（ 广西水文地质工程地质勘察院，广西 柳州545006）
【摘要】文章结合工程施工实际情况，介绍了柳城丝绸厂抽丝车间第三组抽丝机沉降基础采用化学灌浆加固复位利用斜孔和二次灌浆法成功地将沉降基础复位，整条基础抬升后平整度较好。
【关键词】
沉降基础；化学灌浆加固复位；斜孔及二次灌浆 柳城丝绸厂建成于1989年，并于建成当年投产。由于抽丝机基础置于回填土（厚3～6m）上，同时距厂房8m处有一口水井长期供给该厂生产用水，局部地段可能出现水土流失，导致地基土沉陷，造成该抽丝机基础部分（第2～4组）出现不均匀沉降，沉降量多在20～45㎜，尤其是第三组抽丝机基础的不均匀沉降最为严重，且整条基础有扭曲变形现象，已严重影响抽丝机的正常工作和使用寿命，需要对其地基土进行灌浆加固和沉降基础灌浆复位处理，以确保其正常工作。受柳城丝绸厂委托，我们于2003年5月29日～6月22日对第三组抽丝机沉降基础进行灌浆复位加固处理工作，共完成灌浆孔31个，其中直孔27个，斜孔4个（不含二次灌浆），成孔进尺累计153.50m，灌浆进尺累计146.20m，消耗水泥73.00t，水玻璃10.80t。www.11665.coM沉降基础经灌浆复位加固后，最大抬升量58㎜，回落稳定后53㎜，整条基础平整度满足甲方生产需要，工程质量满足甲方质量要求，深受甲方好评。经多年对灌浆加固复位后的沉降基础进行测量观测，未发现再发生下沉现象，抽丝机生产运行良好。
一、工程概况
（一）沉降基础及沉降原因分析
该组抽丝机基础为条形钢筋混凝土基础，长约25.0m，宽1.0m，厚0.50m，基础埋深0.50m。根据现场踏勘和了解，基础产生不均匀沉降主要原因是：（1）该抽丝机基础置于未严格按有关规范要求进行机械辗压密实的回填土上，回填土厚度1.50～6.00m；（2）地基土长期受到厂区内生产废水下渗和地下水作用，同时有一口水井长期给该厂生产、生活提供用水，地基土受水浸泡变软或部分砂土随地下水运动而流失，造成地基土局部空洞，导致基础产生不均匀沉降和扭曲变形。沉降基础各观测点沉降量见表1。
表1：各观测点沉降量 （单位：㎜ ）
（二）施工环境条件
本次化学灌浆加固复位施工，是在保证甲方抽丝机正常生产的前提下进行；因施工现场狭窄，沉降基础东面无法安装mg-50型锚杆钻机，西面mg-50型锚杆钻机虽可进场施工，但因受到厂房独立柱基基础、抽丝机旁排水沟和风道的影响，仍有相当部分灌浆孔（斜孔）无法按施工组织设计要求进行施工，灌浆复位加固过程中地面异常现象观察和沉降测量跟踪观测视线受到一定影响。
（三）工程质量要求
1.灌浆加固后，确保沉降基础不再继续下沉；2.灌浆复位后，各沉降点的抬升量必须达到下沉量的85%以上，并保证整条条形钢筋混凝土基础的平整度。
二、施工主要设备
根据本工程实际情况，结合我公司现有生产技术装备，本次化学灌浆复位加固选用施工设备主要有：gy-1型钻机1台、mg-50型锚杆钻机1台、bw-150/50型泥浆泵2台、自制500l搅拌桶1个、水准仪1台套。
三、沉降基础灌浆加固复位施工技术
（一）灌浆加固复位作用机理
软弱地基土灌浆加固作用机理：用泵分别将配制好的水泥浆和水玻璃按一定的比例抽送经高压胶管并于孔口混合，形成混合浆液；混合浆液在泵压作用下经灌浆管通过充填、渗透、挤密、劈裂等作用，压入软弱地基土地中去，排除水和空气，同时与软弱地基土中的颗粒胶结、硬化，形成结构稳定、强度高的复合地基土，从而达到提高地基土承载力、加固软土地基的目的。与此同时，增加浆液浓度，采取压密灌浆法对不均匀沉降的条形基础进行抬升复位，即通过灌浆孔在土层中灌入浓浆，在灌浆点使土体压密而形成浆泡。当浆泡直径较小时，灌浆压力基本上沿钻孔径向扩展；但随着浆泡尺寸逐渐增大，便产生很大的上抬力而使地面抬动。合理控制灌浆压力和灌浆量并造成适宜的上抬力，能够准确控制沉降基础抬升到准确的范围，从而达到沉降基础复位的目的。沉降基础获得最大抬动力fmax与灌浆压力p和灌浆量q及土层内聚力c存在以下关系：fmax=0.31p5/3q2/3/c3/2 。
（二）灌浆加固复位施工工艺流程
灌浆加固复位施工工艺流程图：测量观测点布设→灌浆孔的布设→钻机就位安装、成孔→安放灌浆管（斜孔时同时安放二次灌浆管）→灌浆→沉降基础抬升复位→测量跟踪观测与监控→基础抬升到设计位置→起拔灌浆管（二次灌浆管无需起拔）→冲洗机具→封孔→验收合格后交付甲方使用。
（三）灌浆加固复位施工
1. 测量观测点布设和施工测量监控
施工前，先对沉降基础进行沉降观测，建立合理的测量观测网，其中在抽丝机底座地脚螺栓（与沉降基础相接）上布置沉降观测点14个（左右各7个），详见观测点平面布置图。测量观测，在灌浆加固复位过程中对沉降基础进行跟踪测量观测与监控；当观测点数据发生变化时，及时调整灌浆技术参数或改变灌浆位置直到基础抬升量达到设计要求范围内为止。
2. 灌浆孔的布设
根据工程实际情况，直孔沿基础东西两侧、距风道约0.3～0.4m进行布孔，孔距1.0～1.5m，斜孔由于现场施工条件限制，仅能在沉降基础西侧布置4个，各灌浆孔位置及其间距详见灌浆孔平面布置
图。
3. 施工顺序
灌浆加固施工顺序：先沉降基础四周，后沉降基础中心。即先采用直孔对沉降基础四周回填土进行灌浆加固形成止浆帷幕，后采用斜孔及二次灌浆对沉降基础进行灌浆加固复位。在进行直孔施工时，应先对基础沉降量大的中间部位、后对基础下沉量不大的两端进行灌浆加固，且应采用大跳距施工，避免因局部因灌浆抬升量过大而引起基础变形过大甚至断裂。
4. 成孔技术
直孔用gy-1型钻机成孔，厂房混凝土砼板采用硬质合金清水钻进，土层则采用锤击成孔。成孔过程中应注意观察土层情况变化，准确记录软土位置；mg-50型锚杆钻机则用于斜孔钻进成孔。开孔直径φ110㎜，终孔直径φ110㎜；钻孔深度必须进入老土1.0m以上。
5. 灌浆加固范围
为确保沉降基础经灌浆加固复位后不再继续下沉，灌浆加固范围：横向为沉降基础以外1.5～2.0m，纵向自回填土最大埋深至厂房混凝土砼板，通常深度为1.5～7.0m。
6. 灌浆量的估算
灌浆加固复位的体积是自沉降基础底部至回填土底部及其周围土层的空洞和孔隙体积，灌浆量可按下式进行计算：q=kmvβn
式中q-灌浆量，m3；k-浆液损耗系数；m-浆液结石率；v-灌浆加固体积 ，m3；β-浆液充填系数：n-受灌地层的孔隙率。
根据计算所得的灌浆量和设计浆液配合比，可以估算出水泥和水玻璃钢的用量。
7. 灌浆材料
水泥：强度等级32.5mpa的普通硅酸盐水泥；水玻璃：波美度35～45、模数2.4～3.4的水玻璃；水：厂区自来水。
8. 灌浆方法和技术参数的选择
1）灌浆方法 本工程灌浆加固复位采用双液法、自下而上逐段拔管进行，即用泵分别将配制好的水泥浆液和水玻璃抽送经高压胶管，于孔口混合，形成混合液；混合液在泵压作用下经灌浆管压入软土中，排除土体中的空气和水，并与土体中固体颗粒胶结、硬化；当某一灌浆段的灌浆量达到设计浆量时或灌浆压力达到设计灌浆压力并持续30min，结束该段灌浆，往上提0.4～0.5m，继续进行上一灌浆段的灌浆，直至混凝土砼板下1.0m为止。
2）灌浆压力的选择。灌浆允许压力值p可按下式进行估算：p=1/10kγh式中p-灌浆允许压力，kgf/cm2； k-系数，可采用1～5； γ-受灌地层土的容重，t/m3；h-灌浆段上面土的厚度，m。实际生产中经灌浆试验后，灌浆压力选择0.4～0.8mpa（即4～8 kgf/cm2）。
9. 直孔灌浆加固复位效果
经过前期（5月29日～6月10日）直孔的灌浆加固复位施工，共完成直孔27个，累计灌浆进尺132.90m，消耗水泥45.25t，水玻璃14.35t，沉降基础复位效果不明显，各沉降观测点抬升量见表2。
表2：直孔施工完后各沉降观测点数值 （单位：㎜ ）
（四）斜孔施工及二次灌浆
因本次灌浆加固复位是在不影响甲方正常生产的前提下进行，直孔施工完后虽灌浆复位效果不明显，但灌浆加固效果明显，其抬升量7d天后少数观测点仅回落1㎜。其主要原因是虽施工完其四周直孔，但直孔距沉降基础中心线1.7m，且排水沟有通道通往土层（往下渗水）和低于地面1.0m等因素的影响，灌浆压力在0.3～0.4mpa时，排水沟和风道出现冒浆，浆液难入沉降基础底部。另外，沉降基础底部不得钻孔灌浆。为了使沉降基础复位，我们尝试mg-50型锚杆钻机钻斜孔，使浆液从其中间部位进行抬升；同时因施工现场狭窄，第二、三组（ⅱ区），第三、四组（ⅲ区）抽丝机间净距分别为3.50m和2.80m，mg-50型锚杆钻机只能在ⅱ区缓慢移动，同时受柱基础、风道、排水沟和净空高度等条件限制，也只能斜对着沉降基础钻进成孔，钻孔倾角40～50。，且钻孔孔数有限，为使沉降基础均匀抬升和减少移机困难，我们采取在斜孔中预埋二次灌浆管进行二次灌浆。
斜孔钻进深度以进入沉降基础中部为目的，一般为4.50～5.20m；安放灌浆管时，同时安放多根二次灌浆管，然后进行双液法灌浆复位，每次抬升不得超过10㎜；当抬升量达到10㎜时，必须进行待凝，避免因局部抬升量过大，引起沉降基础变形过大而产生应力集中，导致基础断裂。为了缩短工期，必须采取大跳距施工下一个灌浆孔或进行二次灌浆。二次灌浆管用ф25㎜铁质水管钻ф6㎜小孔，小孔呈梅花形，非灌浆段以下1.0m不得钻眼。二次灌浆前，应先进行压水冲洗，蔬通灌浆管路；且二次灌浆时间间隔不宜太久，一般不超过3天。斜孔灌浆及二次灌浆沉降基础抬升量见表3。
（五）施工注意事项
1．本次化学灌浆加固复位属既有建（构）筑物的灌浆施工，必须采取大跳距施工，避免既有建（构）筑物的不均匀抬升而产生应力集中，导致基础开裂或破坏。
表3：斜孔灌浆及二次灌浆沉降基础各观测点数据
说明：（1）表中数据为各观测点抬升量较突出，而非全部观测点抬升量的记录；（2）表中数据只记录各观测点的抬升量，而其回落量并没有记录。（3）6月14日下午～17日下午mg-50型钻机坏，停工待修理。
2．在灌浆加固复位施工过程中，测量工程技术人员必须实行跟踪观测与监控，避免抬升量超过设计要求。
3．在安放二次灌浆管时，应对小孔进行密封，避免水泥-水玻璃浆液进入，造成堵塞。
4．由于二次灌浆管上钻的小孔数量不多，过流截面小，故在进行二次灌浆时水玻璃的掺量要比正常灌浆时要少，水泥浆和水玻璃混合后形成混合液的胶凝时间
宜控制在60～120s。
5．沉降基础的抬升量应比甲方要求的抬升量要稍高些，以防浆液析水等因素，引起沉降基础抬升量的回落。
四、沉降基础灌浆加固复位效果
灌浆加固复位前，基础最大沉降量为45㎜，在完成基础外围灌浆加固后，其最大抬升量9㎜，在分析原因和进施工设备的7天里，基础仅回落1㎜；在进行斜孔施工和二次灌浆时，基础抬升量最大为53㎜，6月历23日验收时回落1～2㎜；9月28日复测时各沉降观测点回落1～2㎜，当年及次年每月底再次复测，其数据与上次几乎相同。
五、施工体会
1. 采用化学灌浆加固复位进行沉降基础抬升，不影响甲方正常生产，且施工工期短、成本低。
2. 与其它施工方法如托换法、锚杆静压桩法在相同施工条件相比，采用化学灌浆加固复位进行沉降基础抬升的方法具有施工设备简单、操作方便、易于控制，且加固复位效果明显。
3. 与以往同类工程相比，由于受到施工场地（排水沟、风道和柱基等）影响，浆液的浪费主要表现在：浆液在压力不大的情况下，从排水沟和风道流出形成地面冒浆，增加工程成本。
4. 采用斜孔和二次灌浆法，在不破坏基础的前提下，可有效地将沉降基础抬升到较理想的位置。
5. 该工程沉降基础抬升量的回落与以往同类工程相比，回落量小。
6. 在灌浆复位过程中，应该严格控制沉降基础的抬升量，合理考虑沉降基础抬升后的回落量，适当考虑多抬高一些，但绝对不抬升量过大，避免“矫枉过正”。
【作者简介】姚寿斌（1972-），男（壮族），广西宾阳人,广西水文地质工程地质勘察院助理工程师，研究方向：岩土工程勘察、设计与施工管理；吴玉凤（1972-），女，广西阳朔人，广西水文地质工程地质勘察院助理工程师；向少军（1957-），男，湖北武汉人，广西水文地质工程地质勘察院助理工程师，研究方向：岩土工程勘察、设计与施工管理；廖家新（1963-），男，广西凤山人，广西水文地质工程地质勘察院助理工程师，研究方向：钻孔灌注桩，软土地基加固，深基坑支护等施工技术与管理。
