布袋注漿樁施工工藝及參數(shù)確定

韓 芳 上海鐵路局滬杭鐵路客運(yùn)專線股份有限公司

近年來，復(fù)合地基理論的研究和應(yīng)用發(fā)展很快，一批新的樁型和施工工藝應(yīng)運(yùn)而生，一些設(shè)計思想也給人耳目一新的感覺。布袋注漿樁作為一種新的技術(shù)，正在被廣泛推廣使用，尤其在場地受限或互層狀軟土地層加固時更能靈活發(fā)揮其特性。

布袋注漿樁是一種軟土分層注漿技術(shù)和土工織物綜合應(yīng)用的地基加固處理新工藝，是以土工織物袋和注漿漿液形成似圓柱狀或葫蘆狀硬化體來加固土體的軟土地基加固施工工藝。該工法由鐵道第四勘察設(shè)計院首次提出，并在廣深四線研究試驗(yàn)成功。

布袋注漿樁主要特點(diǎn)為：布袋可以形成排水通道，當(dāng)土體中存在超孔隙水壓力時，土中的水分會沿著織物排出土體，注漿布袋樁形成排水通道加速了土體的固結(jié)，更有利于相鄰注漿布袋樁對土體的壓密。此外，注漿布袋在受到漿液壓力時，能將漿液中較稀的部分從布袋內(nèi)排出，降低了布袋內(nèi)水灰比，從而加速凝固，得到高密度、高強(qiáng)度的硬化體。漿液在布袋內(nèi)的壓力大于布袋周圍的被動土壓力，布袋的隔離作用使得漿液體得以通過膨脹布袋達(dá)到壓密土體的目的，并形成較規(guī)則的注漿體。即使使用強(qiáng)度較低的漿液，由于布袋的抗拉強(qiáng)度較高，也能使注漿布袋樁起到加筋土體的作用，在軟弱地層中，注漿布袋樁增加了土體的穩(wěn)定性。

1 工程概況及試樁目的

滬杭客專莘莊至上海南聯(lián)絡(luò)線工程施工里程為DK0+000-DK7+849.5，全長7849.5 m，均為軟土路基，采用布袋注漿樁進(jìn)行地基加固。布袋注漿樁樁徑0.4 m，加固深度10～12 m，間距1.2 m，按正方形布置，設(shè)計要求水泥土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于1 MPa。通過試樁確定施工地段樁體注漿壓力、注漿量、注漿管提升速度等工藝參數(shù)，試樁施工中加強(qiáng)對既有線的變形監(jiān)測，確定施工對既有線的影響，采取有力措施保證既有線的運(yùn)營安全，用以指導(dǎo)下一步布袋注漿樁的正式施工。

2 試樁技術(shù)參數(shù)要求

（1）試樁地點(diǎn)：DK0+000-DK7+849.5每隔300 m 與既有線最近的一根樁。

（2） 每米注漿量：120 L，125 L，130 L。

（3）開孔直徑：100 mm，110 mm。

（4）注漿速度：50 L/min，60 L/min，707 L/min，75 L/min。

（5）注漿壓力：0.2 MPa，0.3 MPa，0.4 MPa。

（6）水灰比：1.0:0.75:0.65（水：水泥：粉煤灰），試樁過程中根據(jù)實(shí)際情況可加入適量的外加劑，摻入量為水泥用量的2%，以改善水泥漿液的性能。

（7）試樁數(shù)量：22 根。

（8）鉆機(jī)及灰漿泵類型：地質(zhì)鉆機(jī)和灰漿液壓泵。

3 布袋注漿樁施工工藝

布袋注漿樁施工工藝流程分為：鉆機(jī)成孔→制漿（將水泥、粉煤灰與水置于攪拌筒內(nèi)拌和、攪拌貯漿）→注漿（漿液通過液壓泵壓入注漿管）→布袋膨脹成樁。

（1）成孔：布袋注漿樁采用GY-150B 型泵機(jī)一體式工程鉆機(jī)成孔，鉆機(jī)高度約3.0 m，寬度1 m，長度1.2 m，開孔直徑分 Φ370 mm、Φ300 mm、Φ200 mm3種，鉆桿1.5 m 一節(jié)，鉆孔深度為設(shè)計孔深，垂直度偏差小于1%,成孔時間約45 min。

（2）漿液拌制：水泥是布袋注漿樁漿液的主要成分，采用42.5 級普通硅酸鹽水泥，為選取最佳效果，水灰比選取三種，分別為：1:0.75:0.65、1:0.8:0.65、1:0.65:0.55（水、水泥、粉煤灰），使用灰漿攪拌機(jī)拌制均勻。制備好的水泥漿在1h 內(nèi)注漿完成，漿液在灰漿攪拌機(jī)中要不斷攪拌。

（3）布袋綁扎、下放：布帶選用Φ400 mm 卷筒型尼龍纖維袋，鉆機(jī)成孔后及時下放套有布袋的注漿管，第一節(jié)注漿管連同綁好的布袋放入后，用鉆機(jī)懸吊進(jìn)行第二節(jié)接長，依次進(jìn)行，管子連接要緊密，直至布袋下放到設(shè)計樁底，注漿管上端露出地面0.5 m 以上。布袋按照設(shè)計注漿長度套在注漿管上，布袋的底部用細(xì)鐵絲綁扎兩道，以免泄?jié){，中部每隔0.5 m 左右用鐵絲扎緊，上端綁扎位置在設(shè)計樁頂0.5 m 以上，用14#鐵絲將其和塑料套環(huán)扎牢。塑料套環(huán)套在注漿管上，與注漿管能相對滑動，在注漿完畢后，保證注漿管能順利拔出已經(jīng)撐開的布袋，同時，在帶眼管節(jié)下端套有的塑料堵頭會將塑料套環(huán)堵塞住，避免注入的漿液外溢。注漿管起到注漿通道和布袋導(dǎo)向撐的作用。

（4）注漿管由 Φ40 mm，壁厚 3 mm鋼管組成，分為標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)和帶眼管節(jié)。標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)長度為1.5 m，管節(jié)間以絲扣連接；帶眼管節(jié)長0.8 m，管壁鉆有孔徑Φ20 mm，間距100 mm 的注漿孔眼，呈梅花狀布置，管節(jié)底口封端并套有塑料堵頭。帶眼管節(jié)與標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)以絲扣連接，安裝在注漿管底端，漿液從帶眼管節(jié)的孔眼中噴出注入布袋。

（5）注漿：制備好的水泥漿液不得離析，水泥漿從灰漿攪拌機(jī)中倒入儲料斗中時，經(jīng)由孔徑3 mm 孔篩過濾，清除雜物。采用灰漿液泵，經(jīng)膠管與儲料斗、注漿管連接，開動灰漿泵注漿。注漿速度保持在50-75 L/min，注漿壓力保持在0.2-0.6 MPa，試樁過程中采用了注漿管插到底直接注漿和注漿管邊拔邊注漿兩種方法。

（6）拔管：按照邊拔邊注漿的方法時，每延米注漿量達(dá)到不小于125 L 時開始緩慢拔管進(jìn)行下一節(jié)注漿。拔管過程中，如果壓力低于0.2 MPa 停止拔管，當(dāng)壓力達(dá)到0.2-0.6 MPa，持續(xù)1 min 再緩慢拔管，推算布袋已充滿漿液，即可停止注漿。按照注漿管直接插到底注漿的方法時，壓力保持在0.2-0.6 MPa，直接注漿到布袋已充滿，即可停止注漿。

（7）補(bǔ)漿：每根樁注漿完成后，在間隔1 h 左右進(jìn)行補(bǔ)漿，根據(jù)試樁情況，水灰比越小，補(bǔ)漿量和補(bǔ)漿次數(shù)越少，補(bǔ)漿次數(shù)一般為1-3 次。

（8）清洗注漿管移位進(jìn)入下一樁位。

4 成樁質(zhì)量檢驗(yàn)

布袋注漿樁設(shè)計檢測要求為：①成樁7d 后，垂直鉆孔取芯檢測，觀察完整性、均勻性，水泥結(jié)石7 d 強(qiáng)度不小于2.4 MPa，漿液結(jié)石率不小于75%；②布袋樁單樁承載力不小于100 kN。

5 工藝參數(shù)確定

經(jīng)過不同配合比、不同直徑鉆頭的施工，結(jié)合成樁效果及第三方檢測報告結(jié)果，得出如下結(jié)論：

5.1 水灰比的對比結(jié)果

經(jīng)比較選用水灰比1:0.8:0.65 比較合適，選用不同水灰比優(yōu)缺對比詳見表1。

表1 不同水灰比優(yōu)缺對比表

5.2 鉆頭的選擇

經(jīng)比較，Φ200 mm 鉆頭的成樁效果很差，水泥漿用量明顯不能達(dá)到不少于125 L/m 的設(shè)計要求，故不予采用，Φ300 mm 鉆頭成樁效果好，取芯完整性、單樁承載力、水泥漿用量都能符合設(shè)計要求。Φ370 mm 鉆頭成樁效果好，取芯完整性、單樁承載力都能符合設(shè)計要求，但水泥漿用量太大。

故選擇Φ300 mm 鉆頭比較合適。

5.3 壓漿形式的選擇

本次試驗(yàn)采用了注漿管插到底直接注漿和注漿管邊拔邊注漿兩種方法，注漿壓力都保持在0.2-0.6 MPa，從鉆芯取樣的效果和用漿量兩方面來看，由于管壁鉆有孔徑Φ20 mm，間距100 mm 的注漿孔眼，兩種方法效果差別不是很大，考慮到施工功效，選擇注漿管插到底直接注漿（施工工藝參數(shù)詳見表2）。

表2 直接注漿施工工藝參數(shù)表

6 結(jié)束語

布袋注漿樁施工造價較低,成樁效果好,所用的材料、機(jī)械設(shè)備均為常規(guī)材料和設(shè)備,施工便利,故極具推廣價值。滬杭客專首次在莘莊至上海南聯(lián)絡(luò)線路基段的運(yùn)用, 做了大量的調(diào)查研究和充分的準(zhǔn)備工作，保證了試樁的圓滿成功。獲得了施工地段樁體注漿壓力、注漿量、注漿管提升速度等工藝參數(shù)，并在試樁施工中加強(qiáng)對既有線的變形監(jiān)測，掌握了施工對既有線的影響情況等，為下一步布袋注漿樁的正式施工提供了依據(jù)，為后期全面開展施工提供了經(jīng)驗(yàn)和借鑒。