西南地區(qū)回填地層旋挖樁后注漿工藝施工實(shí)踐

【摘 要】南充君匯商品樓項(xiàng)目地質(zhì)條件復(fù)雜，上部回填層厚20m；基礎(chǔ)灌注樁樁徑1.0m，最大樁長30m，樁孔采用旋挖鉆機(jī)施工，成樁后通過預(yù)設(shè)注漿管對(duì)樁底和樁周進(jìn)行壓力注漿，成功地解決了樁基的承載力問題。本文簡要介紹了該工程的地質(zhì)條件、設(shè)計(jì)要求、施工程序、施工方法、施工難點(diǎn)、技術(shù)措施及所取得的效果。

【關(guān)鍵詞】南充；回填層；旋挖；灌注樁；后注漿

1、工程概況

南充君匯商品樓項(xiàng)目部分樓盤建筑在河道回填區(qū)，回填層厚20m；基礎(chǔ)采用板筏和旋挖灌注樁，成樁后采用注漿法對(duì)樁底、樁周接觸帶及地基進(jìn)行加固。2012年5月至10月期間共完成后注漿灌注樁738根。工程區(qū)地質(zhì)情況自上而下分述如下：

（1）回填層：主要由粘性土、泥巖碎塊石等組成，混有塊石；塊石含量約15%～45%，粒徑約為20mm～750mm，個(gè)別粒徑超過1m，鉆探揭露厚度15.0～20.40m。

（2）粉質(zhì)粘土層：呈可塑狀態(tài)，干強(qiáng)度中等，韌性中等。鉆探揭露厚度1.20m～11.20m，平均厚度4.91m；層頂深度0.00m～18.90m，層底深度1.60～24.00m。

（3）粉土層：濕，稍密，干強(qiáng)度低，韌性差，鉆進(jìn)過程中有塌孔現(xiàn)象；鉆探揭露厚度1.20m～6.70m，平均厚度3.02m；層頂深度2.70m～24.00m，層底深度5.50m～26.30m。

（4）基巖：泥巖，主要成分為粘土礦物，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造；強(qiáng)風(fēng)化帶巖層裂隙發(fā)育，巖芯破碎，呈薄餅狀，巖質(zhì)軟，厚度4.10m～5.90m。中風(fēng)化帶巖層裂隙較發(fā)育，巖芯較完整，呈短柱、長柱狀，巖質(zhì)較硬。

2、旋挖樁設(shè)計(jì)

因回填層較厚，設(shè)計(jì)采用樁筏基礎(chǔ)，筏板厚1.6m?；A(chǔ)灌注樁單樁設(shè)計(jì)承載力5000kN，樁徑1.0m，樁長深入中風(fēng)化巖層3.0m，最大樁長30m；鋼筋籠通常配筋，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C35。

為減少回填土產(chǎn)生的負(fù)摩阻力并提高承載力，設(shè)計(jì)對(duì)灌注樁采用了后注漿工藝。漿液通過滲入、劈裂、填充、擠密等作用，在加固地基的同時(shí)將樁體與周圍土體結(jié)合在一起；以達(dá)到減少樁底入巖深度和優(yōu)化樁徑的目的。

樁側(cè)設(shè)2根注漿管（其中1根備用），長度為距樁頂15m；樁端設(shè)2根注漿管，長度為樁頂至樁底。注漿壓力根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定。單樁注漿量根據(jù)樁徑、樁長、樁端樁側(cè)土層性質(zhì)、單樁承載力增幅等因素，按下式估算：

式中：GC ——注漿量，以水泥質(zhì)量計(jì)（t）；

、 ——分別為樁端、樁側(cè)注漿量經(jīng)驗(yàn)系數(shù)， =1.5～1.8， =0.5～0.7；

n ——樁側(cè)注漿斷面數(shù)；

d——基樁設(shè)計(jì)直徑（m）。

經(jīng)試驗(yàn)確定的注漿壓力為：終止注漿壓力樁側(cè)不小于1.5MPa，樁端不小于3MPa；注漿量樁側(cè)700kg，樁端1500kg。

3、工藝性試驗(yàn)

在南充地區(qū)旋挖樁的應(yīng)用非常少，加之地層條件的特殊性，本工程首先進(jìn)行了工藝性試驗(yàn)。選擇回填層最深的部位布孔，共完成試樁4根；試樁深度、樁徑等參數(shù)按設(shè)計(jì)要求。為滿足檢測需要，同時(shí)完成了與試樁配套的錨樁施工；錨樁的深度相應(yīng)增加，鋼筋規(guī)格提高并增加了鋼筋數(shù)量。試驗(yàn)完成后通過鉆孔取芯及靜載試驗(yàn)進(jìn)行了檢查，檢查結(jié)果表明：樁身完整密實(shí)，混凝土與基巖結(jié)合緊密；靜載試驗(yàn)達(dá)到極限承載力后累計(jì)沉降量只有幾毫米（規(guī)范允許達(dá)到40mm），施工質(zhì)量優(yōu)于設(shè)計(jì)指標(biāo)。

4、工程施工

4.1 造孔、清孔

（1）準(zhǔn)備工作

依據(jù)樁基中心軸線坐標(biāo)值，測放各樁的中心點(diǎn)和十字形控制樁，放樣偏差符合有關(guān)規(guī)范要求。鉆機(jī)就位前先平整場地。鉆機(jī)就位后校正鉆機(jī)的底座和桅桿，確保鉆進(jìn)中不產(chǎn)生位移或沉陷。

將鉆頭的中心對(duì)準(zhǔn)十字形控制樁的中心點(diǎn)，經(jīng)值班技術(shù)員校驗(yàn)無誤后方可開孔。孔深達(dá)到護(hù)筒埋設(shè)深度后用鉆機(jī)將護(hù)筒壓入其中；護(hù)筒頂部高出地面0.5m以上，護(hù)筒中心與設(shè)計(jì)樁位中心的偏差不得大于5cm。護(hù)筒采用10mm厚的鋼板制作，其內(nèi)徑比樁孔直徑大10cm～20cm，高度2m。護(hù)筒安設(shè)后，以十字形控制樁校核護(hù)筒的安設(shè)位置是否準(zhǔn)確。

（2）固壁泥漿

采用優(yōu)質(zhì)膨潤土泥漿固壁，高速攪拌機(jī)制漿。制漿時(shí)先在攪拌機(jī)中加入定量的水，再向攪拌機(jī)中加入量定的膨潤土和外加劑，攪拌5min后將泥漿放入泥漿池中膨化待用。在易塌孔部位鉆孔時(shí)在泥漿中加入正電膠改善泥漿性能。

（3）成孔施工

根據(jù)不同地層特點(diǎn)，分別選擇雙開、雙底撈砂鉆頭或硬質(zhì)合金鉆頭鉆孔，終孔深度根據(jù)設(shè)計(jì)要求的樁底入巖深度確定。從開始入巖至終孔過程中，通過取樣鑒定持力層巖性確定中風(fēng)化巖體上線，從而確定終孔深度。

在回填層內(nèi)造孔使用帶有漏水孔的雙底鉆頭，保證鉆頭在孔內(nèi)活動(dòng)時(shí)漿液能夠及時(shí)從鉆頭上部漏出，以避免孔內(nèi)形成負(fù)壓造成孔壁坍塌。因回填層孔隙較大，漏漿嚴(yán)重，此時(shí)要控制造孔速度，一般進(jìn)尺3m左右回填一到兩次，反復(fù)擠壓，穿過回填層后再正常進(jìn)尺。

對(duì)塊石集中的區(qū)域，將護(hù)桶接長至6m～8m（護(hù)桶太長會(huì)造成澆筑后起拔困難）以減少孔口坍塌。施工中對(duì)塊石粒徑大、架空嚴(yán)重的局域采用沖擊鉆輔助造孔的方式加以解決，沖擊鉆造孔穿過回填層后再用旋挖鉆機(jī)完成后續(xù)施工。施工中應(yīng)注意旋挖鉆機(jī)在孔內(nèi)活動(dòng)時(shí)動(dòng)作輕緩，避免碰觸孔壁造成上部坍塌。

在砂層和軟土層中鉆進(jìn)時(shí)鉆進(jìn)速度不要過快，并適當(dāng)增加泥漿的比重和粘度。在鉆進(jìn)過程中，隨時(shí)注意觀察鉆機(jī)測斜儀顯示的鉆孔垂直度，發(fā)現(xiàn)孔斜超標(biāo)時(shí)及時(shí)糾正。為減少塌孔，單孔的成孔施工應(yīng)盡量連續(xù)完成；成孔過程中孔內(nèi)泥漿液面不得低于地下水位。

（4）清孔

經(jīng)檢查鉆孔深度、垂直度滿足設(shè)計(jì)要求后進(jìn)行清孔。第一次清孔采用撈取法，即使用雙底撈砂鉆頭直接清除孔底殘留的鉆渣和沉淀物。導(dǎo)管下設(shè)完畢后采用置換法進(jìn)行二次清孔；二次清孔采用氣舉反循環(huán)法抽出孔底沉渣和含砂量較大的濃稠泥漿，同時(shí)注入新鮮泥漿。清孔檢驗(yàn)合格標(biāo)準(zhǔn)為孔底沉渣不大于5cm，且孔內(nèi)泥漿性能指標(biāo)滿足表1中的要求。

表1 清孔泥漿性能控制指標(biāo)

泥漿性能指標(biāo)密度（g/cm3）含砂量（%）粘度（S）

控制值≤1.15≤632-50

4.2 鋼筋籠制安

所有進(jìn)場鋼筋均需有出廠合格證，并經(jīng)抽樣送檢合格后才能使用。

鋼筋籠整體一次性制作，鋼筋連接采用雙面搭接焊，同一平面內(nèi)的接頭數(shù)不大于50%主筋根數(shù)，鋼筋籠主筋保護(hù)層厚度為50mm。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求的部位和數(shù)量在鋼筋籠上安裝樁側(cè)、樁底注漿管。樁底注漿管沿鋼筋籠圓周對(duì)稱布置，樁側(cè)注漿管在樁底注漿管間均勻布置。注漿管與鋼筋籠加勁箍牢固綁扎，綁扎的間距不大于2m。注漿管采用φ25mm鋼管制作，管壁厚度2.5mm，各節(jié)注漿管之間采用A34號(hào)無縫鋼管焊接。采用不同顏色的塑料膠帶分別做好不同注漿管路的標(biāo)識(shí)。注漿管上端高出地表不少于30cm，頂部安裝截門，防止?jié){液外流，底部超出鋼筋籠不少于20cm。

鋼筋籠下設(shè)受阻時(shí)不得強(qiáng)行下入，查明原因并處理后方可下入；必要時(shí)起拔掃孔后再進(jìn)行鋼筋龍下設(shè)。在吊放鋼筋籠過程中應(yīng)豎直緩慢下放，嚴(yán)禁撞籠、扭籠、墩籠，快到樁底時(shí)不得扭動(dòng)鋼筋籠，以免注漿管及底閥在進(jìn)入土層時(shí)受到損壞。

4.3 混凝土澆筑

采用泥漿下直升導(dǎo)管法灌注水下混凝土。二次清孔結(jié)束后澆筑設(shè)施就位并下設(shè)澆筑導(dǎo)管，儲(chǔ)存足夠的首盤混凝土后剪球開始澆筑，使用混凝土攪拌車進(jìn)行對(duì)口澆筑直至單樁澆筑完成。當(dāng)混凝土攪拌車不便入場時(shí)，采用混凝土泵輸送混凝土到現(xiàn)場，再通過儲(chǔ)料槽、溜槽和導(dǎo)管進(jìn)入孔內(nèi)。

商品混凝土到場后，先檢查混凝土的級(jí)配單及質(zhì)保書，測試坍落度，滿足要求后方可使用。澆筑過程中，導(dǎo)管埋入混凝土的深度不小于2.0m亦不大于6m?；炷吝B續(xù)灌注，灌注的樁頂標(biāo)高比設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高高出0.6m以上，但最多不超過1.5m，以保證樁頂混凝土強(qiáng)度滿足要求。

4.4 后注漿

（1）注漿管單向閥的制作與安裝

在注漿管底部設(shè)置單向注漿閥。注漿閥花管管徑與連接注漿管的套管一致，高度60cm，開孔孔徑8mm，沿軸向間距10cm～15cm，梅花型布置，共布置4排，每排4個(gè)孔。將管內(nèi)鐵屑清除干凈后，在開孔處加圖釘，然后用防水膠布、橡皮等嚴(yán)密包裹注漿管，以防止樁身混凝土水泥漿堵塞注漿管。管閥底口采用厚度不小于8mm的鋼板焊接封堵。

（2）后注漿施工要求

后注漿作業(yè)在樁身混凝土灌注完畢2天后開始，最遲在成樁30天內(nèi)完成。注漿作業(yè)點(diǎn)與成孔、成樁作業(yè)點(diǎn)之間的距離不小于10m，且該區(qū)范圍內(nèi)的混凝土灌注完成時(shí)間在2天以上。注漿順序?yàn)橄葮秱?cè)注漿，后樁端注漿，樁側(cè)樁端注漿間隔時(shí)間不宜少于2h；樁端2根注漿管如一根管注漿已達(dá)到設(shè)計(jì)量，則另一根可不再注漿。群樁注漿先外圍后內(nèi)部。

（3）開塞

開塞是后注漿施工前通過壓水試驗(yàn)檢查注漿管的貫通性，并用壓力水疏通注漿通道；是后注漿施工必不可少的重要工序，驗(yàn)證管路暢通后方可注漿。壓水量一般控制在管路暢通后0.1m3～0.25m3，暢通的標(biāo)準(zhǔn)是壓水壓力降低、水量均勻注入；開塞壓力控制在6MPa～8MPa。

（4）水泥漿配制

為使水泥漿液在持續(xù)壓力作用下既有足夠的強(qiáng)度，又能很好地起到劈裂、壓實(shí)地層的作用；漿液水灰比控制范圍為0.45～0.65。配制水泥漿液時(shí)先在攪拌機(jī)內(nèi)加足定量的水，然后邊攪拌邊加入定量的水泥，攪拌時(shí)間不少于3min，漿液中不得混有水泥結(jié)石、水泥袋等雜物。

（5）壓力注漿

確認(rèn)注漿管路暢通后即可開始?jí)毫ψ{。除粉土層外，其它地層正式注漿前采用2：1的稀漿初灌。灌漿壓力無明顯升高，灌入量達(dá)到200L后即可開始灌注標(biāo)準(zhǔn)漿液；達(dá)到以下條件之一時(shí)，注漿可結(jié)束：① 注漿總量及注漿壓力均達(dá)到設(shè)計(jì)值；② 注漿總量達(dá)到設(shè)計(jì)值的75%，且注漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)值的120%，并維持5min以上。

4.5 施工難點(diǎn)及對(duì)策

本工程的施工難點(diǎn)在于：① 在回填層內(nèi)鉆孔容易漏漿、塌孔，特別是回填層與原始地層交界的部位和大量塊石架空的部位；② 在泥巖內(nèi)鉆進(jìn)時(shí)出現(xiàn)鉆具打滑、吸鉆、糊鉆等情況，造成工效降低；③ 孔底沉渣厚度需控制在5cm范圍內(nèi)，施工技術(shù)質(zhì)量要求較高。針對(duì)施工難點(diǎn)采取的主要措施是：

（1）使用正電膠改善泥漿的固壁性能；對(duì)易塌孔的部位先使用沖擊鉆機(jī)穿透架空層，用沖擊鉆鉆頭將地層擠密后再使用旋挖鉆機(jī)施工。沖擊鉆機(jī)鉆孔時(shí)回填粘土反復(fù)擠壓，重復(fù)鉆進(jìn)，以確保上部孔壁的穩(wěn)定。

（2）在泥巖中鉆進(jìn)時(shí)，一方面采用高速切削方式鉆進(jìn)；二方面優(yōu)化鉆齒的長度、角度和布置，減少鉆頭底刃的接觸面積，增加切削能力。經(jīng)過上述改進(jìn)后泥巖中鉆進(jìn)工效顯著提高。

（3）采用旋挖鉆機(jī)初步清底后，再用氣舉反循環(huán)法徹底清孔的工藝可保證沉渣厚度符合設(shè)計(jì)要求。

5、質(zhì)量檢測

工程完工后通過靜載試驗(yàn)、鉆孔取芯、低應(yīng)變測試、聲波透射等多種檢測手段，對(duì)樁體承載力、樁身完整性、沉渣厚度、入巖情況等進(jìn)行了檢測。檢測結(jié)果表明，樁身完整密實(shí)，全部為I、II類樁（其中I類樁占80%以上），沉渣厚度小于5cm，承載力達(dá)到設(shè)計(jì)要求，工程質(zhì)量優(yōu)良。

6、結(jié)語

旋挖灌注樁具有單樁承載力大、成樁速度快、施工無噪音等優(yōu)點(diǎn)；但由于灌注樁需要在有泥漿護(hù)壁的條件下施工，因此難免樁周、樁底存在一定厚度的泥皮和沉渣，往往給樁基的承載力造成一些難以預(yù)料的不利影響，降低了灌注樁的可靠度。采用灌在注樁成樁后對(duì)樁周和樁底進(jìn)行注漿加固的方法，有效地解決了上述問題，既能保證灌注樁承載能力的充分發(fā)揮，又可減少工程量。

實(shí)踐證明，旋挖和灌注樁后注漿兩項(xiàng)先進(jìn)工藝相結(jié)合具有明顯的優(yōu)勢(shì)；首次在南充地區(qū)回填架空地層中應(yīng)用取得了良好的效果，既加快了施工進(jìn)度，又保證了工程質(zhì)量，使灌注樁的施工達(dá)到了新的水平，為灌注樁施工新技術(shù)的進(jìn)一步推廣應(yīng)用積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

作者簡介：

丁海龍：（1980.10-）男，寧夏銀川人，工程師，中國水電基礎(chǔ)局有限公司，主要從事工程施工與管理工作。