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标题 挤密灌浆法（CGS）在已有建筑物增层改造中地基加固补强中的应用
范文 刘铸+赵大军

【摘 要】新扩建6层裙房工程，拟建在原有人防地下室上面，在不拆除原有人防地下室的情况下，对原有构筑物桩基、地板下地基进行挤密灌浆，使原有构筑物桩基和地基承载力提高3倍，满足新扩建6层裙房承载力要求。
【Abstract】The expansion of 6 storey podium engineering， which is expected to be built on the original civil air defense basement.Under the condition of without removing the existing civil air defense basement， compaction grouting is carried out on the pile foundation and floor of the original structure to increase the pile foundation and foundation bearing capacity of the original building by 3 times，and meet the new requirements of bearing capacity expansion of 6 storey podium.
【关键词】挤密灌浆法（CGS工法）；增层改造；地基加固补强
【Keywords】CGS method；adding fioor；reinforcement of foundation
【中图分类号】TU4 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）03-0074-02
1 工程背景
沈阳某休闲度假酒店改造扩建工程。根据业主要求，在主楼裙房边停车位区域，新建6层楼房并与现有裙房链接。拟建位置地下存在原有人防地下室，该地下室为单层地下室，采用柱下单桩基础，桩为0.8m人工挖孔桩，桩上连柱无承台，底板为0.4m构造板。地下室结构为钢筋混凝土构造。该休闲度假酒店拟将游泳、洗浴、餐厅设置在新增建筑中，为满足使用要求，同时尽量减轻重量，新建6层裙房有4层是钢筋混凝土构造，其余上边两层为钢结构构造。经设计单位测算，新增建筑物对地基基础承载力的要求是原有地基基础4倍以上，需要加固或重新设置基础才能保证建筑物安全使用。
拟扩建工程与一面原有建筑物连接，另一面与市政主路相邻。协调现有环境因素与建筑物本身特点，如何加固地基满足增层改造的要求是本工程最佳方案，笔者经多方比较现有的加固方案，最终采用挤密灌浆（CGS工法）加灌注桩后压浆两方面增加地基基础承载力。
2 用料报告
根据原有地勘报告关于现有裙房及人防地下室对应勘察孔资料整理如下：
①杂填土厚1.8～2.3m，由粘土和粉质粘土组成，结构松散；
②粉质粘土，软塑-可塑状态，中等压塑性土、层厚1.3～2.4m；
③粉土，饱水呈中密状态， 中等压塑性土，层厚0.7～2.4m；
④细砂， 呈稍密～中密状态， 属低等压塑性砂土，层厚 2.2～4.5；
⑤中粗砂，呈中密～密实状态，属低等压塑性砂土，层厚 2.7～5.6；
⑥砾砂，呈中密～密实状态， 属低等压塑性砂土，层厚 3.2～6.2。
原有人防地下室结构为独立柱形式，基础为一柱一桩，桩为人工挖孔桩，桩端持力层为中粗砂，桩长大于4.5m，桩径0.8m，桩低扩大到1.2m。上部柱子为0.8×0.8m方柱。因柱子的尺寸小于桩的尺寸，该基础没有设置承台。地下室底板底面在地面以下5.4m，落在粉质粘土或粉土层上，该层承载力较低，压缩模量較高，底板荷载通过构造板传递各桩基，由桩承担承载力。
3 挤密灌浆法的运用
笔者根据地质条件和建筑物构造特点，施工环境因素，设计采用挤密灌浆（CGS工法）和灌注桩后压浆工艺进行施工。挤密灌浆工艺补强本工程地基的优势体现在，注入材料结石体压缩模量最接近原有桩基压缩模量，使本工程建设及使用过程中相对沉降变形最小；注入可控性强，浆液基本不会流失；对地基土的挤密效果显著，极大提高原有地基介质的承载力，所形成的复合地基承载力更高，压缩模量更大；在整个施工过程中没有噪音、振动等对周边环境及建筑物的不良影响[1]。
设计参数为在现有底板下按照2m正方形布置挤密灌浆孔，桩端进入中砂0.2m，灌浆后形成桩径大于0.4m的竖向增强体；同时在人工挖孔桩周边设置4根注浆管，对桩端持力层进行后注浆加固，人工挖孔桩桩底上部注浆管上部采用挤密灌浆工艺，封堵上部注浆管与地基介质间隙，使桩底持力层注浆扩散半径大，减小向上冒浆；桩基周边的挤密灌浆孔形成的竖向增强体与原有桩基固化形成整体，达到增加桩径的目的[2]。
通过上述设计补强方案，地基基础可在以下三方面提高承载力，首先底板自承重：即通过挤密灌浆加固粉质粘土、粉土和细砂 形成复合地基，承担底板荷载；其次灌注桩后压浆：通过压入水泥浆固化砾砂层，提高桩基持力层承载力，达到提高桩承载力的目的；最后是增加桩径：原有地基没有设置承台，底板为较薄的构造板，增加桩径可以提高桩的承载力，同时相当于增加承台，降低底板弯矩。
4 方法及配比
挤密灌浆是将极稠的浆液（塌落度在2.5～7.5cm范围内的低流动性，类似混凝土的膏体浆灌浆材料）以非置换形式压入地基， 形成球节圆柱状浆泡体的同时，向四周压缩强化周边土体，使得周边地基密实度增加、渗透性减小。挤入灌浆材料结石后形成的桩体（简称CGS桩）或CGS灌浆形成的增强体两种形态，使承载力大幅提高，是一种加固效果突出的灌浆工艺。本工程具体施工参数如下：
①底板2m正方形均部CGS桩，进入砾砂层顶部0.2m，上部与原底板相接。平均桩径不小于400mm。
②原有人工挖孔桩周围布置4根CGS灌浆孔，CGS灌浆进入距离桩端底部2m处，并在CGS桩下部设置2m注浆管。
③挤密灌浆全部采用塌落度小于50mm的特殊混凝土膏体灌入。
④CGS桩采用分段注入，按照每米3段即33cm每段从孔底向上分段施工。
⑤补强CGS桩采用定量、定压双控法进行控制，以定量为主，定压为辅，最大注入压力为：人工挖孔桩周围注入压力不大于5MPa，地平桩注入压力不大于3MPa。
⑥后注浆钻孔与CGS注浆孔同时安放在同一孔内，后注浆管直径为1.5英寸（1英寸≈2.54厘米），壁厚大于1.5mm无缝钢管。注浆管底部设置为花管喷头。长度2m，出浆孔径5～8mm，间距100mm，十字轴对称布置间隔50mm，端部出浆孔与注浆管底距离为30～50mm。出浆孔预先插入长杆图钉封堵，外缠胶带固定。注浆管底部焊死。
⑦后注浆注浆管深度大于原有灌注桩2m，通过注入孔投入高度不小于2m的中粗砂，以确保注浆通道畅通，不被先前施工的CGS桩堵住。
⑧该注浆孔进行挤密灌浆，起始深度为原有灌注桩桩底深度，施工参数如③④⑤条所示。
⑨当挤密灌浆材料强度达到70%以上时，对注预留注浆管进行灌浆，浆采用42.5硅酸盐水泥、水灰比：0.45～0.8、注浆压力1.2～3MPa，稳定维持时间10～15min，每灌注桩根桩水泥用量设计为 3.5～5.5t。
⑩注浆终止条件
a注浆量超過设计值上限，注浆压力达1.2MPa。
b注浆量不小于设计值下限且注浆压力超过5MPa。
？輥？輯？訛注浆操作要求
a注浆管加工时一定要逐根检查，防止管内有杂物及管子破损裂缝。
b注浆管所有焊接作业不得焊透，以防渗漏。
c注水泥浆前要先用清水打通注浆通道，注水畅通后再注水泥浆。
d注浆用水泥浆必须过筛，防止杂物堵塞出浆孔。注浆前根据水泥用量、水灰比要求，计算出加水量，配置的水泥浆。
？輥？輰？訛液搅拌时间不少于3min。注浆流量为50L/min。当注浆压力长时间低于正常值或地面出现冒浆，改为间隔注浆，间隔时间为30～60min。或调低浆液的水灰比。
？輥？輱？訛施工应严格控制钻孔深度，与原有灌注桩深度相匹配。
挤密灌浆处理完后，对本工程进行钻探取芯法检测；取出的混凝土试样结构紧密，完整连续，经评定可以保证加固效果满足，3年后回访，该建筑物已经成为集洗浴、旅店、健身馆于一身的高档休闲中心。地基基础加固满足设计使用要求，该工程也得到业主及参建单位的认可，为挤密灌浆在增层改造地基基础加固工程中积累了经验。
【参考文献】
【1】刘勇. 挤密灌浆法（CGS）在大型排水泵站地基托换工程中的应用[A]. 中国水利学会地基与基础工程专业委员会.中国水利学会地基与基础工程专业委员会第十一次全国学术技术研讨会论文集[C].中国水利学会地基与基础工程专业委员会，2011：6.
【2】刘卫东，裴章勤. 防渗堵水的新方法——挤密灌浆法[J]. 铁道建筑，1984（02）：27-31.
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更新时间：2025/4/13 13:11:35