(湖南鑫湘工程勘察有限公司, 湖南長沙 410000)

人工挖孔樁樁底巖溶地基高壓噴灌漿處理技術(shù)

陳幸福

(湖南鑫湘工程勘察有限公司, 湖南長沙 410000)

在某廠房建設(shè)過程中,發(fā)現(xiàn)部分人工挖孔樁之樁端持力層為溶洞或溶洞串,經(jīng)現(xiàn)場堆載試壓,不能滿足設(shè)計(jì)要求,存在安全隱患。經(jīng)研究決定采用高壓旋噴灌漿處理。先在地質(zhì)條件復(fù)雜的地段選擇具有代表性的9根樁進(jìn)行灌漿試驗(yàn),為后續(xù)樁基持力層處理提供設(shè)計(jì)、施工技術(shù)參數(shù),以盡可能地降低施工成本。高壓旋噴灌漿后,樁基持力層檢測全部合格,取得了較好的效果。

廠房;人工挖孔樁;持力層;高壓旋噴灌漿

中國航空動力第608研究所新試驗(yàn)廠房,于2006年下半年相繼開工建設(shè),在廠房建設(shè)過程中,發(fā)現(xiàn)1,3,4棟廠房部分人工挖孔樁之樁端持力層為溶洞或溶洞串,現(xiàn)場堆載試壓發(fā)現(xiàn),不能滿足設(shè)計(jì)要求,存在安全隱患,后經(jīng)多方聯(lián)席會議決定采用單管高壓旋噴灌漿處理,共完成灌漿加固樁基持力層復(fù)合巖溶地基113根,樁徑800～900mm,其中1#廠房49樁,3#廠房36樁,4#廠房28樁。PO42.5級水泥耗量189t,經(jīng)檢測全部滿足設(shè)計(jì)要求。

1 地質(zhì)概況

根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告,場地地層分布為:

(1)人工填土,褐紅、褐黃色,主要由可塑狀粘土組成,局部夾少量的建筑垃圾、灰?guī)r碎塊,欠固結(jié),具高壓縮性,層厚3.5～12.6m;

(2)殘積粉質(zhì)粘土,褐紅、褐黃色,濕,軟塑-可塑狀態(tài),灰?guī)r風(fēng)化殘積而成,表層較硬,接近灰?guī)r部位較軟,為基巖軟弱接觸帶,層厚2.8～5.2m;

(3)灰?guī)r,灰-青灰色,主要礦物成分為方解石、白云石及少量粘土礦物,微粒隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu),中厚-厚層狀,節(jié)理裂隙發(fā)育,多數(shù)為方解石脈充填,巖質(zhì)較硬,巖溶較發(fā)育,以溶溝、溶洞或溶洞竄為主,其中溶溝與石芽交替出現(xiàn),溶洞和溶溝一般充填流泥質(zhì)或軟粘土。

場地含水層為巖溶水,水力連通性好,水位高,水量豐富。

2 灌漿試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)方案

試驗(yàn)方案見圖1。

圖1 人工挖孔樁樁端巖溶地基高壓旋噴灌漿試驗(yàn)方案

1#棟選擇64,58,45共3樁,每樁樁端持力層內(nèi)對稱布3個(gè)高壓旋噴灌漿孔;3#棟選擇66,73,74共3樁,每樁樁端持力層內(nèi)對稱布2個(gè)高壓旋噴灌漿孔;4#棟選擇86,117,122共3樁,每樁樁端持力層內(nèi)中心部位布1個(gè)高壓旋噴灌漿孔。

2.2 主要技術(shù)參數(shù)

灌漿布孔見圖1。使用PO42.5MPa普硅水泥,添加高效速凝早強(qiáng)劑(食鹽0.5%,三乙醇胺0.05%)。漿液水灰比為1∶1～0.8∶1。漿壓20～30 MPa,灌漿旋轉(zhuǎn)速度15～25r/min,灌漿提升速度15～25cm/min。樁徑500～800mm。樁長1.9～10.2 m。水泥用量22.3t/9樁。

2.3 試驗(yàn)的結(jié)果及建議

3#棟3條試驗(yàn)樁的灌漿鉆孔所揭露的地質(zhì)情況與探巖資料基本吻合;1#棟、4#棟差別大,地質(zhì)條件也非常復(fù)雜,特別是4#棟的64樁,1#棟的122樁、117樁溶洞發(fā)育,洞中部分無充填物或充填物松軟,沒有承載能力。

試驗(yàn)樁的檢測情況見表1。

表1 試驗(yàn)樁的承載力設(shè)計(jì)值和檢測結(jié)果

根據(jù)以上試驗(yàn)情況,對下一步的施工提出如下建議。

(1)樁基持力層需要加固的最小深度和孔數(shù)。目前擬加固段長設(shè)計(jì)為3m/樁,但有關(guān)樁基規(guī)范規(guī)定,當(dāng)樁基樁端持力層存在軟弱下臥層時(shí),樁基以下硬持力層的厚度不宜小于4d。因此,建議樁端的加固段長度不小于4m/樁。若樁端持力層厚度小于4 m范圍內(nèi)遇到溶洞,應(yīng)加固到溶洞底板,以提高樁端抗沖切和變形能力。加固樁之鉆孔的數(shù)量應(yīng)取2～3鉆孔/樁,可根據(jù)實(shí)際灌漿效果進(jìn)行調(diào)整,但不應(yīng)低于2孔/樁。

(2)當(dāng)實(shí)際鉆孔揭露的地質(zhì)情況與探巖資料不吻合時(shí),應(yīng)以實(shí)際鉆孔資料為準(zhǔn);根據(jù)實(shí)際情況來確定加固深度。

(3)當(dāng)遇到溶洞,且洞內(nèi)無泥土介質(zhì)時(shí),應(yīng)先靜壓灌漿充填,待空洞充滿后,方可實(shí)施高壓旋噴灌漿。

3 灌漿施工

3.1 主要設(shè)計(jì)方案

試驗(yàn)樁完成后,后續(xù)處理按以下方案進(jìn)行。

1#,3#和4#試驗(yàn)廠房所需加固樁基共113根,其中1#廠房49樁,3#廠房36樁,4#廠房28樁。

設(shè)計(jì)直徑D(含擴(kuò)底部分)在1.0～1.2m的樁基(ZH1型),鉆1個(gè)加固孔;設(shè)計(jì)直徑D在1.2～1.6m的樁基(ZH1、ZH1a、ZH2、ZH2a型),鉆2個(gè)加固孔;設(shè)計(jì)直徑D≥1.6m的樁基(ZH2、ZH3型),鉆3個(gè)加固孔;異型樁基,鉆4～6個(gè)加固孔;樁端加固段長度3～5m/樁。

3.2 施工技術(shù)參數(shù)

施工的主要技術(shù)參數(shù)調(diào)整如下:

(1)依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙及相關(guān)技術(shù)要求,在加固樁內(nèi)分別鉆1～6孔;

(2)根據(jù)有關(guān)圖紙,灌漿段進(jìn)入完整的中、微風(fēng)化灰?guī)r持力層,施工中,如遇地層與設(shè)計(jì)加固段位不符,鉆孔必須進(jìn)入溶洞底部,不得懸空;

(3)高噴樁巖溶復(fù)合地基樁徑設(shè)計(jì)d=0.5m;

(4)灌漿材料用42.5級普通硅酸鹽水泥;

(5)漿液水灰比1∶1;

(6)單管灌漿壓力25MPa;

(7)鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)速度20r/min;

(8)鉆機(jī)提升速度15cm/min;

(9)工后現(xiàn)場堆載檢測不少于3點(diǎn)/棟。

3.3 施工技術(shù)及結(jié)果

施工程序是:施工準(zhǔn)備→施工參數(shù)確定→放線定點(diǎn)→高噴灌漿/充填灌漿→下一孔→單元樁→工程竣工。

(1)施工準(zhǔn)備。首先進(jìn)行場地平整,主要設(shè)備到位并安裝,然后搭好主要設(shè)備的防雨遮陽棚并搭建水泥材料臨時(shí)倉庫;供水、供電到位。

(2)放線定點(diǎn)。在監(jiān)理工程師的監(jiān)督下,按設(shè)計(jì)定好孔位,并在相應(yīng)位置做好油漆標(biāo)記。

(3)灌漿材料。對合格的水泥等固相材料采用重量稱重計(jì)量法,誤差不大于5%。使用普通攪拌機(jī)制漿,攪拌時(shí)間不少于3min,使用高速攪拌機(jī)制漿,其攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速大于1200r/min,攪拌時(shí)間不少于30s。按設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行灌漿。

1#,3#和4#試驗(yàn)廠房共完成灌漿加固樁基113根。高壓旋噴灌漿加固樁基持力層總長度538.6 m,水泥耗量189t;充填灌漿鉆孔長度45.8m,耗水泥82.3t。

完工28d后,經(jīng)專業(yè)檢測單位現(xiàn)場堆載檢測,檢測結(jié)果全部合格,加固效果良好。

[1]JGJ94-2008.建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].

[2]JGJ79-2002.建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].

[3]DL/T5200-2004.水利水電工程高壓噴射灌漿技術(shù)規(guī)程[S].

2009-11-15)

陳幸福(1964-),男,湖南祁東人,高級工程師,國家注冊巖土工程師、國家注冊安全工程師,主要從事巖土工程勘察、設(shè)計(jì)、咨詢、施工,Email:2007cxf@sina.com。