工程实例-地基水泥注浆加固

一、工程概况

虎丘塔位于苏州虎丘山上，建于五代周显德6年至北宋建隆二年（公元 959～961年），为七级八角形仿木结构砖塔。塔底直径 13.66m，高47.5m，重6300t，支承在 12个砖墩上（塔周8个墩，内部4个墩）。由于塔基建于厚薄不均的入工填土层上，西南薄、东北厚，因此塔体倾斜逐年发展，到解放初塔体损坏已很严重;塔心部分裂缝宽达18cm。1956年进行过维修加固，加固使塔体重量增加约 200t，并促使塔体倾斜发展，塔顶水平位移由 1957 年的1.70m.增至 1958年的2.30m，砌体多处出现竖向裂缝。

二、地质条件

在地基加固前进行的地质勘察查明，塔基地层自上而下组成为∶1.杂填土层∶厚0.5-1.2m，较松散，力学性能差;

2.块石层;厚度不均匀，最厚达 4m，有的部位缺失。块石由凝灰岩及流纹岩组成，质地坚硬，最大粒径1.0m，20~500mm粒径块石充填其间，孔隙较大。由于遭受雨水冲刷，冲填物较少，压缩性较高;

3.粉质粘土∶层厚1.0~5.5m，层底标高-2.2～·6.2m，为古代填土，呈可塑～软塑状态，夹岩石碎块，下部较密实;

4.风化岩土层∶厚0-7.0m，层底标高-3.2~-9.8m，上部为凝灰岩强风化层，下为晶屑流纹岩风化层，胶结松散，结构疏松，遇水强度低;

5．基岩∶为凝灰岩及流纹岩、成层状构造，质地坚硬。

由于塔基处于虎丘山顶，没有地下水。其地质剖面如图4.8-1所示。第三层粉质粘土的物理力学性质如表4.8-1所示。

三.、地基加固设计与施工

虎丘塔地基加固经多次专家会议论证，决定分两期进行。一期是在塔基周围建造桩排式地下连续墙，借以减少塔基侧向变形及水土流失，改善土体受力状态;二期是在桩排式地下连续墙内进行注浆和树根桩施工.以提高地基土的密实性及整体性。

1.桩排式地下连续墙施工

桩排式地下连续墙采用人工，控挖孔方法进讲行。在塔基外布置 44根人工挖孔灌注桩.直径1.4m，伸人基岩 50cm。桩柱之间浇注混凝十搭接防渗。桩顶浇注钢筋混凝土圈梁，使桩柱连成整体，如图4.8-2所示。

2.注浆施工

钻孔注浆分批进行，主要以加固塔北半部地基为主，在塔南边桩排式地下连续墙附近，由于土体被扰动，故沿桩排式地下连续墙也布置钻孔注浆。在塔内考虑到以后塔体结构加固时的荷载。也布置了 48 根采用静力注浆方法成桩的树根桩。

（1）钻孔注浆顺序

①先加固东北及北边靠近灌注桩内侧土体，因为这部分土体较松软，下沉变形大，灌注桩施工时对它有扰动，所以先对它加固;

②从灌注桩内边沿向塔中心推进，先塔外，后塔内;先垂直孔，后斜孔。以插花形布孔，孔距1.15～1.50m;

③塔外钻孔注浆采用三序式全孔一次注浆工艺，二序钻孔是对一序注浆的检查，三序钻孔是对一、二序注浆的检查。为全面加固地基土，钻孔伸人基岩10cm;

（2）钻孔施工工艺

钻孔采用改装的 XI00-1 型工程地质钻机，为避免水浸湿软化地基，采用干钻法成孔，钻机就位后，接通压缩空气，进行干钻开孔，深约 60cm，然后放入φ108mm 套管，以防地面钻机工具碰压损坏孔口。再用成孔 少90rnma的合金钻头钻进。当在含碎砖、瓦片的粉质粘土中钻进时，土体较干燥，可通入区缩空气（压力 200~300kPa）冷却钻头和除渣。在含水量大于塑限的土层中钻进时，不能用压缩空气，得改用较长岩芯管;把土体钻压入岩芯管内，提钻后再用气压推压法排出岩芯。

在风化岩层中钻进时，使用外嵌合金钻头，采用两台0.6m²/s的空压机排岩屑，避免卡钻现象。台班钻进速度可达 20m。

在大块石和基岩中钻进时，使用钢砂钻头，并适量供风。

（3）注浆

注浆方法分两种，当地层孔隙大，则直接用压浆机注浆;当土质较密实时，则先用压缩空气通路，使土层中孔隙贯通，然后注浆，接着封闭孔口，再施加气压。

压浆机为单缸柱塞式，最高压力为 700kPa.流量为100L/min，应用回浆管调压力。当符合下列条件之一时，则停止注浆∶

①压力超过规定值（塔外 300kPa，塔内150kPa）;②浆液从孔口或其他地方冒出;③注浆量超过规定值时。注浆材料配合比如表4.8-2所示。