周雪娇

(中铁十八局集团第四工程有限公司,天津 300350)

吹填地区地质多为淤泥质黏土，含水量比较高，含水率普遍在51.2%以上，土体空隙率比较大，属于软土基础。在深基坑施工中，容易发生沉降和坍塌，影响施工的安全性。如果处理不当，在施工中形成的荷载，会增加基坑的不稳定性，造成难以估量的损失。注浆加固是解决此问题的主要方法。和换填加固、强夯加固等方法相比，注浆加固具有适用能力强、施工效率高、加固效果好等优势。但对吹填地区深基坑注浆加固合格率有严格要求，在吹填地区深基坑注浆加固施工中影响因素比较多，任何一个环节控制不当，都会影响注浆加固合格率，需要采取一些有针对性的措施，以保证施工质量。基于此，开展提高吹填地区深基坑注浆加固合格率改进措施的分析研究就显得尤为必要。

1 工程概述

南港工业区是天津市“双城双港”城市空间发展战略规划的工业区，位于滨海新区东南部，紧邻南疆港海域。以发展石油化工、冶金装备制造为主导，与产业发展相适应的港口物流业为支撑，建成一体化、综合性的现代工业港区。天津南港工业区创新路1#泵站(雨污)工程，圆形基坑开挖最大直径57.50 m，开挖深度最深9.95 m，上部采用1∶1.2放坡至标+0.100 m。下部采用Φ700 mm的钻孔灌注桩围护，间距1 m，外侧为Φ700 mm双轴旋喷桩止水。桩顶设一道钢筋混凝土冠梁，矩形截面1.1 m×0.8 m。本工程基坑开挖剖面如图1所示。

图1 基坑开挖剖面图

2 方案确定及注浆加固机理分析

该地区临近渤海湾，基坑东侧50 m为正在施工的市政排水道路工程，西南方向距离约150 m处为油田钻井区，施工环境复杂。基坑一旦失稳，势必影响道路的安全和油井的正常使用。另外，根据试验检测桩身咬合程度低，导致桩缝不密实，空隙较大。该地段临近渤海湾，基坑开挖区域含水率达51.2%，地下稳定水位埋深在0.9～3.0 m，水位落差最大处达9 m。根据现场试验段注浆加固情况，现场地基软弱，机械作业过程中，地面挤压涌水、无法正常作业。以致地基隆起、冒浆维修时，只能从下面大面积开挖再回填，不但成本高，而且回填接触面强度无法检测。基于此，需要一种能提高吹填地区深基坑注浆加固一次合格率的研究方案。

2.1 注浆加固机理

在吹填地区深基坑施工中采用注浆加固技术，其主要机理是通过加固改变软土的土体结构和含水量，来提升土体的强度，提高深基坑的综合抗失稳能力和被动土的抗力，避免基坑围护发生变形，保护周围既有建筑。

2.2 注浆加固方法

为提升吹填地区深基坑内部土体的压力，需要对基坑土体进行加固处理。尤其是在基坑转角位置，在深基坑开挖中，斜撑形成的平行堵面的分力，会引起挡墙转角位置存在较大抗力，为避免转角位置的结构发生转动，需要在深基坑转角处抗力比较大的被动区域进行注浆加固施工，具体施工如图2所示。

图2 深基坑转角注浆加固示意图

本工程深基坑底部含有承压水，需要在坑底进行科学有效的注浆加固，以增加不透水层的总体厚度，避免承压水含量过大，引发坑底隆起现象，稳定性验算公式如下：

γ·h/Pw≥1.1，

(1)

式中：γ表示深基坑底部承压水覆土质量，kg；Pw表示承压水的水头压力，Pa；h表示承压水不透水的厚度，m。

2.3 注浆方法选择

在吹填地区深基坑开挖中，会破坏原土体的内力平衡，控制不当极易引发周围土体位移变形，或者基坑内部坑底隆起，致使围护结构发生变形，引发安全问题。按照土体结构的不同，可选择钻孔桩注浆加固、深层搅拌注浆加固、高压旋喷注浆加固等方法。具体选哪种注浆加固方法，需要结合深基坑土层性质和周围环境要求合理确定。本工程为吹填地区，土质为淤泥黏土，采用了高压回旋注浆加固技术，取得了良好效果[1]。

3 影响吹填地区深基坑注浆加固合格率的主要因素

3.1 注浆孔位盲目布置

为深入分析影响吹填地区深基坑注浆加固合格率的因素，本工程在施工中，对围护桩桩间孔位布置间距是否满足施工要求进行了调查分析。调查结果显示，注浆预埋管间距比较大，而且交叉位置密集，存在较大的注浆固结盲区，不利于地基承载力的提升。现场注浆孔位布置情况如图3所示。

图3 注浆孔位图

通过检测注浆孔位布置情况可知，在高压回旋注浆加固中，浆液冲击力比较大，会导致桩位后侧土体在桩间存在遗漏。而且桩位土体空虚，对桩身受力影响较大，桩身会在自重的作用下不断下沉，容易发生固结强度不均匀或者坑底隆起冒浆问题[2]。

3.2 横向注浆不合理

在深基坑注浆加固中，横向注浆效果，对加固合格率有很大影响。因此，本工程在施工中，对横向注浆过程进行详细检查，按照原设计注浆，从上到下进行高压旋喷注浆，注浆速率、压力、提升方式都按照指导书进行。但深基坑表层出现了冒浆现象而且现场围护桩中间也出现了渗水、土体遗漏等问题，引发了严重的地表塌陷，尤其是对地基、隆起冒浆造成的影响比较大，表明在注浆加固中，横向注浆不合理，设计指导书中的内容和实际情况有一定出入。横向注浆现场如图4所示。

3.3 浆液流动性差

浆液流动性也是影响注浆加固合格率的主要因素，通过施工现场随机抽查，发现施工中所选的浆液配比是根据以往的经验确定的，没有进行试验检测。浆液流动性比较差、凝固时间过早，经常发生堵管问题，不满足施工要求[3]。经过重新试验检测，发现不同配比对浆液性能的影响程度不同，具体情况如图5所示。

图5 不同配比对浆液性能的影响程度

从图5中可以看出，不同水灰比和外加剂添加量，对注浆固结体的强度、凝结速度有不同的影响[4]。

4 提高吹填地区深基坑注浆加固合格率的措施和改进方法

4.1 按照注浆量、扩散规律、破坏应力，进行孔位布置

为提升深基坑注浆加固合格率，在布置注浆孔之前，需要先对注浆喷射流进行分析。本工程施工中所选择的主要是沿着射流中心轴的注浆喷射流构造，将加固范围分成以下3个区域：初期区域、主要区域、终期区域，具体分析如图6所示。

图6 注浆加固喷射流分析图

高压喷射是通过高压发生装置，借助其产生的巨大能量，利用一定形状的喷嘴及特定的流体运动方式，注入填筑土。为保证注浆加固质量，需要合理确定注浆量，在满足注浆质量的基础上，避免无故浪费。在注浆过程中，可通过调节旋喷压力来间接控制旋喷固结体的直径，但此种方法，通常只能控制加固区域的加固效果，对提升注浆加固合格率的效果有限。在注浆孔位置布置时，需要结合工程现场实际情况合理确定，在充分考虑搭接效果的基础上，布置注浆孔位，本工程注浆孔位布置方式可按照搭接200 mm的方式进行布置[5]。在具体施工中，禁止通过无限量的提升压力来增加固结体的直径，因旋喷嘴直径比较小，若不断加压，浆液喷射出时易发生雾化，反而不利于提升加固效果。本工程喷射管分段提升的搭接长度控制在200 mm以下，效果显著。

4.2 定喷、旋喷相结合加固

本工程基坑深度大，为提升注浆加固的合格率，在表层50 cm以内选择定向喷射，超过50 cm则采取旋转喷射加固。利用水平旋喷桩钻机，辅助注浆加固。钻孔到设定深度之后，以2～4 MPa的压力输送清水，以保证成孔质量。在钻进过程中，钻杆必须平稳，并匀速钻入，若遇钻进困难，要立即停止钻孔，找到原因，处理之后再继续钻孔，本工程水平旋喷钻机施工如图7所示。

图7 水平旋喷钻机施工图

钻孔到达预定深度后立即收回提升钻杆，接着依据预定的参数进行旋喷注浆。个别桩位根据需要进行原位复喷，复喷时喷射流冲击的对象为首次喷射的浆土混合体，喷射流阻力小于首次喷射，可有效增加固结体的直径[6]。采用此种方法注浆，固结体强度均匀，地基承载力随着深度增加，曲线形成符合要求，其中加载和卸载135 kN时，荷载70 kPa<110 kPa，符合要求，见图8。

(a)卸载时的土应力传递规律

4.3 重新调整浆液配比

(a)卸载时的土应力传递规律

5 施工效果分析

通过采取注浆量、扩散规律、破坏应力，进行孔位布置；定喷、旋喷相结合加固及重新调整浆液配比等控制措施和改进方法，本工程深基坑加固一次合格率达98.2%，大于目标预期的97.6%，效果显著[8]。

通过积极进行技术革新和施工方法的改进，该工程深基坑注浆加固一次合格率由90.0%提高到了98.2%，提前15 d完成施工任务，并将质量控制在目标范围内，有效节约了地基二次加固费用，创造经济效益13.63万元。同时，得到了建设单位、设计单位、监理单位和公司领导的一致好评，提高了企业信誉。

6 结语

综上所述，本文结合工程实例，分析了提高吹填地区深基坑注浆加固合格率措施分析及改进方法，分析表明，吹填地区深基坑地质条件复杂，含水量比较高，承载力不足，无法满足施工要求。采用注浆加固技术，能够很好地解决这一问题。但在应用注浆加固技术时，影响因素比较多，不利于注浆加固合格率的提升。需要结合现场实际情况，针对影响注浆加固好合格率的主要因素，选择有针对性的控制措施，才能提升合格率。本工程从合理布置注浆孔位、顶喷和旋喷相互结合、重新调整浆液配比，3个方面进行整改措施，使注浆加固的合格率由90.0%提高到了98.2%，工期提前15 d，有效节约了地基二次加固费用，而且经济效益和社会效益显著，值得在类似工程中推广应用。