦角，(°);c——土體的粘聚力，kPa; ——加固土層的厚度，m。

　　(4)注漿量根據土層情況和土洞大小確定，可按公式(2)計算量作為參考。一般軟塑狀紅粘土每延米灌注量為0.8～1.0m3，而土洞灌注量以灌滿冒漿為止。

　　

　　式中： ——漿液總用量，L;V——注漿對象的土體積，m3;n——土的孔隙率;K經驗系數，軟土、粘性土取0.3～0.5。

　　采用φ42mm鉆桿加工成出漿管，出漿孔直徑約為3～5mm，均勻分布在出漿管上，出漿管長度80～100cm為宜，端部用一探頭封堵，探頭呈錐形，略大于出漿管。采用普通工程鉆機將與鉆桿連接的出漿管打入基巖面，鉆桿上部連接輸漿管(輸漿管采用硬質塑料管，管徑50mm，耐壓高于1MPa)，壓力泵通過輸漿管、鉆桿及出漿管將漿液壓人軟土層及土洞中。

　　注漿施工時應先施工外圍注漿孔以形成帷幕，再施工內側注漿孔，以此提高灌漿有效性，防止漿液過多外竄。為確保工程質量，施工時應以每段注漿量和總注漿量分別進行控制，即基巖面自下而上分段灌注，每段灌注完畢后往上提升出漿管，并要求每次提升要有0.2m搭接。

　　采用間隔跳躍式施工，盡量讓相鄰注漿孔施工時間間隔長一些，使先施工的注漿孔漿液有一定程度的凝固，局部封堵漿液流動通道，使后期注漿孔灌注效果更佳。施工中注意防止冒漿及灌注動態，若灌注形成不了壓力，一般說明與通道連通，應采用間歇性灌注辦法或適當加大漿液濃度等措施，灌注量未達到設計要求而開始冒漿時，應暫停灌注，待孔內漿液有所凝固時再恢復灌注。要特別注意準確地控制漿液的凝結時間，如果漿液的凝結時間大于灌漿時間，灌漿質量將大受影響。

　　5施工加固效果

　　本工程共施工灌漿孔18個，平均引孔長度為8.50m，實際壓漿孔段長需以打入出漿管情況綜合確定，最終打入134.50 m，灌注漿液64.90 m3，耗用水泥59 t。

　　質量檢測在施工結束10天后進行，采取鉆孔檢查、觀測灌注質量及效果，并在灌注目的層作標準貫入檢測。由業主指定2個點作標準貫入測試并取心觀察，檢測結果表明，處理范圍內的土洞以被水泥化學漿液固結充填密實。取出巖心多見水泥化學漿液呈樹枝狀、脈狀穿插固結，標準貫入試驗6段，錘擊數5.0～7.0擊。土層承載力標準值>140 kPa，滿足設計要求。

　　6 施工過程應注意的相關事項及建議

　　(1)如果需處理的土洞較大時，水泥用量較大，如在滿足設計要求的情況下，可在水泥漿液中滲入一定比例的粘土或粉煤灰，以減少施工成本。

　　(2)灌漿時要特別注意施工場地周圍的情況變化，如地面隆起，冒漿串入下水道等，尤其是施工場地附近是居民生活區更要注意，有時可能漿液會流入污水管道以致堵塞。

　　(3)由于粘性土(特別是飽和軟粘土)的滲透性較差且不均勻，故在灌漿時其加固效果也往往是分布不均勻的，我們在以往的一些軟粘土灌漿檢測中也證明了這一點，所以在灌漿設計時應充分考慮到軟粘土的這種特性，灌漿孔距、排距盡量取小值，或通過現場灌漿試驗確定，本設計中采用孔距約1.00m，取得了較理想的效果。

　　參考文獻：

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