洪俊財(cái)

（保利長大工程有限公司，廣東 惠州510599）

0 引 言

華南石灰?guī)r地區(qū)，地質(zhì)情況十分復(fù)雜，多屬于溶洞發(fā)育地區(qū)。巖溶地區(qū)的地質(zhì)條件復(fù)雜，溶洞、溶溝、溶隙、石芽等十分發(fā)育，基巖面埋深不一，起伏較大，無規(guī)律性；另外巖土工程勘察工作的局限性，對大直徑樁橫截面范圍內(nèi)的地質(zhì)情況無法完全摸清，有時(shí)出現(xiàn)實(shí)際施工揭露的地質(zhì)情況與勘察資料不符的現(xiàn)象，往往在工程樁竣工驗(yàn)收時(shí)，發(fā)現(xiàn)樁體混凝土離析、斷樁夾泥或樁底沉渣超過設(shè)計(jì)允許值，樁底存在軟弱夾層或溶洞、溶蝕溝槽等，樁體強(qiáng)度或樁端持力巖層無法滿足設(shè)計(jì)要求。為確保工程質(zhì)量，保證主體工程安全，必須對樁體混凝土離析、斷樁夾泥或樁底沉渣超過設(shè)計(jì)允許值、樁底存在軟弱夾層或溶洞、溶蝕溝槽等的缺陷樁進(jìn)行加固處理。本文結(jié)合在深圳某高速清水路高架橋樁基樁底溶洞處理實(shí)踐中，應(yīng)用高壓噴射注漿工藝對缺陷樁底進(jìn)行處理是一個(gè)可行的方法，并取得了較好的效果，為其他類似工程提供借鑒和參考[1]。

1 工程概況及設(shè)計(jì)參數(shù)

清水路高架橋?yàn)槿L29×30 m，上部結(jié)構(gòu)為預(yù)制箱梁簡支橋面連續(xù)，下部結(jié)構(gòu)為2×200 cm 樁基礎(chǔ)+ 承臺+ 花瓶墩身+ 蓋梁形式。樁基設(shè)計(jì)類型為摩擦樁或端承樁。

設(shè)計(jì)圖紙明確樁基若為摩擦樁設(shè)計(jì)，澆筑樁基混凝土前樁底沉渣厚度要求小于10 cm，要求地質(zhì)符合率80%以上；若為端承樁設(shè)計(jì)，澆筑樁基混凝土前樁底沉渣厚度要求小于5 cm，樁端中風(fēng)化或微風(fēng)化巖石飽和，單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值不小于20 MPa，樁基嵌入基巖深度不小于1.5D。

1.1 地質(zhì)情況

清水路高架橋右幅11# 墩共有樁基2 根。樁基均為樁徑2.0 m，設(shè)計(jì)為端承樁，設(shè)計(jì)樁底持力層基巖為微風(fēng)化灰?guī)r。其中右幅11#-3 樁基0～5.0 m 為雜填土：雜色稍濕，壓實(shí)，主要成份為碎石及粉質(zhì)黏土及人工填土；5.0～9.0 m 為中砂：淺黃色，飽和，稍密，級配較好，夾有少量黏性土；9～23.0 m 強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖：褐灰色，風(fēng)化裂隙很發(fā)育，巖芯呈碎塊及塊狀，巖質(zhì)極軟，敲擊易碎，局部夾有半巖半土狀，遇水軟化，飽水崩解；23.0～30.4 m 粉質(zhì)黏土：黑褐鈀，稍濕，硬塑，黏性一般，可見局部夾有未風(fēng)化完全原巖，巖質(zhì)較軟，敲擊易碎。30.4～32.0 m 中風(fēng)化灰?guī)r：灰-深灰色、灰白色，砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖芯多呈短柱狀，節(jié)理面可見黃鐵礦化、硅、鈣質(zhì)膠結(jié)，巖質(zhì)較硬，錘擊聲脆。節(jié)長大于10 cm 碉約占80%，巖芯完整。32.0～41.7 m 微風(fēng)化灰?guī)r：灰白色，粒屑結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖芯完整，呈短柱狀為主，巖質(zhì)較硬，節(jié)長大于10 cm 的巖芯約90%?？梢姽?jié)理面有鐵錳侵染及溶蝕現(xiàn)象。設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高分別為7.6 m，樁頂標(biāo)高38.9 m，樁長為31.3 m。

1.2 樁的缺陷

在11#-3 樁基施工完后進(jìn)行附近樁基施工時(shí)發(fā)生多次溶洞漏漿，為進(jìn)一步了解地質(zhì)情況，對周邊區(qū)域進(jìn)行地質(zhì)掃描。根擾CT 試驗(yàn)檢測報(bào)告發(fā)現(xiàn)11#-3樁底持力層出現(xiàn)溶洞，持力層不符合設(shè)計(jì)要求，地質(zhì)掃描結(jié)果見圖1。

圖1 右幅11# 墩樁基CT 圖

為進(jìn)一步驗(yàn)證地質(zhì)CT 試驗(yàn)檢測結(jié)果對樁基進(jìn)行鉆孔抽芯檢驗(yàn)，抽芯孔位按等邊三角形布置，孔位距離樁中心50 cm，孔位布置示意見圖2。

圖2 右幅11#-3 樁基抽芯孔布置圖（單位：cm）

抽芯深度按樁底高程以下3 d 持力層進(jìn)行控制，11#-3 樁基設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高7.6 m，樁長31.3 m，抽芯長度37.3 m。

抽芯結(jié)果顯示：1# 孔和2# 孔均未見溶洞；3# 孔距樁頂31.81 m-33.27 m 存在溶洞，洞內(nèi)全填充，具體見圖3、圖4。

2 處理方案

根據(jù)抽芯結(jié)果顯示，右幅11#-3 樁基樁底持力層部分出現(xiàn)溶洞，為了彌補(bǔ)由于地質(zhì)原因造成的質(zhì)量安全隱患，保證結(jié)構(gòu)的安全性能和使用功能，對樁基底部持力層范圍內(nèi)的溶洞進(jìn)行注漿加固處理。為了保證注漿的有效填充性和加固體的固結(jié)強(qiáng)度要求，本方案設(shè)計(jì)采用高壓洗孔→高壓旋噴注漿→靜壓注濃漿→終凝前補(bǔ)漿相結(jié)合的施工方法。利用抽芯孔對樁底進(jìn)行高壓清洗，清洗干凈后先旋噴注漿后靜壓注濃水泥漿；最后在水泥漿液終凝前輪流對各孔口進(jìn)行補(bǔ)漿。

圖3 右幅11#-3 樁基1# 孔、2# 孔芯樣圖

圖4 右幅11#-3 樁基3# 孔芯樣圖

施工目標(biāo)：在樁底持力層經(jīng)注漿處理后，在處理段內(nèi)填充滿水泥漿固結(jié)體，固結(jié)體膠結(jié)緊密，與基巖接觸緊密，試件抗壓強(qiáng)度（齡期7 d）達(dá)到30 MPa，從而提高持力巖層的完整性，并滿足設(shè)計(jì)要求的樁底持力層強(qiáng)度大于15 MPa 要求。

2.1 加固工藝

根據(jù)抽芯鉆孔情況，3 個(gè)孔有2 個(gè)未見溶洞，只有3# 孔顯示存在溶洞。為保證壓漿加固效果，必須保證孔底間能夠相互聯(lián)通，在利用現(xiàn)有的3 個(gè)抽芯孔的基礎(chǔ)上，新增加2 個(gè)鉆孔至樁底標(biāo)高以下6.0 m處，新增4#、5# 孔設(shè)置在3# 孔附近。增加鉆孔位置布置見圖5。

圖5 右幅11#-3 樁基增加鉆孔布置圖（單位：cm）

（1）注漿孔的鉆孔

本次加固處理采用鉆頭直徑101 mm 地質(zhì)鉆機(jī)。終孔深度為鉆至現(xiàn)有孔位底部以下6.0 m（3 d 持力層）。鉆孔時(shí),準(zhǔn)確記錄孔位的巖性、填充物、漏水、連通、鉆進(jìn)速度等情況。

（2）埋設(shè)孔口壓漿裝置

將樁頂表面雜物清理干凈，采用水泥砂漿在孔口埋設(shè)直徑91 mm 孔口管和止?jié){閥門作為孔口封閉壓漿裝置, 待砂漿強(qiáng)度滿足孔口高壓憋漿施工要求后，方可進(jìn)入下道工序。

（3）高壓清水清洗

鉆孔底部采用氣舉反循環(huán)清渣，清洗，孔內(nèi)采用高壓注漿泵產(chǎn)生的高壓水射流對孔內(nèi)的殘留物、樁底溶洞填充物進(jìn)行高壓清水切割攪動，采用高壓力（25～30 MPa）、慢轉(zhuǎn)速（5～10 r/min）、慢提升（5～10 cm/min）等措施多次反復(fù)沖洗，直至返漿為清水為止。

（4）注漿漿液及配合比水泥漿

采用機(jī)械拌合，水泥采用P.042.5 普通硅酸鹽水泥,注漿的強(qiáng)度要求不小于C30,現(xiàn)場水泥漿按水灰比0.7∶1 進(jìn)行控制，為保證孔底壓漿效果，在水泥漿中加入適量早強(qiáng)劑及壓漿劑，壓漿劑具有微膨脹性，對孔底溶洞填充效果較好，適量早強(qiáng)劑。

如壓漿過程中漿液流動性大，可適當(dāng)降低水膠比，適當(dāng)摻入外加劑。樁基注漿終止標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)采用注漿壓力進(jìn)行控制，當(dāng)注漿壓力大于2 MPa 并持荷3 min，注意觀察孔內(nèi)漿液稠度，當(dāng)孔內(nèi)漿液溢出時(shí)達(dá)到配置漿液稠度方可停止注漿。

高壓旋噴注漿施工采用ZJB- 45 型高壓注漿泵進(jìn)行旋噴注漿。注漿時(shí)采用其中一個(gè)孔作為注漿孔，其余孔作為出氣孔進(jìn)行注漿，每個(gè)孔循環(huán)一次。保證在該區(qū)段內(nèi)多次反復(fù)進(jìn)行旋噴注漿。

終凝前補(bǔ)漿：孔內(nèi)壓漿結(jié)束后,隨時(shí)觀察水泥漿漿液的凝固情況，在水泥漿終凝前輪流對每個(gè)孔口進(jìn)行補(bǔ)漿,消除漿液凝固過程中的回縮，直至所有孔口漿液滿漿。

3 質(zhì)量保證措施

孔洞注漿施工時(shí)，在孔內(nèi)注濃漿及孔口憋壓漿時(shí),漿液應(yīng)根據(jù)施工實(shí)際情況可摻入減水劑。

孔洞長時(shí)間注漿無法提升壓力或孔口不返漿時(shí),應(yīng)采用降低流量、間歇灌注、加濃漿液等方法，為保證固結(jié)體強(qiáng)度好，施工操作難度一般不采取摻加速凝劑。

孔洞處理完成待漿液初凝后，選擇1～2 孔進(jìn)行掃孔鉆進(jìn)，目的是判斷漿液的充填情況是否飽滿,若充填不飽滿則進(jìn)行再次壓漿，直至充填飽滿為止,最后對注漿孔進(jìn)行濃水泥漿封孔。

4 處理效果檢測

注漿完成28 d 對樁基再次進(jìn)行抽芯檢測，根據(jù)芯樣顯示注漿效果飽滿，截取芯樣進(jìn)行硬度檢測，抗壓強(qiáng)度33.0 MPa（見圖6）。滿足設(shè)計(jì)要求。

圖6 右幅11#-3 樁基補(bǔ)強(qiáng)后檢測芯樣圖

5 結(jié) 語

對復(fù)雜巖溶區(qū)的灌注樁的缺陷樁的處理，采用高壓噴射注漿法是可行的，不但施工簡便，而且工期短、造價(jià)低、質(zhì)量有保證。

在復(fù)雜巖溶區(qū)的沖孔灌注樁的質(zhì)量檢測，應(yīng)采取多種檢測方法進(jìn)行比對和綜合分析，以免誤判而引發(fā)不必要工程事故。