崔大勇，曹麗君，楊震*

(1.山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第五地質(zhì)大隊(山東省第五地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院),山東 泰安 271000；2.寧陽縣河道管理保護中心，山東 寧陽 271400)

0 引言

抗浮錨桿利用錨桿與砂漿或純水泥漿組成的錨固體與巖土層的黏結(jié)力作為抗浮力，其抗浮承載力大，受力均勻合理，布置靈活，施工便捷，造價相對低廉，被廣泛應(yīng)用于基底埋藏于地下水位波動線以下、有抗浮要求的建筑物的抗浮設(shè)計中[1-5]。但是，由于區(qū)域地質(zhì)差異，建筑場地地質(zhì)條件千差萬別，給錨桿施工帶來很多實際困難，特別是對于地下水位較高的巖溶發(fā)育、地下水流速較快地區(qū)，錨桿的成孔和注漿施工均面臨一定困難，如成孔過程中溶洞充填物涌出填塞鉆孔，導(dǎo)致成孔困難。注漿過程中地下水流速大，水泥砂漿(或水泥凈漿)易被鉆孔內(nèi)外地下水稀釋和沖散，導(dǎo)致注漿工作無法快速完成，往往需要多次間歇性注漿才能填塞地下溶洞和裂隙，阻斷注漿液流失通道，最終完成地下注漿[6-7]。在這種場地條件下，注漿時如何采取措施快速阻塞水泥漿液流失通道，使注漿順利進行，是保證施工質(zhì)量、提高注漿效率的關(guān)鍵[8-10]。

在泰汶地區(qū)多個巖溶發(fā)育地基高層建筑建設(shè)項目中，運用預(yù)拌干料法輔助錨桿注漿，解決了巖溶地基場地條件下抗浮錨桿注漿中的漏失問題，保證了錨桿注漿錨固體質(zhì)量，提高了注漿效率，取得了很好的經(jīng)濟效益和社會效益。本文介紹了預(yù)拌干料(水泥、砂、外加劑混合物)施工法在巖溶發(fā)育漏失場地抗浮錨桿施工中的成功運用，解決了巖溶地區(qū)錨桿注漿漏失的難題，為同等場地地質(zhì)條件下抗浮錨桿施工提供了經(jīng)驗，具有較好的示范作用和參考價值。

1 工程概況

本建筑功能為某酒店及其配套,總建筑面積約70000m2，建筑物地上共24層，中間含設(shè)備層，地下2層。地上裙房共4層。地下室為車庫及設(shè)備用房，裙房為大堂、商務(wù)中心、大宴會廳、廚房、游泳池及辦公等，標準層為客房。

擬建場地地形較平坦，起伏不大，地貌類型單一，屬沖山前洪積平原地貌單元。地層巖性由上至下依次為第四系雜填土、粉土、中砂、粉質(zhì)黏土、黏土及奧陶系泥灰?guī)r組成。該區(qū)地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育，主要發(fā)育近EW向泰山大斷裂和NW向岱道庵斷裂，均屬于第四紀活動斷裂(1)山東省魯岳資源勘查開發(fā)有限公司，泰安藍海國際大飯店巖土工程勘察報告，2010年。。

該區(qū)下伏的灰?guī)r巖溶發(fā)育，為巖溶塌陷的高易發(fā)地段[11]。

基底地層為第④層粉質(zhì)黏土，標高-9.900m，相當(dāng)于絕對標高128.200m，場區(qū)第四紀地下水位埋深1.400m，水位標高約136.00m，水位年變幅1～2m，抗浮設(shè)計水位標高為136.00m(圖1、圖2)。

1—第④層粉質(zhì)黏土；2—第⑥層中風(fēng)化泥灰?guī)r；3—溶洞，黏土充填

1—鉆孔；2—；3—地層編號；4—剖面線及編號；5—地層線及層底深度；6—粉質(zhì)黏土；7—黏土；8—全風(fēng)化泥灰?guī)r；9—中風(fēng)化泥灰?guī)r；10—溶洞，無充填；11—溶洞，黏土充填

2 施工方案

2.1 設(shè)計要求

本工程相對標高±0.000，相當(dāng)于絕對標高138.10m。地下庫底面積約5000m2，設(shè)計抗浮錨桿1011根，錨固體直徑Φ150mm，錨桿平面布置為正方形，間距2.25m×2.00m，桿體材料為1根HRB400Ф32mm鋼筋，要求錨固段嵌入第⑥層較完整泥灰?guī)r不小于3.0m，錨桿黏結(jié)錨固長度不小于6.0m，設(shè)計抗拔承載力特征值R=150kN，漿體材料用C30細石混凝土或水泥砂漿。

2.2 施工方案

成孔方案擬采用MQT-150型潛孔錘鉆機，孔底氣動潛孔錘沖擊成孔。注漿方案擬采用HJB-3型往復(fù)式灰漿泵壓力注漿。

水泥砂漿漿體材料試驗室配合比：水泥∶砂∶減水劑∶水=1∶0.78∶0.03∶0.48；水灰比0.48。

3 施工過程中的問題

3.1 成孔施工

原方案用MQT-150型潛孔錘鉆機，孔底氣動潛孔錘沖擊成孔。試成孔開孔表層第④層黏土層黏土被擾動后塑性增大，發(fā)生糊鉆、排渣不暢等狀況；鉆入第⑥層泥灰?guī)r發(fā)生高壓氣體泄漏、壓縮空氣在地下波及范圍較大，上返氣流小，不能有效排渣等。

3.2 注漿

原砂漿配合比漿液稠度過小，可泵性差，不能通過預(yù)置Ф50mm注漿管注漿?，F(xiàn)場采用Ф108mm套管水下灌漿法灌漿，時效低，勞動強度大，不能滿足工期進度要求。在巖溶發(fā)育孔段發(fā)生漏漿現(xiàn)象，漿液漏失嚴重，漿液須擴散灌滿溶洞裂隙后方繼續(xù)上返，材料消耗嚴重。

4 改進措施

4.1 成孔工藝改進

對本場地實際地質(zhì)情況進行分析，現(xiàn)基槽底已開挖至第四系黏土層(標高127.50m)，下伏奧陶系泥灰?guī)r，黏土層長期位于水位線136.00m以深，開挖后有效降水僅維持在槽底約-1.00m左右，潛孔鉆機開鉆后，黏土層經(jīng)高壓氣體與機械雙重擾動后塑性迅速增大，由可塑向流塑發(fā)展，不能形成完整保護孔壁；并形成糊鉆現(xiàn)象；奧陶系泥灰?guī)r巖溶、裂隙發(fā)育，地下水豐富，且地下水頭壓力大，水流速度快，高壓氣體泄漏嚴重，攜帶鉆粉能力降低。注漿時，地下水可攜帶灌漿材料向溶洞裂隙擴散，地下水侵入灌漿液使水泥漿液性能變差。欲實現(xiàn)錨固體灌漿必須先進行地層充填灌漿，材料消耗量大且無一定規(guī)律，造成灌漿效率低，且不能有效控制注漿量。根據(jù)該情況，決定變更孔底氣動潛孔錘成孔工藝，改為地質(zhì)鉆機合金水鉆取芯工藝，因采用了正循環(huán)回轉(zhuǎn)取芯成孔工藝，減少了對黏土層的擾動，有利于形成穩(wěn)定孔壁。同時，利用黏土層的地層造漿作用，對于巖溶、裂隙起到一定的封堵作用，對溶洞孔段可投入黏土塊，起到一定的填充效果，防止溶洞、裂隙內(nèi)部流塑泥質(zhì)充填物向孔內(nèi)流動，保證成孔質(zhì)量，減少灌漿料損耗，節(jié)約施工成本。

4.2 注漿工藝改進

對于水動力條件比較強的動力巖溶通道而言，任何漿液類材料均存在留存率低、浪費嚴重、封堵效果差等缺點，一般采取投放骨料充填通道空間，減緩地下水流速后再采取注漿封堵的治理措施。針對奧陶系泥灰?guī)r地層地下水位高、巖溶、裂隙發(fā)育、注漿液分散、漏失問題，施工方提出利用水泥凈漿壓力注漿，在漏失部位輔以預(yù)拌干料孔口填充法治理溶洞、裂隙漿液流失問題。該工法利用水泥、砂、外加劑混合干料的粗顆粒充填和水泥干料吸收水分、迅速硬固的作用，從孔口喂料漏斗填入骨料，快速封堵漏失孔段，保證水泥凈漿注漿的連續(xù)性，有效的提高了注漿工效，保證了施工質(zhì)量和工程進度[12-15]。

4.3 工藝流程

墊層施工→測量放線→鉆機定位→鉆進成孔→沖洗鉆孔→植入錨桿(預(yù)置注漿管)→注漿(水泥凈漿)→孔口填充預(yù)拌干料→連續(xù)注入水泥凈漿(同時進行孔口添加預(yù)拌干料直至孔口返出水泥漿)→靜置觀察2～4h，孔內(nèi)漿液下降則進行多次補注水泥凈漿→孔內(nèi)漿液、混合物基本穩(wěn)定后起拔注漿管→孔口補填水防水砂漿→防水防污染處理→完成(圖3)。

1—HRB400C32錨桿；2—Φ25mmPE注漿管；3—注漿管截止閥；4—鉆孔及孔徑；5—孔口標高；6—基坑降水標高；7—粉質(zhì)黏土；8—基巖標高；9—中風(fēng)化泥灰?guī)r；10—破碎、裂隙部位；11—溶洞部位；12—水泥凈漿與預(yù)拌干料混合物；13—孔底標高

4.4 工藝要點

(1)該工法主要針對地下水位高的巖溶漏失地層，對于地層完整、孔壁保持條件較好的其它地層，應(yīng)優(yōu)先選用孔底氣動潛孔錘沖擊成孔及孔底壓力注漿工藝，鉆進效率較高。

(2)成孔后鉆孔清洗的質(zhì)量關(guān)系到錨桿注漿固結(jié)體質(zhì)量，保證固結(jié)體的黏結(jié)強度和耐久性(主要是抗疲勞穩(wěn)定性)，故清孔時應(yīng)達到孔底無鉆渣，孔內(nèi)泥漿被清水徹底置換為準。若孔內(nèi)漏失嚴重，孔口長時間無返漿現(xiàn)象，說明孔內(nèi)存在較大溶洞、裂隙漏失孔段，應(yīng)增加孔口注水量，將孔底鉆渣攜帶至漏失孔段，進一步充填裂隙或利用地下水流動性擴散至鉆孔以外，保持孔底干凈。

(3)對于換漿用水，在注水泥凈漿前應(yīng)置換為自來水或純凈井水，因其與在孔口填充的預(yù)拌水泥、砂、外加劑混合干料混合后形成錨固體，相當(dāng)于拌和用水，故換漿用水對錨固體質(zhì)量有一定影響。

(4)注漿時應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗預(yù)估注漿量，在一定時間注入一定水泥凈漿后達到預(yù)估注漿量孔口仍不返漿，則可推算孔內(nèi)漿液到達巖溶漏失孔段，此時應(yīng)開始輔以孔口填充預(yù)拌水泥、砂、外加劑干料，以利用干料堵塞巖溶裂隙，保證水泥凈漿連續(xù)上返，減少漿液材料流失，提高注漿工效，降低施工成本。

(5)孔口填充干料可與孔底壓力注漿同步進行。填充干料的目的是填充巖溶裂隙，減少孔底壓力注漿漿液漏失量。同時，干料與水泥凈漿的混合，有利于提高混合物的抗水侵能力，降低因地下水侵襲導(dǎo)致的水泥膠凝材料損失，保證混合體膠結(jié)強度。因預(yù)拌干料的膠凝材料和細骨料含量與砂漿配合比相同，其與孔內(nèi)水泥凈漿混合后不降低固結(jié)體水膠比，保證錨固體強度。

(6)為促使預(yù)拌干料與水泥凈漿在孔內(nèi)充分混合均勻，提高混合物的密實度和膠結(jié)強度，可在填充干料過程中利用人工或機械方式振動錨桿桿體，混合物受到來自孔口傳遞的振動力，可起到充分混合的效果，防止骨料在下落過程中出現(xiàn)架空或出現(xiàn)干料過度堆積、混合不均現(xiàn)象，不利于水泥的水化，導(dǎo)致固結(jié)體出現(xiàn)蜂窩或固結(jié)體不均勻，從而降低了固結(jié)體強度。

(7)為使固結(jié)體與孔壁巖土層充分黏結(jié)，可根據(jù)試驗室配合比在水泥凈漿中添加適量微膨脹劑、疏水劑、早強劑、減水劑，使提高混合物抗水侵能力、提高固結(jié)體早期強度，同時固結(jié)后體積產(chǎn)生一定程度的膨脹，可使固結(jié)體與孔壁巖土層、錨桿之間結(jié)合更為緊密，增大了錨桿、錨固體與巖土層的靜摩擦力，從而提高錨桿的黏結(jié)力。

5 結(jié)語

本文給出了一種特定地質(zhì)環(huán)境條件下錨桿注漿施工的解決方案，通過變更錨桿成孔、注漿工藝，使特定條件下無法按原方案進行的施工得以正常進行，并且對材料損耗情況進行了治理，保證了施工質(zhì)量，提高了工效，降低了施工成本，具有一定的現(xiàn)實意義和推廣價值。