摘要：注漿技術在工程地質和水文地質較復雜的地基基礎工程中，已成為保證工程質量和安全的經濟而有效的新型技術，采用鋼結構技術與注漿技術相結合對涵洞變形后的加固應用是本文介紹的重點，本文結合工程實踐重點介紹了注漿技術與鋼結構技術在涵洞變形加固工程中實施的原理、設計要點、施工工藝等。
關鍵詞：壓力注漿 鋼結構加固 噴射混凝土 帷幕注漿技術 多次觀察循環注漿法
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620mm，其承擔著全縣人民的工業和生活污水、雨水排放任務，工程于1996年8月完工，至今已十多年，由于長期年久失修，加之該涵洞本身施工質量較差，涵洞內部地面部分多處出現塌陷，坑洼地面分布眾多，涵洞上部墻體裂縫縱橫交錯，出現了不同程度的不規則裂縫，部分墻頂面石塊掉落，松動。安全問題十分突出，通過近期的定期針對性觀察，工程裂縫和失穩還存在不同程度的發展勢態和加劇現象。
這種情況嚴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和生活污水、雨水的正常排放，事關社會經濟民生之大事，引起政府領導高度重視，決定對該污水涵洞進行加固。
2.設計方案依據：
2.1有關排污、雨水涵洞工程的損壞情況的調查報告；
2.2有關原污水、雨水涵洞工程的設計圖紙；
2.3原污水渠涵洞工程設計、施工、均無巖土工程地質勘察報告。為了解該涵洞渠底地質情況，本次深入現場排污渠道，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成情況。
3.設計加固方案
經過經濟核算和現場條件所限，綜合比較，依據上述情況擬定，對損壞的排污渠道分兩步進行加固修復，最終選用了壓力注漿技術加固涵洞地基和鋼結構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及經濟效益而且均成功，而無一次失效的，既安全又經濟可靠。選用此方案的特點：一是最大限度地擠出飽和土層中的水分和非飽和土層中的空氣，擠密土骨架，增強固結度，提高其承載力；二是能夠針對該樓基礎整體而又不均勻下沉的特點，以局部帶整體, 以整體治局部的原則，整體與局部相結合，全面施治，區別對待。具體表現在：
（1） 方法優點針對性強，施工簡便不破壞原結構。所謂針對性，即針對渠道下地基滲漏侵水，使地基土層變軟下沉，致使渠道兩側壁向內向外凹凸變形，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可提高原土層的承載力，同時不再繼續下沉變形，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） 原設計渠道墻壁截面過小，施工砌筑砂漿標號不達要求，砌體咬槎過小，總抗力過小，因而出現變形裂縫，且多處有4m以上的通長水平通縫。因而必需先進行渠道的地基加固。
3.2第二步渠道本身結構加固：采用Φ12鋼筋網片加RC噴射混凝土進行涵洞墻壁加固。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構，其頂為單層片石構成的拋物線拱，厚350mm，跨長4500mm，起拱為1/3穩定性較差，而推力較大，側壁斷面過小，砌筑咬槎不規范，砂漿標號不達要求。如此松散的結構體，如何能起到排污排洪的作用。
（2） 渠道內主要排污、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，已變為坑洼遍布高低不平排污排水不暢的水溝。
（3） 結合渠道結構本身存在的情況，采用在渠道本身內做RC噴射混凝土扶壁進行加固，結合底面均一次做，實際施工完畢，渠道即成為內襯的整體式RC排水管道。RC扶壁同砌片石粘結為整體，提高了抗壓能力，保證了渠道排洪排污的作用。施工采用Φ12鋼筋網片RC噴射混凝土進行涵洞墻壁加固。
3.3最后針對部分涵洞墻壁結構變形嚴重的部位采用鋼結構加固技術作重點處理。
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構穩定，強度、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。
5.1地基初步鉆探分析
晉建總公司長治加固分公司于2007年1月3日進入工地后，按照涵洞地基加固注漿方案設計要求，針對性在該渠底共鉆孔位40個，經鉆探發現，該涵洞渠底受水浸蝕嚴重，尤其是出現裂縫的部位更為嚴重，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度，該地基受水浸蝕導致發生了地基土層結構性破壞，土層含水量特大，地基土層變成軟弱狀態，已經不具備原有的承載能力，不能夠滿足上部荷載的承壓要求，以致發生了不均勻下沉，導致了墻體結構裂縫的出現，情況十分危急，必須立即按照加固方案采取有效措施對該涵洞地基進行加固控制。
5.2注漿參數
施工前應進行室內漿液配比試驗和現場注漿試驗，確定注漿參數如下：
（1）注漿主要材料選用PO42.5級硅酸鹽水泥，輔助材料水玻璃模數為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）根據試驗及施工情況,必要時可增加減水劑和早強劑。
5.3注漿加固設計
（1）注漿孔布置:在涵洞兩面基礎內側交錯布置二排孔,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）設計要求注漿實施按照涵洞基礎注漿——內部地基注漿的順序進行，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，重點分隔注漿法， 多次加密循環注漿法等多種技術相結合的施工措施。
5.4鉆孔、封孔
5.4.1準備工作：根據掌握的工程不均勻沉降情況、地質資料、圖紙設計要求，逐個確定鉆孔位置、孔徑、孔眼傾角、擴散半徑，作為施工依據。鉆孔前，應由建設單位對地下電纜、光纜、供熱、下水、井溝、等地下設施進行技術交底，否則，容易造成破壞和損失，甚至人員傷亡。
5.4.2布孔:除按設計正常情況之外，需要變換孔位的有以下2種情況：
（1）受地形限制、設備限制、地下設施限制需移動孔位的，可在300mm-500mm、也可以孔底垂直到地面點為中心，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，工地技術員可照孔底位置不變，重新計算傾角度即可。
5.4.3根據設計圖紙，均勻布置，結合地下管線、障礙物確定孔位并標注，調整鉆孔角度，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。
5.5.1方案實施前，首先測量和標注原始水準點，便于加固過程中控制附加沉降，并做好觀測記錄。先進行試注孔施鉆，注漿時澆注試注孔，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據。
5.5.2注漿方法采用帷幕注漿技術，重點分隔注漿法，多次加密循環注漿法等多種技術相結合的施工措施。注漿壓力均達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技術措施。
其中,多次加密循環注漿法就是采用對角注漿法，縱橫方向一個方向跟蹤，一個方向對角，縱向采用跳躍式跟進法。1、4、7……直至該軸線末，二次縱向跟進2、5、8……直至軸線末，跳躍距離不得小于6m，橫向對角采用對角式（原則上按一個開間相對應兩角）。以達到縱向跳躍的跟進，橫向對角注漿的穩固方法，剩余孔位仍按此原則合理注入。室內孔位注漿時應也限定一個單位范圍內采用對角跳躍法，縱橫向相隔距離不得小于3m。采用這種方法，在局部范圍內地基土因注漿液侵濕造成的強度降低。可通過相臨未被侵濕地基土來承擔一部分荷載來調整。
5．6 質量控制措施
5.6.1材料材質的保證：各種材料按設計要求選擇正規渠道由公司統一購進，現場采樣進行抽查檢測，保證進場材料100%合格。
5.6.2漿液配制嚴格按照配合比規定及填料順序進行，不允許違規作業,漿液攪拌必須達到濃度均勻，開始邊攪拌邊排漿，排漿時攪拌機不得停機,攪拌漿液必須配一次料，排一次漿，排完后再行配料、再排漿，周而復始，嚴格禁止邊排漿、邊填料、邊攪拌。
5.6.3注漿加固地基工程采用儀器觀測手段配合施工全過程，以及完工后一定階段。測量人員定時進行觀測，并重點注意注漿點及近邊情況，附加下沉發展較快的位置應不停頓觀測，根據測量情況及時調整注漿措施。
5.6.4按照壓力注漿法的特殊性，施工中可能出現少量的附加下沉，本次注漿應注意施工中對附加下沉的嚴格控制，一是采用分層少量多次的注入方法，二是采用遠距離跳躍注漿法，三是適當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定性。
6、鋼構加固施工工序及質量控制措施
陵川縣羊河渠污涵洞工程內部份段墻壁出現坍塌，凹凸不平變形較大，上部墻體裂縫縱橫交錯，出現了不同程度的不規則裂縫，部分涵洞頂面石塊掉落，松動。設計采用鋼結構支撐，采用鋼結構加固技術，是用格構式鋼梁、鋼柱，縱橫連接起來，構成橫向鋼框架，增強其抗側移剛度，同樣不僅有橫向鋼框架，也有縱向鋼框架，保證鋼結構框架與原涵洞墻壁緊密相聯，互相作用力，構成縱橫向的剛度，確保改造結構構件之強度、剛度，滿足加固要求。具體表現在：
6．1在污渠涵洞內，進行噴射砼加固時，發現有近百米長石砌側墻向內變形，突出墻面約450mm左右，咎其原因概括為：（1）設計斷面過小；（2）施工質量過差；（3）抗力不足，致使地面上建筑基礎施工造成變形損壞。
6．2在處理方法上建議：
（1）拆除地面建筑，撤除長期危害涵洞安全使用因素；
（2）如果拆除不了，必須在內部設支撐，適量的支頂（相對平衡的頂）；相作用力以達到消除外部應力對涵洞墻體結構的影響。
6．3支撐設置時間：在噴射混凝土施工完成之后，其強度達到要求即進行。對實出變形部位，采用鋼結構支撐進行加固。
6．4鋼支撐（T型鋼結構）加固施工安裝方法：
采用鋼結構加固技術，將鋼結構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，將鋼結構支撐與涵洞變形之墻壁緊密結合，互相作用力，從而達到支頂涵洞變形之墻壁的目的。
（1）先將制作好的T型鋼構件，采用工作平臺就位（原石砌側墻突出部位），并使油壓千斤初始頂壓，立即檢查支撐就位是否準確水平，同時，使用膨脹螺栓將T型鋼構件，沿側墻初始固定，將T型鋼構件柱子吊點與涵洞頂噴射RC層用膨脹螺栓吊牢，同時將兩個T型構件點焊牢。
（2）T型鋼構件，必需現場核對支撐尺寸，而后放大足尺大樣，并核對無誤后下料制做（對號入座）。鋼構件必須除銹，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度而定。在制做鋼構件同時布置張頂位置。在整體安裝過程中，必須用水準儀進行觀測，待一切均初始校準。即進行二次油壓千斤，一步的頂壓（循環前一次的工作）然后再一次檢查側墻固定的膨脹螺栓，有無松動進一步緊固，如需增設膨脹螺栓的增設，同樣頂部吊點亦需進行調整等等，全部緊固牢靠，然后將油壓千斤將T型構件沿側墻連接點用4根角鋼∠70*6焊牢。
7、加固施工效果分析
本工程嚴格按照注漿設計施工方案進行施工，并經建設、設計、監理、施工等單位共同研究指導實施。工程共鉆孔2420個，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3100T。施工中進行了沉降觀測及時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，能夠使地基承載力大大提高，獲得了工程質量和安全可靠性，漿液經施加相當壓力后，通過基土顆粒間的孔隙，擠壓滲流、劈裂注入基土中，排出土層孔隙內的部分或大部分水和空氣，加快基土的固結穩定，提高地基土的承載力、抗震動液化能力。在本工程中由于采用了多帷幕內補強注漿法，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，內部注漿時，是將有一定壓力的漿液注入其中進行擴散，充分擠密，達到大幅度提高地基承載能力之目的。我們曾對注漿孔剖析檢驗。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，所到之處均與基土牢固緊密地膠結在一起，形成堅實的地基土層，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久穩定。
本工程中涵洞上部墻壁變形嚴重的部位采用了鋼結構加固的技術，采用鋼結構加固技術，用格構式梁、柱，縱橫連接起來，構成橫向鋼框架，增強其抗側移剛度，保證了鋼結構框架與原涵洞墻壁緊密相聯，互相作用力，構成縱橫向的剛度，確保涵洞墻壁之強度、剛度，滿足加固要求。
8、結束語
通過此次工程實踐證明，在涵洞內部運用壓力注漿加固技術和鋼結構加固技術相結合，有效保證了涵洞地基和上部土體的穩定性，達到了事半功倍的效果。此次實踐拓展了注漿加固技術和思維方式，在實施不同目的的工程加固中，利用壓力注漿技術，進行改進創新，會大大提高了注漿加固技術的適用領域，具有較大的挖掘潛力和良好的發展前景。
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