李　政， 丁　勇， 梁永勝， 崔　桔

(1.里伍銅業(yè)股份有限公司， 四川甘孜 626201； 2.四川川建建筑安裝工程有限公司，四川成都 610000)

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探析人工挖孔樁雙液高壓注漿加固施工技術(shù)

李政1， 丁勇1， 梁永勝1， 崔桔2

(1.里伍銅業(yè)股份有限公司， 四川甘孜 626201； 2.四川川建建筑安裝工程有限公司，四川成都 610000)

【摘要】某場(chǎng)地平整及邊坡支護(hù)工程施工過(guò)程中，人工挖孔樁周圍土體出現(xiàn)流砂、孔內(nèi)滲水，造成護(hù)壁成形困難、護(hù)壁坍塌現(xiàn)象嚴(yán)重。通過(guò)對(duì)多種地基加固方案的比選、實(shí)踐后，采用了雙液高壓注漿加固施工方案，并采取了有效的質(zhì)量、安全技術(shù)措施，從而確保了人工挖孔樁施工的順利進(jìn)行。為今后同類工程的設(shè)計(jì)和施工提供了技術(shù)參考。

【關(guān)鍵詞】人工挖孔樁;護(hù)壁坍塌;雙液高壓注漿;固化處理

1工程概述

位于四川省甘孜州境內(nèi)的某場(chǎng)地平整及邊坡支護(hù)工程，2#～16#樁板墻設(shè)計(jì)采用人工挖孔樁，設(shè)計(jì)樁端持力層為砂性碎石及砂性塊石土，樁徑截面尺寸分別為1 400 mm×2 100 mm、1 600 mm×2 400 mm、1 800 mm×2 700 mm，樁身長(zhǎng)度為17 m、30 m兩種規(guī)格。在樁基開(kāi)挖施工過(guò)程中，部分樁基開(kāi)挖孔深2～15 m時(shí)(以操作平臺(tái)鎖扣標(biāo)高為參考)，孔內(nèi)滲水嚴(yán)重，護(hù)壁后砂石淘空，挖孔樁施工遇到一定的困難?？辈熨Y料表明：該處砂性塊石土層中均呈現(xiàn)大量滲水。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)樁基施工情況踏勘，樁底與樁側(cè)土體含水層已溝通，樁孔內(nèi)水位較高，若繼續(xù)施工，樁孔內(nèi)外將形成較高水頭差，在動(dòng)水壓力作用下，周圍土層形成了流砂，造成挖樁成孔極其困難和危險(xiǎn)。

經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)多方案對(duì)比論證，擬采用雙液高壓注漿工藝，對(duì)人工挖孔樁樁側(cè)、樁端流砂層進(jìn)行注漿固化處理后，繼續(xù)開(kāi)挖施工，直至設(shè)計(jì)樁底高程，即樁端持力層處。

2水文、地質(zhì)條件

根據(jù)本工程水文、地質(zhì)勘查報(bào)告及設(shè)計(jì)施工圖可知，擬建場(chǎng)地原始地貌按形態(tài)特征分別歸屬巖崩堆積地貌、高山斜坡地形。該場(chǎng)地人工挖孔樁基礎(chǔ)占地范圍內(nèi)由碎石粉質(zhì)黏土、砂性碎石、砂性塊石土組成?？辈炱陂g，場(chǎng)地鉆孔均遇見(jiàn)地下滲水。

3技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較、確定優(yōu)化方案

確定該處樁基施工、加固方案時(shí)，按照“安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行”的設(shè)計(jì)原則，進(jìn)行多種方案的分析對(duì)比，采用現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定承載力，并結(jié)合以往的工程經(jīng)驗(yàn)，參考工程勘查報(bào)告中提供的地質(zhì)參數(shù)，以滿足安全性、經(jīng)濟(jì)性和適用性的整體統(tǒng)一。

3.1鋼護(hù)筒方案

地層滲水豐富含大塊石砂性層，層厚2～30 m。若采用鋼護(hù)筒造價(jià)高昂，且塊石砂性大，并且塊石雜亂分布，因此挖孔樁鋼護(hù)筒難以順利打入，樁孔底部未能穿透，挖樁易半途而廢，施工風(fēng)險(xiǎn)較大。并且樁側(cè)土層含水較豐富，抽水過(guò)程易造成護(hù)壁后土層進(jìn)一步淘空，增大了整個(gè)場(chǎng)地的施工風(fēng)險(xiǎn)。

3.2鉆孔灌注樁方案

鉆孔灌注樁的優(yōu)點(diǎn)很多，它對(duì)各種地質(zhì)條件有廣泛的適應(yīng)性，其在高層建筑、橋梁樁基中得到廣泛應(yīng)用[1]。但本次樁基工程地處甘孜州境內(nèi)，施工場(chǎng)地狹小、地形復(fù)雜、交通不便，樁機(jī)進(jìn)場(chǎng)困難且本工程設(shè)計(jì)為方型樁，故無(wú)法使用鉆孔灌注樁。

3.3人工挖孔樁護(hù)壁外側(cè)雙液高壓注漿固化止水方案

經(jīng)多方案比較，本工程采用雙液高壓注漿對(duì)人工挖孔樁樁側(cè)進(jìn)行固化處理。對(duì)已開(kāi)挖滲水樁孔外側(cè)注漿前，首先采用鋼模板自孔底開(kāi)始裝模，模板應(yīng)安裝至已做好的護(hù)壁位置。模板安裝完成后，再對(duì)挖孔樁外側(cè)塊石土體進(jìn)行雙液高壓注漿加固施工，從鎖口至樁底標(biāo)高深度。樁孔以內(nèi)土層中的地下水采用明排方式及時(shí)排出孔外，以保持施工的順利進(jìn)行和樁孔的穩(wěn)定。此設(shè)計(jì)方案能有效增強(qiáng)樁周圍砂石層的強(qiáng)度和整體穩(wěn)定性，徹底截?cái)嗟叵滤ǖ?，使樁基開(kāi)挖和施工處在無(wú)水的條件下進(jìn)行，極大地保證了后續(xù)的施工安全。

從工程投入的經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)可靠性、施工難易程度等方面綜合比較，最終選擇了雙液高壓化學(xué)注漿對(duì)人工挖孔樁樁側(cè)護(hù)壁進(jìn)行固化處理的設(shè)計(jì)方案。

4雙液高壓化學(xué)注漿的作用機(jī)理

雙液高壓化學(xué)注漿對(duì)飽和性質(zhì)的碎石粉質(zhì)黏土、砂性碎石、砂性塊石土的補(bǔ)強(qiáng)加固效應(yīng)可視為由滲透、劈裂擴(kuò)散、填充和擠密四部分組成，漿液在壓力作用下向鉆孔周圍土體中發(fā)生滲透、劈裂擴(kuò)散[2]。漿液包裹泥土團(tuán)，而土體間的空隙、裂隙被水泥顆粒填充，水泥中的硅酸二鈣發(fā)生水解和水化反應(yīng)，產(chǎn)生氫氧化鈣，氫氧化鈣與水玻璃發(fā)生反應(yīng)，生成細(xì)分散狀的凝膠體—水化硅酸鈣，凝固后形成強(qiáng)度較高、水穩(wěn)定性較好的水泥結(jié)石體，從而使地基擠密，固結(jié)強(qiáng)度增高。通過(guò)高壓注漿，使護(hù)壁外側(cè)周圍巖石土體形成強(qiáng)度較高、整體穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)層和持力層。

5注漿設(shè)計(jì)方案及工藝要求

5.1人工挖孔樁護(hù)壁外側(cè)雙液高壓注漿固化止水設(shè)計(jì)方案

首先，在人工挖孔樁護(hù)壁外側(cè)鉆注漿孔，沿樁孔周圍均勻設(shè)置，孔距1.15～1.5 m，孔徑φ127 mm?？咨钆c人工挖孔樁樁身長(zhǎng)度相對(duì)應(yīng)，注漿孔距離護(hù)壁外側(cè)300～600 mm。然后，在注漿孔內(nèi)下放φ20 mm注漿管，采用中高壓注漿，嚴(yán)格控制注漿擴(kuò)散半徑，注漿分兩序跳躍注漿。單次注漿固結(jié)深度2.0～3.0 m，注漿24 h后可進(jìn)行樁底開(kāi)挖施工。 注漿孔布置詳見(jiàn)人工挖孔樁及基底注漿孔固化布置施工圖(本文已略)。

5.2施工工藝要求

5.2.1注漿施工工藝流程

注漿施工工藝流程為：放線定孔—鉆孔—下管—注漿—提管—封孔—移孔—補(bǔ)孔注漿(圖1)。

圖1　高壓雙液注漿工藝流程

5.2.2鉆孔

因砂石層成孔難度大，鉆孔深度在10～30 m左右，所以采用哈邁70潛孔鉆機(jī)直徑127 mm跟管成孔，鉆孔注漿應(yīng)嚴(yán)格按分序跳躍成孔施工。

5.2.3漿液的配置

以普通硅酸鹽水泥(P.O.32.5)和水玻璃(40°Be)為主要制漿材料，水玻璃作為添加劑調(diào)節(jié)注漿液的初凝時(shí)間。根據(jù)本地結(jié)構(gòu)特性，采用水泥漿液和水玻璃液體體積比1∶0.08～1∶0.15， 注漿漿液的濃度應(yīng)由稀到濃，逐級(jí)變換。帷幕注漿漿液水灰比可采用5∶1.3∶1.2∶1.1∶1.08∶1.06∶1.05∶1.00等七個(gè)比級(jí)。初始注漿水灰比可采用5∶1.00。

5.2.4固化注漿漿液變換

當(dāng)注漿壓力保持不變注入率持續(xù)減少時(shí)，或當(dāng)注入率不變而壓力持續(xù)升高時(shí)，不得改變水灰比。當(dāng)某一比級(jí)漿液的注入量已達(dá)300 L以上或灌注時(shí)間已達(dá)1 h,而注漿壓力和注入率均無(wú)改變或改變不顯著時(shí)，應(yīng)改濃一級(jí)。當(dāng)注入率大于30 L/min 時(shí)，可根據(jù)具體情況越級(jí)變濃。

5.2.5注漿順序

在人工挖孔樁周邊布設(shè)注漿孔，先注靠北方山體側(cè)，再注東西側(cè)，最后注南側(cè)。先用高壓風(fēng)機(jī)對(duì)注漿管進(jìn)行排沖至

管孔暢通后，然后采用2TG2-60/210雙液注漿專用泵，及時(shí)進(jìn)入注漿作業(yè)，根據(jù)注漿量和泵壓間斷性均勻地將注漿管往上提升，邊注漿邊提，直至孔壁。

5.2.6注漿擴(kuò)散半徑

注漿擴(kuò)散半徑是一個(gè)非常重要的參數(shù)，不僅影響注漿的工程質(zhì)量，而且影響工程的造價(jià)。通過(guò)計(jì)算和類似工程的經(jīng)驗(yàn)，確定注漿滲透直徑為500～800 mm，水泥漿體將地基土體劈裂，充填入裂隙和孔隙中形成水泥土混合實(shí)體。

5.2.7注漿壓力、注漿速度

注漿壓力跟砂石的上覆厚度、漿液黏度、注漿速度和注漿量等因素有關(guān)，注漿中壓力是變化的，壓漿采用每1.50 m一次。上部1.50 m采用中高壓滲透注漿，壓力控制在0.2 MPa；1.50 m以下采用高壓注漿，壓力控制在0.2～0.3 MPa。

6特殊情況處理

(1)注漿過(guò)程中發(fā)生串漿時(shí)，如串漿孔具備施工條件可同時(shí)進(jìn)行注漿，應(yīng)一泵一孔，否則應(yīng)將串漿的注漿孔堵塞，待注漿結(jié)束后，對(duì)串漿孔再進(jìn)行掃孔、沖洗后，繼續(xù)注漿。

(2)冒漿、漏漿時(shí)應(yīng)根據(jù)具體情況采用封堵、低壓、濃漿、限流、限量、間隙性注漿等方法進(jìn)行處理。

(3)注漿工作因故中斷，按下述原則處理：

①及早恢復(fù)注漿，否則立即進(jìn)行沖洗鉆孔，然后恢復(fù)注漿。若無(wú)法沖洗或沖洗無(wú)效，則應(yīng)進(jìn)行掃孔，然后恢復(fù)注漿。

②恢復(fù)注漿后，如注入率與中斷前相比減少很多且較短時(shí)間停止吸漿，則應(yīng)及時(shí)采取相應(yīng)調(diào)整措施。

③對(duì)吸漿量大、注漿難以結(jié)束的地段，應(yīng)采取低壓、濃漿、限流、限量、間歇性注漿或摻加速凝劑、回填等方式處理。

④如遇塌陷、淘空部位注漿量過(guò)大，應(yīng)在漿液中摻加砂礫、石粉、細(xì)砂等摻合料。

⑤注漿過(guò)程中，注漿壓力或注入率突然改變較大時(shí)，應(yīng)立即查明原因，采取相應(yīng)的技術(shù)處理措施。

7結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)多方案比選，確定對(duì)本工程人工挖孔樁樁側(cè)護(hù)壁出現(xiàn)的穿孔垮塌隱患事件，采取雙液高壓注漿固化處理技術(shù)措施，并且建立、健全了合理的安全、質(zhì)量保證體系和措施，有效地控制了孔內(nèi)地下涌水滲透、護(hù)壁穿孔垮塌現(xiàn)象的發(fā)生，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)效果。這種地基加固施工方式和工藝值得在類似工程中推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]JGJ 94-2008 建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].

[2]JGJ 79-2002、J 220-2002建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].

[作者簡(jiǎn)介]李政(1968～)，男，本科，工程師，從事基本建設(shè)管理、投資管理等工作。

【中圖分類號(hào)】TU473.1+4

【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】B

[定稿日期]2015-10-29