摘要：注漿技術(shù)在工程地質(zhì)和水文地質(zhì)較復(fù)雜的地基基礎(chǔ)工程中，已成為保證工程質(zhì)量和安全的經(jīng)濟(jì)而有效的新型技術(shù)，采用鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)與注漿技術(shù)相結(jié)合對(duì)涵洞變形后的加固應(yīng)用是本文介紹的重點(diǎn)，本文結(jié)合工程實(shí)踐重點(diǎn)介紹了注漿技術(shù)與鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)在涵洞變形加固工程中實(shí)施的原理、設(shè)計(jì)要點(diǎn)、施工工藝等。

　　關(guān)鍵詞：壓力注漿 鋼結(jié)構(gòu)加固 噴射混凝土 帷幕注漿技術(shù) 多次觀察循環(huán)注漿法

　　1.工程概況

　　陵川縣羊河渠污水涵洞，位于陵川縣東北方向。全長(zhǎng)620mm，其承擔(dān)著全縣人民的工業(yè)和生活污水、雨水排放任務(wù)，工程于1996年8月完工，至今已十多年，由于長(zhǎng)期年久失修，加之該涵洞本身施工質(zhì)量較差，涵洞內(nèi)部地面部分多處出現(xiàn)塌陷，坑洼地面分布眾多，涵洞上部墻體裂縫縱橫交錯(cuò)，出現(xiàn)了不同程度的不規(guī)則裂縫，部分墻頂面石塊掉落，松動(dòng)。安全問題十分突出，通過近期的定期針對(duì)性觀察，工程裂縫和失穩(wěn)還存在不同程度的發(fā)展勢(shì)態(tài)和加劇現(xiàn)象。

　　這種情況嚴(yán)重影響到了涵洞本身與上部建筑物的安全以及陵川縣工業(yè)和生活污水、雨水的正常排放，事關(guān)社會(huì)經(jīng)濟(jì)民生之大事，引起政府領(lǐng)導(dǎo)高度重視，決定對(duì)該污水涵洞進(jìn)行加固。

　　2.設(shè)計(jì)方案依據(jù)：

　　2.1有關(guān)排污、雨水涵洞工程的損壞情況的調(diào)查報(bào)告；

　　2.2有關(guān)原污水、雨水涵洞工程的設(shè)計(jì)圖紙；

　　2.3原污水渠涵洞工程設(shè)計(jì)、施工、均無巖土工程地質(zhì)勘察報(bào)告。為了解該涵洞渠底地質(zhì)情況，本次深入現(xiàn)場(chǎng)排污渠道，尋訪原施工者，了解原施工溝渠開挖前的自然地貌及開挖后的地基土層構(gòu)成情況。

　　3.設(shè)計(jì)加固方案

　　經(jīng)過經(jīng)濟(jì)核算和現(xiàn)場(chǎng)條件所限，綜合比較，依據(jù)上述情況擬定，對(duì)損壞的排污渠道分兩步進(jìn)行加固修復(fù)，最終選用了壓力注漿技術(shù)加固涵洞地基和鋼結(jié)構(gòu)加固涵洞墻壁的方案。

　　3.1第一步先行加固渠道的地基：

　　地基加固采用壓力注漿加固法，本法是多年來行之有效的已取得了社會(huì)及經(jīng)濟(jì)效益而且均成功，而無一次失效的，既安全又經(jīng)濟(jì)可靠。選用此方案的特點(diǎn)：一是最大限度地?cái)D出飽和土層中的水分和非飽和土層中的空氣，擠密土骨架，增強(qiáng)固結(jié)度，提高其承載力；二是能夠針對(duì)該樓基礎(chǔ)整體而又不均勻下沉的特點(diǎn)，以局部帶整體, 以整體治局部的原則，整體與局部相結(jié)合，全面施治，區(qū)別對(duì)待。具體表現(xiàn)在：

　　（1） 方法優(yōu)點(diǎn)針對(duì)性強(qiáng)，施工簡(jiǎn)便不破壞原結(jié)構(gòu)。所謂針對(duì)性，即針對(duì)渠道下地基滲漏侵水，使地基土層變軟下沉，致使渠道兩側(cè)壁向內(nèi)向外凹凸變形，采用注漿加固地基，漿液注入地基后吸收部分浸水與基土混合硬化固結(jié)可提高原土層的承載力，同時(shí)不再繼續(xù)下沉變形，確保排污渠道橫向及縱向的剛度，從而保證排污水坡度的暢通。

　　（2） 原設(shè)計(jì)渠道墻壁截面過小，施工砌筑砂漿標(biāo)號(hào)不達(dá)要求，砌體咬槎過小，總抗力過小，因而出現(xiàn)變形裂縫，且多處有4m以上的通長(zhǎng)水平通縫。因而必需先進(jìn)行渠道的地基加固。

　　3.2第二步渠道本身結(jié)構(gòu)加固：采用Φ12鋼筋網(wǎng)片加RC噴射混凝土進(jìn)行涵洞墻壁加固。這是由于：

　　（1） 渠道處在埋深較大，伏土較厚的下面，四面八方都在擠壓，而其本身全是砂漿砌筑的片石結(jié)構(gòu)，其頂為單層片石構(gòu)成的拋物線拱，厚350mm，跨長(zhǎng)4500mm，起拱為1/3穩(wěn)定性較差，而推力較大，側(cè)壁斷面過小，砌筑咬槎不規(guī)范，砂漿標(biāo)號(hào)不達(dá)要求。如此松散的結(jié)構(gòu)體，如何能起到排污排洪的作用。

　　（2） 渠道內(nèi)主要排污、排洪的通道為4.5m寬的底部。目前為單層片石鋪砌，由于地基侵水基面下沉，已變?yōu)榭油荼椴几叩筒黄脚盼叟潘�不暢的水溝�?/p>

　　（3） 結(jié)合渠道結(jié)構(gòu)本身存在的情況，采用在渠道本身內(nèi)做RC噴射混凝土扶壁進(jìn)行加固，結(jié)合底面均一次做，實(shí)際施工完畢，渠道即成為內(nèi)襯的整體式RC排水管道。RC扶壁同砌片石粘結(jié)為整體，提高了抗壓能力，保證了渠道排洪排污的作用。施工采用Φ12鋼筋網(wǎng)片RC噴射混凝土進(jìn)行涵洞墻壁加固。

　　3.3最后針對(duì)部分涵洞墻壁結(jié)構(gòu)變形嚴(yán)重的部位采用鋼結(jié)構(gòu)加固技術(shù)作重點(diǎn)處理。

　　4.加固的目的

　　本次加固的目的，就是保證排污涵洞渠道本身結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，強(qiáng)度、剛度不變形，其地基加固后不再下沉，即保證在埋深較大，伏土較厚的排洪排污渠，流水暢通。

　　5、注漿加固施工工序及質(zhì)量控制措施

　　5.1地基初步鉆探分析

　　晉建總公司長(zhǎng)治加固分公司于2007年1月3日進(jìn)入工地后，按照涵洞地基加固注漿方案設(shè)計(jì)要求，針對(duì)性在該渠底共鉆孔位40個(gè)，經(jīng)鉆探發(fā)現(xiàn)，該涵洞渠底受水浸蝕嚴(yán)重，尤其是出現(xiàn)裂縫的部位更為嚴(yán)重，受水浸蝕的軟弱層分布在石基以下4m至6m，已成為稀泥，灰土層受水浸蝕已無強(qiáng)度，該地基受水浸蝕導(dǎo)致發(fā)生了地基土層結(jié)構(gòu)性破壞，土層含水量特大，地基土層變成軟弱狀態(tài)，已經(jīng)不具備原有的承載能力，不能夠滿足上部荷載的承壓要求，以致發(fā)生了不均勻下沉，導(dǎo)致了墻體結(jié)構(gòu)裂縫的出現(xiàn)，情況十分危急，必須立即按照加固方案采取有效措施對(duì)該涵洞地基進(jìn)行加固控制。

　　5.2注漿參數(shù)

　　施工前應(yīng)進(jìn)行室內(nèi)漿液配比試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)注漿試驗(yàn)，確定注漿參數(shù)如下：

　　（1）注漿主要材料選用PO42.5級(jí)硅酸鹽水泥，輔助材料水玻璃模數(shù)為2.6～3.3,摻入量5%～10%；

　　（2）注漿量以飽和為止；

　　（3）水泥漿液水灰比:0.6～0.8；

　　（4）注漿流量:8～10L/min；

　　（5）注漿壓力:控制在0.25～0.5Mpa；

　　（6）根據(jù)試驗(yàn)及施工情況,必要時(shí)可增加減水劑和早強(qiáng)劑。

　　5.3注漿加固設(shè)計(jì)

　　（1）注漿孔布置:在涵洞兩面基礎(chǔ)內(nèi)側(cè)交錯(cuò)布置二排孔,間距1500mm,在涵洞中間均勻布孔二排，間距2000mm。

　　（2）注漿孔深度:鉆深穿越浸水層,鉆至硬土層。

　　（3）設(shè)計(jì)要求注漿實(shí)施按照涵洞基礎(chǔ)注漿——內(nèi)部地基注漿的順序進(jìn)行，滿足加固方案的原則全面施治。

　　（4）注漿方法采用帷幕注漿技術(shù)，重點(diǎn)分隔注漿法， 多次加密循環(huán)注漿法等多種技術(shù)相結(jié)合的施工措施。

　　5.4鉆孔、封孔

　　5.4.1準(zhǔn)備工作：根據(jù)掌握的工程不均勻沉降情況、地質(zhì)資料、圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求，逐個(gè)確定鉆孔位置、孔徑、孔眼傾角、擴(kuò)散半徑，作為施工依據(jù)。鉆孔前，應(yīng)由建設(shè)單位對(duì)地下電纜、光纜、供熱、下水、井溝、等地下設(shè)施進(jìn)行技術(shù)交底，否則，容易造成破壞和損失，甚至人員傷亡。

　　5.4.2布孔:除按設(shè)計(jì)正常情況之外，需要變換孔位的有以下2種情況：

　　（1）受地形限制、設(shè)備限制、地下設(shè)施限制需移動(dòng)孔位的，可在300mm-500mm、也可以孔底垂直到地面點(diǎn)為中心，至孔位為半徑的360度弧線任意位置均符合要求。

　　（2） 如因孔位距墻距變換較大，工地技術(shù)員可照孔底位置不變，重新計(jì)算傾角度即可。

　　5.4.3根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，均勻布置，結(jié)合地下管線、障礙物確定孔位并標(biāo)注，調(diào)整鉆孔角度，采用干鉆法成孔，成孔后安放PVC注漿管，用干粉水泥將孔口1-2m段封堵密實(shí)。

　　5.5注漿加固方法

　　5.5.1方案實(shí)施前，首先測(cè)量和標(biāo)注原始水準(zhǔn)點(diǎn)，便于加固過程中控制附加沉降，并做好觀測(cè)記錄。先進(jìn)行試注孔施鉆，注漿時(shí)澆注試注孔，探明各類巖層的可注及注漿量大小，給注漿工藝提供參考性數(shù)據(jù)。

　　5.5.2注漿方法采用帷幕注漿技術(shù)，重點(diǎn)分隔注漿法，多次加密循環(huán)注漿法等多種技術(shù)相結(jié)合的施工措施。注漿壓力均達(dá)0.4——0.5MPa來防止附加沉降，采取跳躍和分層施注，邊注漿邊進(jìn)行觀察各類巖層注漿過程中有無滑移跡象，便于施工中采取相應(yīng)技術(shù)措施。

　　其中,多次加密循環(huán)注漿法就是采用對(duì)角注漿法，縱橫方向一個(gè)方向跟蹤，一個(gè)方向?qū)�角，縱向采用跳躍式跟進(jìn)法。1、4、7……直至該軸線末，二次縱向跟進(jìn)2、5、8……直至軸線末，跳躍距離不得小于6m，橫向?qū)�角采用�?duì)角式（原則上按一個(gè)開間相對(duì)應(yīng)兩角）。以達(dá)到縱向跳躍的跟進(jìn)，橫向?qū)��?a href='http://www.csstzw.cn' target='_blank' title='注漿'>注漿的穩(wěn)固方法，剩余孔位仍按此原則合理注入。室內(nèi)孔位注漿時(shí)應(yīng)也限定一個(gè)單位范圍內(nèi)采用對(duì)角跳躍法，縱橫向相隔距離不得小于3m。采用這種方法，在局部范圍內(nèi)地基土因注漿液侵濕造成的強(qiáng)度降低。可通過相臨未被侵濕地基土來承擔(dān)一部分荷載來調(diào)整。

　　5．6 質(zhì)量控制措施

　　5.6.1材料材質(zhì)的保證：各種材料按設(shè)計(jì)要求選擇正規(guī)渠道由公司統(tǒng)一購進(jìn)，現(xiàn)場(chǎng)采樣進(jìn)行抽查檢測(cè)，保證進(jìn)場(chǎng)材料100%合格。

　　5.6.2漿液配制嚴(yán)格按照配合比規(guī)定及填料順序進(jìn)行，不允許違規(guī)作業(yè),漿液攪拌必須達(dá)到濃度均勻，開始邊攪拌邊排漿，排漿時(shí)攪拌機(jī)不得停機(jī),攪拌漿液必須配一次料，排一次漿，排完后再行配料、再排漿，周而復(fù)始，嚴(yán)格禁止邊排漿、邊填料、邊攪拌。

　　5.6.3注漿加固地基工程采用儀器觀測(cè)手段配合施工全過程，以及完工后一定階段。測(cè)量人員定時(shí)進(jìn)行觀測(cè)，并重點(diǎn)注意注漿點(diǎn)及近邊情況，附加下沉發(fā)展較快的位置應(yīng)不停頓觀測(cè)，根據(jù)測(cè)量情況及時(shí)調(diào)整注漿措施。

　　5.6.4按照壓力注漿法的特殊性，施工中可能出現(xiàn)少量的附加下沉，本次注漿應(yīng)注意施工中對(duì)附加下沉的嚴(yán)格控制，一是采用分層少量多次的注入方法，二是采用遠(yuǎn)距離跳躍注漿法，三是適當(dāng)延緩注漿周期等措施，以確保注漿飽和，確保注漿過程中的洞體穩(wěn)定性。

　　6、鋼構(gòu)加固施工工序及質(zhì)量控制措施

　　陵川縣羊河渠污涵洞工程內(nèi)部份段墻壁出現(xiàn)坍塌，凹凸不平變形較大，上部墻體裂縫縱橫交錯(cuò)，出現(xiàn)了不同程度的不規(guī)則裂縫，部分涵洞頂面石塊掉落，松動(dòng)。設(shè)計(jì)采用鋼結(jié)構(gòu)支撐，采用鋼結(jié)構(gòu)加固技術(shù)，是用格構(gòu)式鋼梁、鋼柱，縱橫連接起來，構(gòu)成橫向鋼框架，增強(qiáng)其抗側(cè)移剛度，同樣不僅有橫向鋼框架，也有縱向鋼框架，保證鋼結(jié)構(gòu)框架與原涵洞墻壁緊密相聯(lián)，互相作用力，構(gòu)成縱橫向的剛度，確保改造結(jié)構(gòu)構(gòu)件之強(qiáng)度、剛度，滿足加固要求。具體表現(xiàn)在：

　　6．1在污渠涵洞內(nèi)，進(jìn)行噴射砼加固時(shí)，發(fā)現(xiàn)有近百米長(zhǎng)石砌側(cè)墻向內(nèi)變形，突出墻面約450mm左右，咎其原因概括為：（1）設(shè)計(jì)斷面過小；（2）施工質(zhì)量過差；（3）抗力不足，致使地面上建筑基礎(chǔ)施工造成變形損壞。

　　6．2在處理方法上建議：

　　（1）拆除地面建筑，撤除長(zhǎng)期危害涵洞安全使用因素；

　　（2）如果拆除不了，必須在內(nèi)部設(shè)支撐，適量的支頂（相對(duì)平衡的頂）；相作用力以達(dá)到消除外部應(yīng)力對(duì)涵洞墻體結(jié)構(gòu)的影響。

　　6．3支撐設(shè)置時(shí)間：在噴射混凝土施工完成之后，其強(qiáng)度達(dá)到要求即進(jìn)行。對(duì)實(shí)出變形部位，采用鋼結(jié)構(gòu)支撐進(jìn)行加固。

　　6．4鋼支撐（T型鋼結(jié)構(gòu)）加固施工安裝方法：

　　采用鋼結(jié)構(gòu)加固技術(shù)，將鋼結(jié)構(gòu)支撐布置于涵洞墻壁變形較大的部位，通過張拉油壓千斤頂，施加壓力，將鋼結(jié)構(gòu)支撐與涵洞變形之墻壁緊密結(jié)合，互相作用力，從而達(dá)到支頂涵洞變形之墻壁的目的。

　　（1）先將制作好的T型鋼構(gòu)件，采用工作平臺(tái)就位（原石砌側(cè)墻突出部位），并使油壓千斤初始頂壓，立即檢查支撐就位是否準(zhǔn)確水平，同時(shí)，使用膨脹螺栓將T型鋼構(gòu)件，沿側(cè)墻初始固定，將T型鋼構(gòu)件柱子吊點(diǎn)與涵洞頂噴射RC層用膨脹螺栓吊牢，同時(shí)將兩個(gè)T型構(gòu)件點(diǎn)焊牢。

　　（2）T型鋼構(gòu)件，必需現(xiàn)場(chǎng)核對(duì)支撐尺寸，而后放大足尺大樣，并核對(duì)無誤后下料制做（對(duì)號(hào)入座）。鋼構(gòu)件必須除銹，刷防銹油漆二道。

　　（3）“油壓千斤”頂壓所需空間部位，視油壓千斤外形大小及頂壓伸長(zhǎng)度而定。在制做鋼構(gòu)件同時(shí)布置張頂位置。在整體安裝過程中，必須用水準(zhǔn)儀進(jìn)行觀測(cè)，待一切均初始校準(zhǔn)。即進(jìn)行二次油壓千斤，一步的頂壓（循環(huán)前一次的工作）然后再一次檢查側(cè)墻固定的膨脹螺栓，有無松動(dòng)進(jìn)一步緊固，如需增設(shè)膨脹螺栓的增設(shè)，同樣頂部吊點(diǎn)亦需進(jìn)行調(diào)整等等，全部緊固牢靠，然后將油壓千斤將T型構(gòu)件沿側(cè)墻連接點(diǎn)用4根角鋼∠70*6焊牢。

　　7、加固施工效果分析

　　本工程嚴(yán)格按照注漿設(shè)計(jì)施工方案進(jìn)行施工，并經(jīng)建設(shè)、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工等單位共同研究指導(dǎo)實(shí)施。工程共鉆孔2420個(gè)，鉆孔總深13200m，插管12800m，注漿用水泥量1850T，用水玻璃量55T，注漿量合計(jì)3100T。施工中進(jìn)行了沉降觀測(cè)及時(shí)掌握并控制了附加下沉。目前該涵洞地基注漿后，承載力大幅度提高，其土層已進(jìn)行了擠密、固化。

　　本工程地基加固所采用的壓力注漿加固地基技術(shù)，能夠使地基承載力大大提高，獲得了工程質(zhì)量和安全可靠性，漿液經(jīng)施加相當(dāng)壓力后，通過基土顆粒間的孔隙，擠壓滲流、劈裂注入基土中，排出土層孔隙內(nèi)的部分或大部分水和空氣，加快基土的固結(jié)穩(wěn)定，提高地基土的承載力、抗震動(dòng)液化能力。在本工程中由于采用了多帷幕內(nèi)補(bǔ)強(qiáng)注漿法，圍幕注漿施工之后，就是把該建筑物地基分隔為五面封閉的有限空間體，內(nèi)部注漿時(shí)，是將有一定壓力的漿液注入其中進(jìn)行擴(kuò)散，充分?jǐn)D密，達(dá)到大幅度提高地基承載能力之目的。我們?cè)鴮?duì)注漿孔剖析檢驗(yàn)。觀察開挖的漿孔，注漿孔中形成了燈泡狀的翅板，翅板與翅板之間上下之間相連，牢牢地嵌入基土中，可以看到漿液通過基土孔隙，有劈裂而入，有滲流而進(jìn)，所到之處均與基土牢固緊密地膠結(jié)在一起，形成堅(jiān)實(shí)的地基土層，可見地基土層擠密效果明顯，加固作用可靠，因此確保了建筑物地基的長(zhǎng)久穩(wěn)定。

　　本工程中涵洞上部墻壁變形嚴(yán)重的部位采用了鋼結(jié)構(gòu)加固的技術(shù)，采用鋼結(jié)構(gòu)加固技術(shù)，用格構(gòu)式梁、柱，縱橫連接起來，構(gòu)成橫向鋼框架，增強(qiáng)其抗側(cè)移剛度，保證了鋼結(jié)構(gòu)框架與原涵洞墻壁緊密相聯(lián)，互相作用力，構(gòu)成縱橫向的剛度，確保涵洞墻壁之強(qiáng)度、剛度，滿足加固要求。

　　8、結(jié)束語

　　通過此次工程實(shí)踐證明，在涵洞內(nèi)部運(yùn)用壓力注漿加固技術(shù)和鋼結(jié)構(gòu)加固技術(shù)相結(jié)合，有效保證了涵洞地基和上部土體的穩(wěn)定性，達(dá)到了事半功倍的效果。此次實(shí)踐拓展了注漿加固技術(shù)和思維方式，在實(shí)施不同目的的工程加固中，利用壓力注漿技術(shù)，進(jìn)行改進(jìn)創(chuàng)新，會(huì)大大提高了注漿加固技術(shù)的適用領(lǐng)域，具有較大的挖掘潛力和良好的發(fā)展前景。