布袋注漿樁在路基工程的施工工藝及質(zhì)量控制

吳 正 宇

(武漢工程大學(xué)，湖北 武漢 430073)

布袋注漿樁在路基工程的施工工藝及質(zhì)量控制

吳 正 宇

(武漢工程大學(xué)，湖北 武漢 430073)

指出布袋注漿樁是軟土注漿技術(shù)和土工織物綜合應(yīng)用而成的新技術(shù)，結(jié)合某路基工程的軟基加固實(shí)例，對(duì)布袋樁的加固機(jī)理和其在路基工程軟基處理中的施工工藝及質(zhì)量控制進(jìn)行了介紹，并得出布袋注漿樁在路基工程中應(yīng)用有益的結(jié)論。

布袋注漿樁，路基工程，施工工藝，質(zhì)量控制

布袋注漿樁是土工織物和軟土注漿技術(shù)綜合應(yīng)用而成的新技術(shù)，其由注漿漿液在土工織物中硬化，形成類似圓柱狀的柱體，從而與周圍軟弱地基形成復(fù)合地基來加固軟基。其是由我國自主研發(fā)的一種新型樁基礎(chǔ)，最早由上海市隧道工程公司研制成功，于1992年通過局級(jí)技術(shù)鑒定，并在20世紀(jì)90年代初開始在國內(nèi)逐漸得到推廣應(yīng)用[1]。其適用于深厚淤泥、淤泥質(zhì)土等軟弱土層，也可用于粘性土、砂性土等[2]，并在道路、鐵路的軟土地基加固上作用明顯。

1 布袋注漿樁的加固機(jī)理

布袋注漿樁的樁體由于套裝在具有排水與隔離性能的土工織物中。土工織物—布袋可以形成所謂的排水通道，其有兩種作用：1)當(dāng)土體中存在超孔隙水壓力時(shí)，土體中的水分會(huì)被樁體擠入土工織物中，加速了土體的固結(jié)，從而使布袋注漿樁能更好地對(duì)周圍軟弱土體進(jìn)行擠密；2)當(dāng)漿液中存在多余的水分時(shí)，漿液中較稀的部分能更快的排出，從而降低了布袋內(nèi)水灰比，加速了漿液的凝固，得到高強(qiáng)度的硬化體。所以布袋注漿樁與常規(guī)的壓密注漿樁相比，具有更好的壓密效果，能更好的與周圍的軟弱土體結(jié)合，形成復(fù)合地基來加固土體。同時(shí)土工織物的隔離作用使得當(dāng)漿液對(duì)于土工織物的壓力大于土工織物周圍的被動(dòng)土壓力時(shí)，漿液體可以膨脹土工織物從而達(dá)到壓密土體的目的，并形成類似圓柱狀的硬化體，其加固原理立面示意圖見圖1。

在布袋注漿樁的成樁過程中，確保布袋各項(xiàng)指標(biāo)能夠滿足高壓注漿下不致于破裂和漿液不滲漏，并能滲水；注漿壓力應(yīng)根據(jù)加固深度和地層情況，通過計(jì)算其段落靜止土壓力初步確定，或通過現(xiàn)場試樁確定；通過套環(huán)和堵頭配合或橡皮閥進(jìn)行技術(shù)處理，保證漿液壓力在注漿過程和結(jié)束后的穩(wěn)定，確保樁體直徑和漿液不滲出。

2 工程概況

某路基工程位于深厚軟土地基，場地土層分布如下：

①雜填土：土質(zhì)以碎石及粘性土為主，層頂高程約為2.10 m～4.60 m，層厚0.20 m～2.60 m。②粉質(zhì)黏土：褐黃色、灰色，軟塑，局部流塑，含氧化鐵鐵錳質(zhì)銹斑及鐵錳質(zhì)結(jié)核，層頂高程為-17.66 m～4.17 m，層厚0.40 m～15.70 m。③淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土：灰色，流塑，飽和，層頂高程為-10.07 m～3.12 m，層厚2.30 m～20.55 m。④砂質(zhì)粉土：灰色，稍密～中密，飽和，夾薄層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，層頂高程為-29.56 m～-20.40 m，層厚2.00 m～2.10 m。⑤粉砂：褐黃色、灰色，中密～密實(shí)，飽和，局部夾薄層粘性土，層頂高程為-46.08 m～-24.70 m，層厚10.90 m～38.50 m。⑥細(xì)砂：青灰色，密實(shí)，飽和，由石英、長石、云母等礦物質(zhì)顆粒組成，局部為中砂。根據(jù)場地地質(zhì)條件,擬建建(構(gòu))筑物的基礎(chǔ)采用沖(鉆)孔灌注樁。

3 布袋注漿樁的施工工藝及其參數(shù)

3.1 施工工藝

布袋注漿樁的施工工藝主要分為：樁位放樣、鉆孔成孔、布袋注漿、成樁檢測等階段，詳見圖2，其工序如下：1)按照施工圖紙進(jìn)行樁位的放樣，并按設(shè)計(jì)要求鉆孔成孔，孔徑約為280 mm。2)土工織物按照設(shè)計(jì)的要求套在注漿管外，同時(shí)為了保證注入袋內(nèi)的漿液不從布袋兩端溢出從而在兩端用鐵絲扎緊。3)注漿管連同每隔大約90 cm就用扎繩扎牢的布袋一并放入成孔中。4)將注芯管插入注漿管中并且通過注漿泵將攪拌好的漿液注入其中，其注漿方式應(yīng)為自下而上，并且注漿量應(yīng)大于布袋套體積。

3.2 布袋注漿樁的施工參數(shù)

注漿流量一般應(yīng)在10 L/min～75 L/min，本路基工程采用的注漿流量恒定為55 L/min。注漿量用量應(yīng)根據(jù)布袋成樁后的體積計(jì)算。本路基工程布袋樁直徑0.4 m，成樁后樁徑0.45 m，樁長25 m成樁體積V=3.98 m3，所以相應(yīng)注漿量為3.98 m3。注漿布袋樁的注漿壓力必須大于地層的被動(dòng)土壓力，否則達(dá)不到布袋膨脹的目的，一般控制在0.2 MPa～0.5 MPa。

同時(shí)現(xiàn)場必須嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)的配合比拌制漿液。注漿漿液配方由水、粉煤灰(或細(xì)砂)、水泥等組成，必要時(shí)可添加膨潤土。本路基施工時(shí)為改善水泥的和易性，以提高水泥漿液的強(qiáng)度和耐久性，在制作水泥漿液時(shí)，摻入適量的外加劑，如三乙醇胺、木質(zhì)素磺酸鈣等。三乙醇胺是一種早強(qiáng)劑，可增加樁的早期強(qiáng)度。木質(zhì)素磺酸鈣主要起減水作用，能增加水泥漿的稠度，有利于泵送，摻入量為水泥用量的0.2%。

最后漿液基本性能應(yīng)達(dá)到如下標(biāo)準(zhǔn):粘度29 s～35 s，密度1.4 g/cm3～1.5 g/cm3，析水率小于3%，單軸抗壓強(qiáng)度大于2.5 MPa(齡期7 d)。試驗(yàn)室配比試驗(yàn)數(shù)據(jù):粘度31 s，水灰質(zhì)量比0.7∶1，粉煤灰45%，水泥55%，密度1.47 g/cm3，單軸抗壓強(qiáng)度2.9 MPa～3.6 MPa(齡期7 d)。

4 布袋注漿樁的質(zhì)量控制

4.1 成樁前灌注材料質(zhì)量控制

成樁前灌注材料質(zhì)量控制主要包括兩方面：原材料和攪拌。原材料主要有水泥、粉煤灰、水和外加劑PPR管或鋼管及布袋等，生產(chǎn)廠家需要提供對(duì)原材料的生產(chǎn)許可證和質(zhì)量合格檢驗(yàn)書，施工單位需要對(duì)各種原材料進(jìn)行分批次檢驗(yàn)，從而說明滿足工程應(yīng)用和相關(guān)規(guī)范要求。攪拌又可分為配料、攪拌和檢驗(yàn)，其中配料就是根據(jù)工程需要的理論配合比進(jìn)行配制適合現(xiàn)場條件的實(shí)際配合比；攪拌就是通過對(duì)現(xiàn)場攪拌站的設(shè)備性能進(jìn)行研究，為其最大攪拌量、攪拌時(shí)間等參數(shù)的控制提供依據(jù)。

4.2 成樁過程的質(zhì)量控制

布袋樁成樁過程質(zhì)量控制主要包括成孔和灌注。成孔過程，對(duì)場地整平、布點(diǎn)、打樁順序、樁位偏差和樁體垂直度等關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行質(zhì)量控制；灌注階段控制施工技術(shù)參數(shù)。

4.2.1 成孔

1)場地布點(diǎn)。對(duì)施工場地內(nèi)地上和地下管線進(jìn)行核查、拆遷和防護(hù)。清除地表植被，挖除0.3 m左右地表種植土，預(yù)留排水坡度，做好排水溝等措施。按照設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行測量放線，布置場地樁位。場地整平較好，在布點(diǎn)過程中可用石灰來作醒目標(biāo)志，但樁位中心一定要放置更能精確的標(biāo)志物，如鐵絲、鋼釬等，控制精度在1 cm內(nèi)。防止在樁機(jī)就位過程中偏差過大，造成鉆孔結(jié)束后超過允許偏差。對(duì)樁位布點(diǎn)精確控制，可有效地防止樁位偏移現(xiàn)象發(fā)生。

2)成孔垂直度。在鉆機(jī)作業(yè)前對(duì)垂直度進(jìn)行校正；開工前，對(duì)主機(jī)上附帶的垂直度刻度盤進(jìn)行校驗(yàn)，采用全站儀在調(diào)試完畢的鉆機(jī)主架上標(biāo)設(shè)立桿中心線，鉆桿前后、左右方向掛設(shè)垂球法進(jìn)行校核(掛設(shè)線繩不短于2.0 m)；施鉆過程中、結(jié)束后及時(shí)測設(shè)出偏移尺寸，及時(shí)對(duì)垂直度進(jìn)行監(jiān)控是可行的控制手段，可有效地防止樁體垂直度超標(biāo)現(xiàn)象發(fā)生。

3)控制標(biāo)準(zhǔn)。按照《客運(yùn)專線鐵路路基工程施工質(zhì)量驗(yàn)收暫行標(biāo)準(zhǔn)》(鐵建設(shè)[2005]160號(hào))要求，樁施工工程中，樁位、垂直度、有效直徑的允許偏差應(yīng)符合表1的規(guī)定。a.鉆孔傾斜度嚴(yán)格控

制在1.0%以內(nèi)，防止孔較深及樁密度大時(shí)，鉆探損壞相鄰已成樁。b.鉆孔時(shí)應(yīng)根據(jù)地層情況，采用泥漿護(hù)壁，防止塌孔、縮孔、影響成樁質(zhì)量。c.嚴(yán)格控制孔深，沉渣厚度，泥漿排放量。

表1 樁施工的允許偏差、檢驗(yàn)數(shù)量及檢驗(yàn)方法

4.2.2 灌注

1)控制注漿管、布袋、水泥等材料質(zhì)量，保證水泥漿的配比及攪拌質(zhì)量。2)采用安裝自動(dòng)記錄壓力和流量的注漿設(shè)備。3)應(yīng)貫徹“快下管，早注漿”的原則，確保成樁效果。4)成樁順序應(yīng)按“先周邊，后中間，跳樁施工”的方法，提高加固效果并防止對(duì)周邊建筑物的影響。5)灌注參數(shù)(見表2)。6)及時(shí)統(tǒng)計(jì)記錄注漿與鉆孔情況。7)現(xiàn)拌漿液時(shí)，每次必須有3次以上隨機(jī)抽樣，保證其各項(xiàng)指標(biāo)滿足要求。

表2 灌注參數(shù)一覽表

5 結(jié)語

1)布袋注漿樁，漿液在布袋內(nèi)成樁，易形成有規(guī)則的樁體，質(zhì)量可靠；土工織物中的漿液膨脹形成硬化體后，能很好的同周圍的軟弱土體結(jié)合，易形成復(fù)合地基，從而加固軟土路基。2)在存在硬夾層和軟弱層的復(fù)雜軟土地質(zhì)中，布袋注漿樁能穿過硬夾層，在其中的軟弱土層能較好的撐開土工織物，硬化后形成較規(guī)則的圓柱狀柱體，從而符合設(shè)計(jì)要求的加固軟弱層的意圖，具有明顯優(yōu)勢。3)布袋樁施工設(shè)備均為常規(guī)機(jī)具，施工設(shè)備簡單，材料來源方便，操作環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，可控性高，安全、環(huán)保，便于推廣應(yīng)用。4)漿液基本性能應(yīng)達(dá)到如下標(biāo)準(zhǔn)從而保證樁體質(zhì)量:密度1.4 g/cm3～1.5 g/cm3，單軸抗壓強(qiáng)度大于2.5 MPa(齡期7 d)，粘度在29 s～35 s，析水率小于3%。漿液試驗(yàn)室配比:水灰質(zhì)量比0.7∶1，粉煤灰45%，水泥55%；注漿壓力一般為0.2 MPa～0.5 MPa，注漿流量，一般50 L/min～75 L/min。5)布袋樁質(zhì)量控制包括成樁前灌注材料質(zhì)量控制、成樁過程質(zhì)量控制兩個(gè)階段。成樁前質(zhì)量控制含原材料和攪拌兩個(gè)方面，控制內(nèi)容主要為原材料質(zhì)量、漿液配比、漿液性能等；成樁過程質(zhì)量控制包括成孔和灌注兩個(gè)方面，控制內(nèi)容主要為樁位、樁體垂直度和有效直徑等。

[1] 上海隧道工程股份有限公司.柱狀布袋注漿工法[Z].2004.

[2] 龔曉南.有關(guān)復(fù)合地基的幾個(gè)問題[J].地基處理,2000,11(3):42-48.

[3] 李 明.布袋注漿樁在高速鐵路軟土地基加固中的應(yīng)用[J].石家莊鐵道學(xué)院學(xué)報(bào)，2006,9(3):134-137.

On construction craft of bag grouting pile in subgrade project and their quality control

WU Zheng-yu

(WuhanInstituteofTechnology,Wuhan430073,China)

The paper points out the bag grouting pile is the new technology integrating the soft soil grouting technique and the geo-textile grouting technology, combining with an instance of a roadbed engineering of soft foundation reinforcement, introduces the consolidation mechanism of the bag grouting pile and its construction craft and quality control in the soft foundation treatment on subgrade project, and achieves the conclusion of the application of the bag grouting pile in subgrade project.

bag grouting pile, subgrade project, construction craft, quality control

1009-6825(2014)03-0153-02

2013-11-05

吳正宇(1990- )，男，在讀碩士

U416.1

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