聯(lián)合工藝處理灌注樁樁端沉渣及持力層溶洞的應(yīng)用探討

邱興云

[摘要]探討高壓旋噴與靜壓注漿聯(lián)合處理灌注樁樁端沉渣及持力層溶洞的工藝機(jī)理，結(jié)合工程實(shí)例，討論存在的問(wèn)題。

[關(guān)鍵詞]高壓旋噴 靜壓注漿 聯(lián)合工藝 工藝機(jī)理 工程實(shí)例 探討

[中圖分類(lèi)號(hào)] P611 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號(hào)] 1000-405X（2015）-8-427-2

1前言

無(wú)論是鉆孔灌注樁，還是沖孔灌注樁，如果其樁端沉渣超出了設(shè)計(jì)允許范圍及持力層范圍內(nèi)有溶洞，就必須進(jìn)行處理，然后方能投入正常使用。比較常用的處理方法有：①高壓旋噴法、②靜壓注漿法、③風(fēng)力清孔后注水泥漿法等。采用單一方法處理樁端沉渣

或持力層溶洞，效果往往不十分理想，實(shí)踐證明，采用綜合處理方法較為成功，但也存在處理效果不佳達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的情況。

2高壓旋噴與靜壓注漿聯(lián)合工藝

2.1聯(lián)合工藝機(jī)理

對(duì)于灌注樁，由于在成孔過(guò)程中加入大量泥漿進(jìn)行護(hù)壁及清渣，且泥漿的濃度較高，在灌注砼后其殘留的沉渣與泥漿往往結(jié)為一體，類(lèi)似于角礫質(zhì)土。經(jīng)鉆孔取芯，見(jiàn)沉渣與泥膠結(jié)緊密，芯呈柱狀，常呈硬塑狀，同時(shí)在灰?guī)r地區(qū)，持力層范圍內(nèi)可能存在溶洞。如果采用單一的高壓旋噴法，對(duì)較大直徑的樁，很難獲得理想的效果，況且，用旋噴處理后，水泥漿液與沉渣、泥混合一體，其固結(jié)物的強(qiáng)度往往達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。如采用單一的靜壓注漿，也難達(dá)到理想的處理效果。為此，可采用兩者相結(jié)合的方法。

在處理樁端沉渣或持力層范圍內(nèi)的溶洞時(shí)，利用高壓清水旋噴射流將沉渣或溶洞內(nèi)的充填物進(jìn)行切割、分離，經(jīng)較長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)沖切，高壓水影響范圍擴(kuò)大，使泥與沉渣分離開(kāi)來(lái)。通過(guò)孔口返水，將顆粒較小的沉渣與泥一同帶出孔外，而顆粒較粗的則留在樁端或溶洞內(nèi)。如此反復(fù)多次，在樁端形成一個(gè)較大的空洞，然后采用高壓旋噴和靜壓注漿相結(jié)合的注漿法，對(duì)清孔后的所有空洞、孔隙進(jìn)行充填置換固結(jié)，以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)樁身強(qiáng)度及基底承載力的要求。重復(fù)多次施壓，可以防止旋噴灌漿漿液的收縮以及增加灌注部位的密實(shí)度。

2.2聯(lián)合法設(shè)計(jì)與施工

2.2.1設(shè)計(jì)方法

結(jié)合近年來(lái)處理沉渣或溶洞的經(jīng)驗(yàn)，作如下設(shè)計(jì)：

（1）利用原抽芯鉆孔或增補(bǔ)鉆孔；

（2）采用清水作為高壓旋噴的介質(zhì)，利用高壓水流所產(chǎn)生的沖擊力將沉渣或溶洞充填物切割、沖散。旋噴壓力為25～35 MPa；旋噴提升速度10～15cm/min；旋噴旋轉(zhuǎn)速度20～40r/min；旋噴噴射方向繞軸線(xiàn)水平方向360度范圍內(nèi)；

（3）用水泥漿對(duì)清孔后的樁端空洞、溶洞及鉆孔進(jìn)行灌注回填，靜壓灌注壓力為3.0～3.5 MPa；

（4）采用P.O42.5R水泥，應(yīng)經(jīng)過(guò)試驗(yàn)及過(guò)篩的余量

不大于15%，漿液攪拌后不得超過(guò)2小時(shí)。旋噴注漿時(shí)水灰比采用1：1～1.2：1，靜壓注漿時(shí)水灰比采用0.5：1～0.8：1。

2.2.2施工工藝

（1）核對(duì)孔位。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙及檢測(cè)報(bào)告檢查核對(duì)樁基原有抽芯鉆孔，做出標(biāo)記并編號(hào)。

（2）高壓旋噴機(jī)就位。旋噴鉆機(jī)就位后，必須使鉆機(jī)處于水平狀態(tài)，且固定牢固，垂直對(duì)準(zhǔn)原抽芯鉆孔的中心位置。

（3）高壓旋噴清孔。在插管過(guò)程中，用透明膠帶封住噴嘴防止管外泥砂或管內(nèi)泥漿小塊堵塞噴嘴，下至設(shè)計(jì)深度后由下而上噴射清水，多次重復(fù)，直至孔口冒出清水。

（4）高壓注漿作業(yè)。噴嘴插入設(shè)計(jì)深度后，由下而上按設(shè)計(jì)要求的施工參數(shù)進(jìn)行噴射作業(yè)，應(yīng)注意檢查漿液初噴時(shí)間、漿液流量、壓力、旋轉(zhuǎn)和提升速度等參數(shù)，如有故障及時(shí)排除。

（5）靜壓注漿。下入注漿管，安裝止?jié){塞，進(jìn)行壓密注漿，直至達(dá)到設(shè)計(jì)的注漿壓力。

清孔時(shí)，如一次清孔效果較差，可重復(fù)步驟③多次，達(dá)到理想的清孔效果為止。

2.2.3工藝要求

（1）鉆孔傾斜度不得大于1%，樁位偏差≤1cm；

（2）高壓旋噴清孔時(shí)，水壓力一定要大，水壓越大，效果越好。清孔時(shí)間要充足；

（3）每根樁上，要等到所有的鉆孔清洗完畢，并保證每個(gè)鉆孔內(nèi)不再有沉渣后，方可灌注水泥漿；

（4）灌注水泥漿時(shí)，中途盡量不要提升導(dǎo)管，見(jiàn)孔口有濃水泥砂漿返出后，可進(jìn)一步加壓灌注，達(dá)到設(shè)計(jì)要求后方可拔出導(dǎo)管；

（5）制成的水泥砂漿若超過(guò)2小時(shí)仍未灌注的應(yīng)廢棄，以保證水泥漿質(zhì)量。

3工程實(shí)例

3.1概述

韶關(guān)市某小區(qū)7#、8#住宅樓，為擬建18層鋼筋砼框架結(jié)構(gòu)建筑，其基礎(chǔ)設(shè)計(jì)采用沖孔灌注樁基礎(chǔ)，樁徑1500mm，共設(shè)計(jì)43根樁。

根據(jù)韶關(guān)市某質(zhì)量檢測(cè)中心提供的檢測(cè)結(jié)果資料，所檢測(cè)的29根樁中有25根樁均存在不同程度的樁端沉渣或持力層缺陷，設(shè)計(jì)要求對(duì)缺陷樁進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固處理。經(jīng)多種方案的分析、對(duì)比，決定采用高壓旋噴與靜壓注漿聯(lián)合工藝進(jìn)行處理。

3.2方案設(shè)計(jì)與施工

（1）原樁基檢測(cè)抽芯孔，樁基每樁3孔，鉆孔深度進(jìn)入穩(wěn)定基巖層5.0m；

（2）高壓旋噴水壓力為25～35 MPa MPa，單次清孔時(shí)間3小時(shí)；

（3）高壓旋噴注漿加固處理范圍為從樁端軟弱層（溶洞）底下0.5m至樁端松散部位或樁身缺陷部位以上0.5m，采用P.O42.5R水泥，水灰比采用1：1～1.2：1；

（4）靜壓注漿采用P.O42.5R水泥，水灰比采用10.5：1～0.8：1，壓力為3.0～3.5 Mpa。

通過(guò)上述方法處理后，在樁端形成一個(gè)純水泥漿或細(xì)石砼固結(jié)體，充填于原充填物的位置，類(lèi)似于接樁，高強(qiáng)度的純水泥漿固結(jié)體將樁端與基巖連接起來(lái)，以此來(lái)提高灌注樁的承載力，減少其沉降量，從而達(dá)到樁基處理目的。

3.3處理效果評(píng)述

處理完后，經(jīng)質(zhì)檢單位在處理的每根樁樁身上隨機(jī)布置兩個(gè)抽芯鉆孔，對(duì)樁端沉渣或持力層溶洞處理效果進(jìn)行檢驗(yàn)，從抽芯情況看，23根樁原沉渣部位或溶洞部位已全部被高強(qiáng)度的純水泥漿固結(jié)體所置換充填，水泥漿與樁端砼及樁端基巖均膠結(jié)緊密，并取樣對(duì)水泥漿強(qiáng)度進(jìn)行抗壓試驗(yàn)，強(qiáng)度等級(jí)均符合設(shè)計(jì)要求；但另外兩根樁的處理效果較差，從抽芯結(jié)果分析，同一條樁上的兩個(gè)抽芯鉆孔，其中一個(gè)顯示樁底成渣已得到加固，另一個(gè)鉆孔顯示沉渣未得到加固。因此，可以說(shuō)明，采用高壓旋噴與靜壓注漿聯(lián)合工藝處理灌注樁樁端沉渣或溶洞是可行的，且效果較顯著，大部分處理的結(jié)果達(dá)到了設(shè)計(jì)要求；個(gè)別樁處理效果較差，其原因可能是清孔時(shí)間較短或是樁底沉渣之間的孔隙未連通，成形多個(gè)封閉的沉渣區(qū)。

4 結(jié)語(yǔ)及幾點(diǎn)問(wèn)題探討

由于高壓旋噴與靜壓注漿聯(lián)合工藝應(yīng)用于處理灌注樁樁端沉渣還處于經(jīng)驗(yàn)積累階段，同時(shí)處理樁端沉渣或持力層溶洞相對(duì)難度大，所以在工程中應(yīng)用時(shí)還是應(yīng)注意現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，靈活施工，才能獲得良好的效果。總結(jié)前人經(jīng)驗(yàn)及自身經(jīng)歷的工程實(shí)踐，得出以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)，供大家探討指正：

（1）高壓旋噴與靜壓注漿結(jié)合處理灌注樁樁端沉渣或持力層溶洞，因其清孔程度及置換體強(qiáng)度均超過(guò)某一種單純的處理方法，處理效果較顯著。

（2）在清孔時(shí)，要有足夠的水壓或風(fēng)壓，才能達(dá)到設(shè)定的清孔范圍。

（3）清孔時(shí)，應(yīng)清洗完所有鉆孔后方能開(kāi)始灌注水泥漿，以防止水泥漿液阻塞通道，并應(yīng)進(jìn)行兩個(gè)回次以上的清孔，才能保證清孔徹底，獲得好的處理效果。

（4）如果樁端沉渣沒(méi)有連通區(qū)，存在幾個(gè)封閉區(qū)，高壓旋噴很難將混凝土切碎形成通道，同時(shí)增補(bǔ)鉆孔的數(shù)量也不能太多，因此處理效果也不理想。

（5）樁端持力層溶洞的充填物、巖石的風(fēng)化裂隙也影響處理效果。如果溶洞較大且充填為硬塑的粘性土?xí)r，清孔難度大，充填物難以完全清理；如果溶洞串珠型發(fā)育同時(shí)巖石的風(fēng)化裂隙少發(fā)育，每個(gè)溶洞形成封閉區(qū)，也很難利達(dá)到處理效果。

總的來(lái)說(shuō)，高壓旋噴與靜壓注漿聯(lián)合處理灌注樁樁端沉渣或持力層溶洞，在方案可行的條件下結(jié)合相關(guān)的地質(zhì)資料，選擇合理的設(shè)計(jì)與施工參數(shù)可取得良好的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)效益，如遇特殊情況可更改處理方法或采取三種以上的聯(lián)合工藝。

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