吳偉平，盧 進(jìn)，王青龍，涂志誠(chéng)，蔡 婕

（1、中鐵建工集團(tuán)有限公司 北京 100160；2、廣州地鐵集團(tuán)有限公司 廣州 510308）

0 引言

隨著我國(guó)基建事業(yè)的不斷發(fā)展，灌注樁基礎(chǔ)在建筑工程中得到了越來(lái)越多的應(yīng)用。而在巖溶地區(qū)進(jìn)行灌注樁施工過(guò)程中，有必要在施工前對(duì)灌注樁范圍內(nèi)的溶洞進(jìn)行預(yù)處理。注漿法作為灌注樁溶洞預(yù)處理方式的一種，具有原位加固、施工簡(jiǎn)單方便、對(duì)地面損害和擾動(dòng)小等特點(diǎn)，施工過(guò)程中該方法不需要大型復(fù)雜的設(shè)備，其施工技術(shù)運(yùn)用起來(lái)簡(jiǎn)單，易于操作［1］，其代表方法有采用單液水泥漿或雙液漿（水泥漿液+水玻璃漿液）的靜壓注漿法或袖閥管注漿法以及灌注水泥砂漿法，其中水泥+水玻璃漿液凝固后的結(jié)石率高，達(dá)98%以上，且結(jié)石體的早期強(qiáng)度增長(zhǎng)很快，抗壓強(qiáng)度較高，較為常用［2-4］。

1 復(fù)合灌注材料間歇注漿預(yù)處理施工技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

傳統(tǒng)的漿方法是將溶洞內(nèi)的空隙用單液水泥漿、雙液漿（水泥漿液+水玻璃漿液）或水泥砂漿充填滿(mǎn)，關(guān)鍵在于注漿材料可在短時(shí)間內(nèi)瞬間凝固，可確保漿液在一定范圍內(nèi)且不流失，以提高材料利用率，加固底層也更為穩(wěn)定［5］。但對(duì)于大型溶洞，采用單液水泥漿的注漿量太大，若溶洞內(nèi)存在流動(dòng)的地下水，注入的漿液不易于形成固結(jié)體，造成漿液隨地下水的流動(dòng)而四處跑漿，造成漿液浪費(fèi)；而雙液漿雖然凝固快，沒(méi)有跑漿問(wèn)題，但其造價(jià)較單液漿高，而且容易在溶洞中形成錐體，不能完全填充樁基礎(chǔ)范圍的溶洞。

上述缺陷極大地限制了注漿法在樁基溶洞預(yù)處理工程的應(yīng)用，間歇注漿或者摻加速凝劑解決能夠有效填充樁基礎(chǔ)范圍的溶洞［6］。本文提出的復(fù)合灌注材料間歇注漿預(yù)處理樁基溶洞施工工法，解決了樁基溶洞預(yù)處理過(guò)程中水泥用量大、漿液四處跑漿問(wèn)題，能夠有效填充樁基礎(chǔ)范圍的溶洞，相對(duì)于傳統(tǒng)施工，該工法更加高效經(jīng)濟(jì)，工程適用范圍更加廣泛，較大地提高了其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

復(fù)合灌注材料間歇注漿預(yù)處理樁基溶洞施工工法充分糅合了單液注漿法、雙液注漿法及灌注水泥砂漿法3 種常用處理方法的優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展出一種更加高效的灌注樁溶洞預(yù)處理方法，具有以下突出特點(diǎn)：

⑴可將灌注樁范圍內(nèi)大型溶洞填充成圓柱體，確保灌注樁順利施工，控制混凝土充盈系數(shù)。

⑵溶洞注漿量可控，克服了在大型溶洞中的跑漿問(wèn)題。

⑶注漿體強(qiáng)度較高，可提高灌注樁在溶洞范圍內(nèi)的側(cè)摩阻力。

⑷工法施工簡(jiǎn)便、快速，不需要太多特殊的施工機(jī)具。

2 復(fù)合灌注材料間歇注漿預(yù)處理施工技術(shù)原理

采用復(fù)合灌注材料間歇注漿預(yù)處理灌注樁范圍內(nèi)的溶洞時(shí)，砂漿灌注孔與袖閥注漿孔沿樁周均勻交替布置，布孔原則為樁徑1.0～1.4 m 的樁布孔各3 個(gè)；樁徑1.5～1.8 m 的樁布孔各4 個(gè)；樁徑2.0 m 的樁布孔各5 個(gè)。

對(duì)每個(gè)砂漿灌注孔，依次泵送砂漿至達(dá)到設(shè)計(jì)壓力，砂漿注不進(jìn)時(shí)灌注即可完成。

待砂漿具有一定強(qiáng)度后，對(duì)每個(gè)袖閥注漿孔，依次按下列工藝進(jìn)行注漿：首先在溶洞范圍內(nèi)采用袖閥管注雙液漿（水泥漿液+水玻璃漿液）1次，雙液漿快速凝固，形成環(huán)狀止水帷幕，使后續(xù)注漿加固具有可控性及可靠性；雙液漿灌注完畢后，關(guān)閉水玻璃漿閥門(mén)，提管灌注水泥漿一定時(shí)間，使得注漿管周邊范圍不會(huì)因雙液漿凝固造成封管，接著在溶洞范圍內(nèi)采用袖閥管注單液水泥漿，水泥漿緩慢凝結(jié)形成一定直徑的注漿體；最后，再在溶洞范圍內(nèi)采用袖閥管注雙液漿（水泥漿液+水玻璃漿液）1 次，通過(guò)雙液注漿的滲透、劈裂、擠密作用擴(kuò)大漿液擴(kuò)散范圍，并及時(shí)封堵注漿體內(nèi)孔隙，從而使處理效果更佳。復(fù)合灌注材料間歇注漿施工工藝原理如圖1所示。

圖1 復(fù)合灌注材料間歇注漿施工工藝原理Fig.1 Schematic of the Construction Process of Intermittent Grouting of Composite Grouting Materials

3 復(fù)合灌注材料間歇注漿預(yù)處理施工工藝

復(fù)合灌注材料間歇注漿施工工藝流程如圖2所示。

圖2 復(fù)合灌注材料間歇注漿施工工藝流程Fig.2 Flow Chart of the Construction Process of Intermittent Grouting of Composite Grouting Materials

3.1 施工準(zhǔn)備

⑴清場(chǎng)備料：平整施工場(chǎng)地清除地面障礙，當(dāng)?shù)乇磉^(guò)軟土?xí)r，應(yīng)采取防止機(jī)械失穩(wěn)的措施，備足水泥和外加劑。

⑵測(cè)量放線：按設(shè)計(jì)要求定好注漿孔、排氣孔孔位，并作出明顯標(biāo)志。

⑶機(jī)具就位：鉆機(jī)、泵機(jī)就位，安裝制漿、測(cè)漿設(shè)備，接通水路、電路和氣路，運(yùn)轉(zhuǎn)試機(jī)。

3.2 砂漿灌注孔成孔鉆孔

⑴鉆頭定位，將鉆機(jī)鉆頭定位于放線孔位處。

⑵鉆孔施工選擇采用地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔到設(shè)計(jì)深度。

⑶鉆孔孔徑一般為150 mm。

⑷對(duì)持力層中出現(xiàn)砂層等易塌孔地層，需采用泥漿護(hù)壁或套管護(hù)壁，保證鉆孔不垮孔不堵塞。

3.3 灌注砂漿

⑴為防止孔壁垮塌堵塞鉆孔，鉆孔完成便放下直徑為120 mm 的灌注導(dǎo)管，導(dǎo)管下至穩(wěn)定的土層或巖面，頂端高出地面50 cm，外側(cè)焊直徑25 mm 的鋼筋，以防止導(dǎo)管掉入孔內(nèi)。

⑵在孔口以下1.5 m 范圍內(nèi)澆注砂漿固定導(dǎo)管，防止泵送砂漿時(shí)導(dǎo)管移位。

⑶泵送砂漿時(shí)壓力控制在10 MPa，施工過(guò)程中密切觀測(cè)地表變化，如果地面產(chǎn)生裂縫和抬升，則及時(shí)降低泵送壓力及灌注量。

⑷當(dāng)達(dá)到設(shè)計(jì)壓力，注不進(jìn)時(shí)灌注即可完成。⑸灌注完成后及時(shí)用挖機(jī)拔出灌注導(dǎo)管，清洗干凈以備后用。

3.4 袖閥注漿孔成孔鉆孔

⑴砂漿具有一定強(qiáng)度后，鉆頭定位，將鉆機(jī)鉆頭定位于放線孔位處。

⑵注漿孔施工選擇采用地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔到設(shè)計(jì)深度。⑶注漿孔鉆孔孔徑一般為91 mm。

⑷對(duì)持力層中出現(xiàn)砂層等易塌孔地層，需采用泥漿護(hù)壁或套管護(hù)壁，保證鉆孔不垮孔不堵塞。

3.5 安裝袖閥管

⑴插入袖閥管，袖閥管為內(nèi)徑50 mm 的塑料管，由兩部分組成，注漿段（穿過(guò)溶洞部分）為帶有帶射漿孔的花管，注漿段以上為實(shí)管。

⑵花管每隔33 cm 鉆一組射漿孔（6～8 孔），射漿孔呈梅花形布設(shè)，其外為長(zhǎng)8 cm 的橡皮袖閥包裹。

⑶為使下管容易、避免管彎曲，下管時(shí)可在管內(nèi)注滿(mǎn)水，花管下到溶洞底，超出溶洞頂50 cm。袖閥管下端套好錐形堵頭，上端戴上保護(hù)帽。

⑷下好袖閥管后，地面以下1.0 m 內(nèi)用1∶3 水泥砂漿封堵密實(shí)，待封堵砂漿強(qiáng)度超過(guò)3 MPa。

3.6 袖閥管雙液注漿

⑴安裝雙塞密封注漿管，分段注漿，0.5～1.0 m為一段，間歇注漿，每段注漿完畢后間歇30～60 min后繼續(xù)下一段注漿，第一次雙液漿灌注完畢后，關(guān)閉水玻璃漿閥門(mén)，提管灌注水泥漿5～10 min，使得注漿管周邊范圍不會(huì)因雙液漿凝固造成封管。

⑵注漿壓力：采用1.0～2.0 MPa；注漿壓力需根據(jù)每個(gè)溶洞填充土的性質(zhì)進(jìn)行注漿壓力設(shè)計(jì)。

⑶雙液注漿配比：水泥漿液（A 液）質(zhì)量配合比為水∶水泥=1∶1，水玻璃溶液（B 液）為水玻璃原液∶水=1∶1（體積比），水玻璃波美度Be=38～43，兩種漿液A∶B=1∶1（體積比）。所用水泥漿及雙液漿配比可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工需要在配比波動(dòng)范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)配。

⑷注漿流量：按30～60 L/min控制。

3.7 袖閥管單液注漿

⑴安裝雙塞密封注漿管，分段注漿，1.0～2.0 m為一段，間歇注漿，每段注漿完畢后間歇30～60 min后繼續(xù)下一段注漿。

⑵注漿壓力：采用1.0～2.0 MPa；注漿壓力需根據(jù)每個(gè)溶洞填充土的性質(zhì)進(jìn)行注漿壓力設(shè)計(jì)。

⑶單液注漿配比：質(zhì)量配合比為水∶水泥=1∶1。

⑷注漿流量：按30～60 L/min控制。

4 復(fù)合灌注材料間歇注漿預(yù)處理施工技術(shù)的質(zhì)量保證措施

復(fù)合灌注材料間歇注漿預(yù)處理樁基溶洞施工工法可根據(jù)工程要求和當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)采用鉆孔取芯等方法進(jìn)行檢驗(yàn)，并結(jié)合灌注樁施工實(shí)際效果綜合評(píng)價(jià)加固效果［7］。施工及質(zhì)量檢查引用《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范：JGJ 79—2012》［8］和《建筑地基基礎(chǔ)施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范：GB 50202—2018》［9］的相應(yīng)條款。具體措施如下：

⑴先查明施工場(chǎng)地內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境及地下溶洞的情況以及樁基直徑及樁長(zhǎng)等情況，復(fù)核砂漿灌注孔及袖閥注漿孔的設(shè)計(jì)孔位。

⑵砂漿灌注參數(shù)及袖閥管雙、單液注漿參數(shù)應(yīng)根據(jù)土質(zhì)條件、處理要求通過(guò)試驗(yàn)或根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)確定，并在施工過(guò)程中嚴(yán)格加以控制。

⑶袖閥管雙、單液注漿施工過(guò)程中，注漿時(shí)應(yīng)注意檢查漿液初凝時(shí)間、注漿流量、壓力、提升高度、間歇時(shí)間是否符合設(shè)計(jì)要求，并且隨時(shí)做好記錄。

⑷鉆孔施工過(guò)程中，對(duì)鉆孔的孔位偏差、孔斜偏差嚴(yán)格控制。在鉆進(jìn)過(guò)程中隨時(shí)用重錘、水平尺校正鉆孔垂直度，鉆孔孔斜率小于1%。

⑸鉆孔位置與設(shè)計(jì)位置的偏差不大于50 mm。鉆孔過(guò)程及注漿施工過(guò)程中，詳細(xì)記錄實(shí)際孔位、孔深和每個(gè)鉆孔內(nèi)的地下障礙物、溶洞、涌水、漏水情況，并與巖土工程勘察報(bào)告進(jìn)行比較。

⑹施工過(guò)程中，施工中應(yīng)嚴(yán)格按照施工參數(shù)和材料用量施工，并如實(shí)做好各項(xiàng)記錄。若發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)壓力驟然下降、上升或冒漿異常時(shí)，應(yīng)查明原因并及時(shí)采取對(duì)應(yīng)措施進(jìn)行處理。

⑺每次注漿施工完畢，應(yīng)把注漿管等機(jī)具設(shè)備沖洗干凈，管內(nèi)機(jī)內(nèi)不得殘存漿液。

⑻施工中所產(chǎn)生的泥漿，應(yīng)及時(shí)處理，可將泥漿運(yùn)出或在現(xiàn)場(chǎng)短期堆放后作土方運(yùn)出。

5 工程實(shí)例

廣州市軌道交通13號(hào)線某項(xiàng)目采用鉆孔灌注樁，樁端持力層為中風(fēng)化灰?guī)r或微風(fēng)化灰?guī)r，設(shè)計(jì)為端承樁?？辈煦@孔893個(gè)，揭露到溶、土洞的鉆孔有438個(gè)，見(jiàn)洞率約49.0%，其中揭露到兩層及以上溶、土洞的101 個(gè)孔，占揭露溶洞鉆孔總數(shù)的23.1%。共揭露溶洞577 個(gè)，其中全充填溶洞162 個(gè)，占全部溶洞的28.1%；半充填溶洞220 個(gè)，占全部溶洞的38.1%；無(wú)充填溶洞195 個(gè)，占全部溶洞的33.8%。揭露的洞體中最大高度為27.80 m，最小僅0.20 m。

本項(xiàng)目的部分灌注樁溶洞采用復(fù)合灌漿材料間歇注漿預(yù)處理灌注樁溶洞技術(shù)對(duì)行了處理。以其中一條樁徑1.4 m 的灌注樁的9.0 m 高無(wú)充填溶洞為例，在樁身范圍布置砂漿灌注孔3個(gè)，孔深至溶洞底部，先灌注砂漿約38 m3后返漿。3 d 后，布置袖閥注漿孔3 個(gè)，交替進(jìn)行雙液注漿及單液注漿，注漿約17 m3后返漿，并結(jié)束注漿，注漿設(shè)備系統(tǒng)如圖3所示。采用抽芯法對(duì)灌注樁溶洞處理范圍進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果表明溶洞范圍得到了復(fù)合灌漿材料的有效充填，標(biāo)貫試驗(yàn)顯示注漿體測(cè)試標(biāo)貫擊數(shù)為15～50 擊，大于設(shè)計(jì)要求的標(biāo)貫擊數(shù)10 擊，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。預(yù)處理后，改位置進(jìn)行了灌注樁施工，施工過(guò)程順利，未出現(xiàn)漏漿或塌孔情況，混凝土充盈系數(shù)在正常范圍內(nèi)。主體結(jié)構(gòu)完工后，最后100 d 的沉降觀測(cè)結(jié)果顯示沉降速率小于0.1 mm/d，建筑物沉降已進(jìn)入穩(wěn)定階段，樁基滿(mǎn)足設(shè)計(jì)及《建筑變形測(cè)量規(guī)范：JGJ 8—2016》［10］要求。

圖3 注漿設(shè)備系統(tǒng)Fig.3 Grouting Equipment System

6 結(jié)論

⑴復(fù)合灌注材料間歇注漿法是一種新型的樁基溶洞預(yù)處理方法，該方法將灌注砂漿與袖閥管雙液注漿相結(jié)合，解決了溶洞預(yù)處理施工中常見(jiàn)的跑漿及難以有效填充等問(wèn)題。

⑵復(fù)合灌注材料間歇注漿法施工簡(jiǎn)便，注漿材料無(wú)污染，經(jīng)檢驗(yàn)該法在樁身范圍內(nèi)的溶洞填充效果良好。

⑶巖溶發(fā)育的工程場(chǎng)地，經(jīng)復(fù)合灌注材料間歇注漿法預(yù)處理后，后續(xù)灌注樁施工的安全及質(zhì)量得到提高。