梁廣防

（廣東省飛來(lái)峽水利樞紐管理處，廣東 清遠(yuǎn) 511500）

高壓旋噴注漿在飛來(lái)峽防汛綜合樓13#缺陷樁基處理中的應(yīng)用

梁廣防

（廣東省飛來(lái)峽水利樞紐管理處，廣東 清遠(yuǎn) 511500）

結(jié)合飛來(lái)峽水利樞紐防汛生產(chǎn)調(diào)度中心綜合樓建設(shè)工程，介紹高壓旋噴注漿法在13#缺陷樁補(bǔ)強(qiáng)加固中的應(yīng)用，并利用靜載試驗(yàn)驗(yàn)證其單樁承載力是否滿足設(shè)計(jì)要求。得出高壓旋噴注漿工藝應(yīng)用于缺陷樁的補(bǔ)強(qiáng)具有經(jīng)濟(jì)適用性的結(jié)論。

高壓旋噴注漿；補(bǔ)強(qiáng)加固；靜載試驗(yàn)

飛來(lái)峽水利樞紐防汛生產(chǎn)調(diào)度中心綜合樓位于清遠(yuǎn)市新城B25#區(qū)銀泉大道東側(cè)，場(chǎng)地平坦，部分位置有溶洞。該綜合樓為框剪結(jié)構(gòu)，總建筑面積10808.6 m2，主體建筑為地下一層，地上十二層，建筑總高度為55.7m，建筑基底面積為883.3m2。根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告提供的地質(zhì)條件和設(shè)計(jì)要求，該工程樁端支承巖為微風(fēng)化泥，經(jīng)綜合考慮，施工工藝均采用沖孔灌注樁基礎(chǔ)，樁基共有38根（含塔吊基礎(chǔ)一根）。

1 基本情況

在所有樁基礎(chǔ)施工完后，按照規(guī)程規(guī)范的有關(guān)要求，根據(jù)經(jīng)相關(guān)單位審定的樁檢測(cè)方案，對(duì)樁基礎(chǔ)進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，除13#樁出現(xiàn)空樁現(xiàn)象外，其它所有樁符合設(shè)計(jì)質(zhì)量要求。

13#樁基礎(chǔ)為泥漿護(hù)壁沖孔灌注嵌巖端承樁，樁身直徑為1.00m，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，有效樁總長(zhǎng)為30.92m，樁頂高程為9.20m。據(jù)該樁臨近的2個(gè)地主勘探孔ZK1、ZK7表明該樁身缺陷段處于土（溶）洞部位，巖土層從上至下由第四系素填土、沖積土、殘積土及白堊系基巖組成。初步表明斷樁是由于溶洞漏漿所造成的。在對(duì)13#樁進(jìn)行抽芯檢測(cè)，結(jié)果顯示在13#樁22m深部出現(xiàn)空樁現(xiàn)象（如圖1、圖2所示，空樁段長(zhǎng)度約為3m）及在樁持力層40cm后出現(xiàn)2.7m長(zhǎng)的夾層溶洞（如圖3所示）。

圖1 13#樁 5號(hào)孔抽芯

圖2 13#樁 3號(hào)孔抽芯

圖3 13#樁柱狀圖

13#樁施工情況：2012年9月3日開(kāi)始沖孔作業(yè)，9月12日完成作業(yè)。在孔深23.1m時(shí)出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象，現(xiàn)場(chǎng)代表協(xié)商確定，進(jìn)行回填水泥、粘土和片石重復(fù)沖孔作業(yè)，重復(fù)沖孔長(zhǎng)度為135.5m。沖孔有效長(zhǎng)度34.2m、入巖深度1.5m、中間穿過(guò)巖層厚度7m。在注漿期間發(fā)生漏漿現(xiàn)象，設(shè)計(jì)混凝土用量為29.9m3、實(shí)際混凝土用量為376m3、超填346.1m3。從以上施工情況結(jié)合ZK1、ZK7勘探孔可見(jiàn)，該樁底下存在較大的溶洞。通過(guò)以上檢測(cè)結(jié)果及施工情況，針對(duì)13#樁初步制定兩個(gè)處理方案：

方案1：13#樁作廢，重新設(shè)置施工一條替代樁。該方案缺點(diǎn)較明顯，工期較長(zhǎng)、增加預(yù)算。由于底下存在較大的溶洞（溶洞具體情況不清楚），再次發(fā)生與13#樁同樣漏漿空樁的概率非常高。

方案2：13#樁進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，不作廢。該方案優(yōu)點(diǎn)較明顯，工期短、經(jīng)濟(jì)性較強(qiáng)，既然已成樁如果通過(guò)補(bǔ)強(qiáng)措施能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，可以使用。

方案2比方案1的經(jīng)濟(jì)性及可操作性更高，并請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)人員進(jìn)行受力驗(yàn)算。根據(jù)樁基礎(chǔ)布置圖上分析，13#樁處在軸DC交①②群樁處。13#樁在群樁內(nèi)相鄰兩邊12#樁和14#樁可以通過(guò)驗(yàn)算進(jìn)行受力分擔(dān)，故不建議對(duì)13#樁作廢樁處理，改為補(bǔ)強(qiáng)處理。經(jīng)過(guò)兩個(gè)方案對(duì)比研究，且13#樁具備補(bǔ)強(qiáng)條件，決定采用方案2，對(duì)13#樁進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理。并對(duì)13#樁在2.7m溶洞以下再抽芯鉆進(jìn)3m深，以探明基巖持力層狀況。

圖4 樁基礎(chǔ)布置圖

2 加固方法

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件、工期及造價(jià)綜合考慮，決定采用高壓旋噴注漿法對(duì)13#樁進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理。高壓旋噴注漿具備費(fèi)用低、施工工藝簡(jiǎn)單、施工進(jìn)度快、加固質(zhì)量和效果可靠等優(yōu)點(diǎn)，本次加固分為兩個(gè)階段：樁身混凝土缺陷段及樁底持力巖層巖溶段。

（1）樁身缺陷段處理：在樁中心布置1個(gè)注漿孔，采用多次高壓旋噴注漿和孔口壓漿的方法進(jìn)行加固處理，同時(shí)在樁內(nèi)布置4孔，在孔內(nèi)投入鋼筋束加勁補(bǔ)強(qiáng)。

（2）樁底持力巖層巖溶段處理：采用在樁內(nèi)鉆孔抽芯及高壓水切割清洗、高壓旋噴注漿和壓漿的方法進(jìn)行加固處理。

3 補(bǔ)強(qiáng)加固原理和工藝

(1)原理。根據(jù)綜合考慮設(shè)置5個(gè)補(bǔ)強(qiáng)孔，采用高壓旋噴注漿法對(duì)缺陷樁進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，就是采用高壓水噴射流對(duì)樁底沉渣、缺陷段的松散物及持力層中的裂隙填充物進(jìn)行旋噴切割，使其呈松散狀態(tài)，然后采用大流量的高壓清水（或稀漿）配合氣舉反循環(huán)的方法進(jìn)行清洗，將被切割破壞的剝落物（沉渣等）清出并形成空洞，然后注入高標(biāo)號(hào)水泥漿替換缺陷部位或持力層空隙中的清水，使水泥漿與混凝土體、持力層牢固膠結(jié)，起到補(bǔ)強(qiáng)加固的目的。為了保證漿液在空腔內(nèi)充分滲透，及補(bǔ)償漿液固結(jié)引起的沉縮，應(yīng)在旋噴完畢后進(jìn)行孔口壓漿，有利于漿液固結(jié)，固結(jié)體膠結(jié)更密實(shí)，強(qiáng)度更高。

(2)施工流程：補(bǔ)強(qiáng)孔定位→鉆機(jī)就位→鉆孔→插管→高壓水切割清洗、氣舉清渣→高壓旋噴注漿→孔口壓漿、投入鋼筋束→補(bǔ)漿→拔管→鉆機(jī)清潔、移位。

4 樁身缺陷段加固處理技術(shù)要求及施工步驟

(1)樁身缺陷段：-12.80～-15.80m，段長(zhǎng)3.0m；

(2)鉆孔：在樁中心布置1孔，金鋼石雙管鉆進(jìn)，孔徑為101mm，孔深為-16.30m；

(3)高壓水旋轉(zhuǎn)切割清洗：各孔均在施工段內(nèi)上下反復(fù)多次（不少于3次）高壓水切割清洗，壓力25～28MPa；

(4)高壓水泥漿旋噴注漿：在施工段內(nèi)上下反復(fù)多次（不少于4次）旋噴灌漿，注漿壓力20～25MPa；施工段應(yīng)為缺陷段上下各段長(zhǎng)不少于0.5m；

(5)孔口壓漿：孔口設(shè)置封閉式壓漿裝置，孔口壓漿壓力為1.0～2.0 MPa；

(6)注漿材料：采用水泥等級(jí)為42.5R，水泥漿水灰比為0.5～0.6；適當(dāng)摻入緩凝型減水劑，水泥漿體凝結(jié)時(shí)間不少于20h；

(7)利用原抽芯孔作為ZJK1壓漿孔，巖溶段與樁身缺陷段同時(shí)注壓漿完成后，鉆機(jī)重新掃孔至巖溶段底以下0.5m后在孔內(nèi)投入鋼筋束加勁補(bǔ)強(qiáng)，并注滿水泥漿進(jìn)行約束并結(jié)固，投鋼筋束也可與后續(xù)的孔同時(shí)進(jìn)行；

(8)ZJK1～ZJK5均為加勁補(bǔ)強(qiáng)孔，鋼筋束由2根直徑為φ36和1根直徑為φ32三級(jí)螺紋鋼筋及1根DN15的預(yù)埋注漿鋼管組成，投入至巖溶段底板以下0.5m即標(biāo)高約為-25.00m；

(9)預(yù)埋的DN15注漿鋼管底部不少于50cm的段長(zhǎng)制作成孔徑5mm的花眼作為出漿口，且底端密封，花眼采用膠布作密封處理，防止泥砂進(jìn)入；

(10)鋼筋束應(yīng)高出樁頭1.00m。

ZJK2～ZJK5鉆孔抽芯時(shí)，如樁身缺陷段混凝土仍呈松散狀，應(yīng)先對(duì)缺陷段進(jìn)行清洗高壓噴漿后再繼續(xù)下一道工序施工。

圖5 13#樁加固注漿孔平面圖

圖6 鋼筋束與注漿管大樣

5 樁端持力巖層巖溶注漿加固處理技術(shù)要求及施工步驟

(1)樁端持力巖層巖溶發(fā)育段：-21.72～-24.42，段長(zhǎng)為2.70m，施工段應(yīng)為巖溶段上下段各延長(zhǎng)不少于50cm；

(2)注漿孔鉆孔：注漿孔為ZJK2～ZJK5共4孔，孔徑為101mm，金鋼石雙管抽芯鉆進(jìn)，鉆孔深度至巖溶段底部以下0.5m，即標(biāo)高約為-25.00m；

(3)在孔內(nèi)投入鋼筋束至孔底，5個(gè)孔同時(shí)完成巖溶注漿及鋼筋束的固結(jié)；

(4)注漿壓力為1.0～2.0MPa；

(5)注漿材料：采用水泥等級(jí)為42.5R，水泥漿水灰比為0.5～0.6；適當(dāng)摻入緩凝型減水劑。

6 工程量

表1 13#樁注漿補(bǔ)強(qiáng)工程量表

7 質(zhì)量檢測(cè)

對(duì)13#樁進(jìn)行注漿加固處理完成后，利用靜載試驗(yàn)驗(yàn)證其單樁承載力是否滿足設(shè)計(jì)要求。

(1)基本數(shù)據(jù)

a) 樁身鋼筋籠主筋10根22三級(jí)螺紋鋼，設(shè)計(jì)承載力7000KN，鋼筋強(qiáng)度400MPa；

b) 樁內(nèi)采用5孔注漿加勁補(bǔ)強(qiáng)孔，每孔投入3根由2根φ36、1根φ32的三級(jí)螺紋鋼及1根直徑21.25mm，壁厚為2.75mm注漿鋼管組成的鋼筋束。

(2)計(jì)算 (采用強(qiáng)度代換理論)

樁身鋼筋強(qiáng)度：

f1=10×22×22×3.14÷4×400=1520 KN

強(qiáng)度代換：

f2=7000-1520 =5480 KN

每孔理論強(qiáng)度：

f3=5480÷5=1100 KN

每孔實(shí)際強(qiáng)度：

f4=[32×32×1+36×36×2+（21.25×21.25-18.5×18.5）]×3.14÷4×400＝1170KN

(3)計(jì)算結(jié)論

f4＞f3，所以，13#樁注漿加固后能滿足設(shè)計(jì)要求的承載力要求。

(4)補(bǔ)強(qiáng)后低應(yīng)變法檢測(cè)結(jié)果顯示滿足設(shè)計(jì)要求。

表2 13號(hào)樁身結(jié)構(gòu)完整性檢測(cè)結(jié)果表

8 結(jié)論

高壓旋噴注漿工藝噴射的漿液是以水泥為主，化學(xué)材料為輔?？筛鶕?jù)工程需要，在水泥中摻入適量的外加劑，以達(dá)到速凝、高強(qiáng)、抗凍、耐蝕和漿液不沉淀等效果。且高壓噴射注漿全套設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、占地少，能在狹窄和低矮的現(xiàn)場(chǎng)施工。本次補(bǔ)強(qiáng)作業(yè)，主要利用高壓射流的沖擊力對(duì)樁底持力層土體進(jìn)行加固，提高了樁端地基的承載力，對(duì)樁身有缺陷的部位進(jìn)行了補(bǔ)強(qiáng)，提高了樁身結(jié)構(gòu)的完整性，這種高壓旋噴注漿工藝應(yīng)用于缺陷樁的補(bǔ)強(qiáng)具有經(jīng)濟(jì)適用性。

[1]黃靖賢.高壓旋噴注漿法在缺陷樁基處理中應(yīng)用的一般原則[J].安全與環(huán)境工程，2002，9（4）：45-47.

[2]飛來(lái)峽水利樞紐防汛生產(chǎn)調(diào)度中心樁基礎(chǔ)工程[M].廣州：廣東省源天工程公司，2012.

[3]飛來(lái)峽水利樞紐防汛生產(chǎn)調(diào)度中心超前鉆勘察報(bào)告[M].廣州：廣東省建科建筑設(shè)計(jì)院，2011.

[4]裴選紅.高壓旋噴和注漿綜合技術(shù)在缺陷樁補(bǔ)強(qiáng)中的應(yīng)用[J].山西交通科技，2006，（4）：57-58.

The Application of High Pressure Jet Grouting to the 13 # Defect Pile of the Complex Building of Feilaixia Water Conservancy Project

LIANG Guang-fang
(The Administration Office of Feilaixia Water Conservancy Project of Guangdong Province, Qingyuan 511500, China)

In this paper, the author introduces the application of high pressure jet grouting to the reinforcement and strengthening of the 13# defect pile in the complex building of Feilaixia Water Conservancy Project. Based on the single pile’s bearing capacity of static load test results, the author observes that the high pressure jet grouting method used in the reinforcement and strengthening of the defect pile is economical.

high pressure jet grouting；reinforcement and strengthening；static load test

U445.55

A

1672-2841（2016）02-0013-04

2016-04-13

梁廣防，男，工程師，主要從事水工工作。