既有应急低层建筑基础不均匀沉降紧急注浆加固综合处理措施

建筑物所在位置若存在局部地质条件较差、地基承载力不足、荷载集中应力较大等情况，则后续工程易出现局部不均匀沉降或沉降量过大的现象。本文通过某临时新建医院因垃圾填埋沟地基发生沉降的加固处理实例，介绍不均匀沉降的原因、处理方法及注浆加固纠偏措施。1、工程概况位于北京市小汤山的某医院新建战备病房，建筑面积约6万 m²，为三层集装箱+钢结构。10个病房区平面呈鱼骨状布局，由中央医护区串联。其条形基础的垫层为在平整后的填土上方铺再生料并碾压密实，再做300 mm厚水泥碎石稳定层。由单向条形基础承托所有集装箱式房，病房区条形基础南北向布置，长20 m，间距3 m；连接病房区的医护区基础为东西向布置，长36 m，间距2~3 m。条形基础宽450 mm，高700 mm，条形基础之间为空腔。由于病房四、六区发生沉降，需对沉降范围内的地基进行加固处理。根据调查发现病房场区内原有两处长约20 m、宽8 m、深6 m多的人为土坑，坑内堆积落叶、垃圾等，因此需对建筑地基进行加固和抬升处理，以提高地基承载力、缩小沉降差，使建筑达到稳定状态。根据钻孔结果及前期资料，沉降区与垃圾掩埋坑位置高度重合，沉降地基下方为腐烂树叶、生活垃圾等杂物。垃圾坑以B9号钻孔为中心向南北两侧延伸，总长约52 m，宽9 m，深7 m。地基地下土层主要为杂填土、粘质粉土、粉质粘土（腐烂树叶、生活垃圾等杂物），地基土层均匀性差、土体孔隙率和含水率较高，地基承载力弱是导致建筑物发生不均匀沉降的主要原因。为防止该范围周边建筑物突沉或突升，确保周边管线安全及正常使用，需对地基进行注浆加固。由于地下土体主要为杂填土、粘质粉土和粉质粘土，土体孔隙率大，有渗流通道，必须保证土体加固过程中浆液不扩散。由于现行注浆加固规范中，对注浆量和注浆有效范围无明确的计算公式，须通过现场注浆试验确定注浆量，以确保注浆加固效果。2、优化设计方案及施工方法2.1 确定注浆加固范围和方案由于建筑物沉降部位主要为垃圾填埋沟，土体孔隙率大，为避免土体加固过程中注浆浆液不扩散，注浆前须对注浆范围进行封闭处理，为此采用在基础外侧注入双液浆封闭，内侧注水泥浆固化土体的方案。根据现场实际情况，在病房四区北侧开挖一个工作坑，通过调整角度，注浆可全覆盖病房四区和南侧医护区；在病房六区南侧开挖一个工作坑，通过调整角度，注浆可全覆盖病房六区和北侧医护区。内庭院则采取垂直钻孔注浆，对垃圾掩埋坑中心范围进行加固（图1）。加固区（原坑位置）位置如图2所示。（a）（b）图1 竖向阻渗注浆孔布置示意（a）平面；（b）剖面图2 加固区示意四至六病区西侧，含中间室外地面及医护区，勘测显示坑底标高–6.300 m；八病区中部，含北侧室外地面，勘测显示坑底标高–4.200 m。结合现场沉降范围、开挖探坑后揭露出的坑边状态及注浆管贯入阻力综合判断填土坑的范围。加固后续工作包括对加固区域及其他区域进行持续沉降观测，由第三方对场区内房屋、室外地面、道路、管线密集部位沉降进行监测，并对整个场区进行勘察和评估。待确认加固区域沉降稳定后，将发生变形的集装箱病房复位，确保不影响正常使用。对钢垫板与箱房钢柱底部点焊固定，并用灌浆料整体封闭，以避免锈蚀；对条形基础梁与地面间的缝隙用灌浆料封堵。请监理单位组织总承包单位和设计单位检查沉降区集装箱病房构件复位后的状况，并对整体结构进行全面排查。经巡查发现，部分集中管道（设备管线、电气管线）穿破水稳层形成的地面下空洞（图3）未进行回填，应在雨季前完成回填，避免水土流失引发安全事故。图3 管道处地下空洞情况2.2 注浆量确定由于本工程为抢险工程，时间紧迫，注浆量无法通过现场注浆试验确定，结合地基处理规程，采用总处理体积乘以孔隙率，再乘以经验系数方法估算。（1）四病区总处理体积约567 m³，根据勘察报告估算孔隙率n为0.4，估算理论浆液用量V为136 m³。（2）六病区总处理体积约810 m³，根据勘察报告估算孔隙率n为0.4，估算理论浆液用量V为194.4 m³（3）四六病区连廊总处理体积约347 m³，根据勘察报告估算孔隙率n为0.4，估算理论浆液用量V为83.3 m³。2.3 注浆方法根据注浆扩散半径计算，孔距一般为0.5~1.5 m，本工程按间距1.0 m布孔，孔位按梅花形布置，实施时可遵循布孔原则合理布置注浆孔位。加固区域注浆顺序为从外围到中心。浆液配合比为水灰比0.6~0.8（根据现场实际情况和不同深度地层条件及时调整），采用P·O 42.5普通硅酸盐水泥。注浆提升速度为每5~30 s提升20~40 cm。注浆压力控制在0.3~1.0 MPa（根据现场情况、不同深度和不同地层及时调整）。注浆加固区域沉降稳定标准为0.1 mm/d或与加固区。病区指定观测点沉降速率一致。注浆工艺流程为：测量放线定位→孔位确定→钻机就位→钻孔至设计深度→注浆→提升（冲洗管路）→移位，重复上述流程。注浆压力可根据注浆管埋深及周边环境加以调整,或根据现场试验确定，注浆量通过现场注浆试验确定。采用跳孔间隔注浆，地下水流速较大时，应从地下水流动的上游一端开始注浆，采用调整注浆孔角度、短孔与长孔相结合等方式消除注浆盲区。应根据现场实际情况采用成熟的施工工艺，不得采用水钻等易造成基础下水土流失的工艺，必要时可采用打入式钢管作注浆管。宜采用多次注浆施工工艺，以确保质量。工作坑位置应根据现场实际情况设置,须满足注浆作业面及自身稳定性等要求。注意观察地表冒浆及地下管线情况，避免因浆液充填影响地下管线的使用与维修。施工过程中应加强安全和防护工作。3、施工情况3.1 实际注浆量病区北侧3个竖孔注浆27.2 m³、北侧6个斜孔注浆50.75 m³、南侧4个斜孔注浆20 m³；六病区北侧7个竖孔注浆56.7 m³、南侧6个竖孔注浆52.6 m³、北侧13个斜孔注浆92.73 m³、南侧5个斜孔注浆36.15 m³；四六区连廊14个竖孔注浆129.6 m³、10个斜孔注浆54.75 m³。总注浆量为520.48 m³，水泥用量463 t。其中较大注浆量的孔号为斜93-30º（注浆14.1 m³）、斜64º~30º（注浆14.5 m³）、竖18（注浆10.3 m³）、竖19（注浆10.1 m³）。3.2 沉降监测数据根据监测数据，在前期施工过程中大部分监测点均有不同程度的沉降（图4），随着后期注浆孔增加，大部分监测点均有抬升。3处基础沉降与下部原有的填土坑有关，在场地平整时未能对填土坑内的杂物进行有效清理及换填，新回填土在自重固结（主因）及后期加荷、地表水入渗、管道渗漏等因素影响下发生了地基土沉陷。对比建议结合设计要求，对填土坑范围（涉及建筑物、地下管线和管沟等区域）进行加固处理。图4 沉降累积情况示意3.3 注浆情况分析与建议四病区处理总体积约567 m³，根据勘察报告估算孔隙率n为0.4，估算理论浆液用量V为136 m³，估算实际注浆用量为84.4 m³。四病区南侧为原状土，深层压力注浆后可能直接影响南侧原状土而造成压力顶升，致使南侧抬升。另外，在四病区北侧前期做的试验性钻孔注浆量较大，其中斜93~30º（注浆量14.1 m³），可能造成后期北侧观测点抬升。根据理论计算及实际注浆效果估计，该区域的处理范围可能与设想有差异。六病区总处理体积约810 m³，根据勘察报告估算孔隙率n为0.4，估算理论浆液用量V为194.4 m³，估算实际注浆用量为183.5 m³。六病区北侧总注浆量为121 m³，比南侧多58.5 m³，造成北侧整体抬升较明显。四、六病区连廊总处理体积约347 m³，根据勘察报告估算孔隙率n为0.4，估算理论浆液用量V为83.3 m³，估算实际注浆量为98 m³。根据理论计算和实际注浆用量估算，判断注浆扩散影响区域比前期估算的半径大，从现场注浆串孔现象推测可能已形成连通效应。在紧急抢险情况下，为缩短处理时间，提高注浆效果，可在既有建筑物基础周边打竖向注浆孔并灌入双液浆封孔，形成防止浆液外溢的封闭圈，使水泥浆在指定区域内固化土体。基础下地基加固完成后，还需在基础外边线沿压应力扩散角（约45°）向外补充注浆以保证安全。本工程为应急抢险工程无法进行注浆量试验，故采用总处理体积乘以孔隙率、再乘以填充系数方法估算注浆量及施工控制方案，在短期内完成了地基加固抢险，收到了较好的处理效果。实际操作中因局部地块注浆量超过理论计算量较多，造成局部明显顶升，今后类似工程中还须严格控制注浆量并做好跟踪监测。由于抢险工程注浆速度快，短时间内注入大量水泥浆会造成土体孔隙水压力急剧增大，停止注浆后随着孔隙水压力逐步消散，既有建筑基础还会产生一定量的沉降，因此后期至少需连续监测7 d，以判定是否需补充注浆。4、结束语由于本工程所有病区建筑物基础均位于厚层人工填土上，病区院落绿植