分析帷幕注漿在富水地層樁基施工中應用

（四川省交通運輸廳交通勘察設計研究院 四川成都 610000）

分析帷幕注漿在富水地層樁基施工中應用

晉 博

（四川省交通運輸廳交通勘察設計研究院 四川成都 610000）

帷幕注漿具備沒有很多的返漿以及廢液處理、施工機械不會受到空間的制約以及對于環(huán)境與地下水沒有污染等優(yōu)勢，對于不同的地層都可以獲得滲透系數(shù)顯著降低、增強土體強度的效果，并且?guī)韮?yōu)良的護壁效果。采取帷幕注漿可以改進在承壓水頭較高、滲透系數(shù)比較大地層當中開展超大橋樁基施工過程當中帶來的成孔難題。本文首先探討了帷幕注漿的設計，然后探討了帷幕注漿的施工，最后分析了帷幕灌漿止水效果評定。

帷幕注漿；富水地層；樁基施工

1 引言

運用帷幕注漿能夠改進在承壓水頭較高以及滲透系數(shù)比較大地層當中開展樁基施工帶來的成孔難題。在具體樁基施工當中，要結(jié)合帷幕注漿的施工工藝以及設計重點，適當開展止水效果的評判，進而更好的推動帷幕注漿在富水地層樁基施工當中的應用。

2 帷幕注漿設計

2.1帷幕注漿作用機理

帷幕注漿是利用工作面鉆孔，然后向孔中灌注水泥漿或者是水泥以及玻璃漿，漿液將它附近一定范圍巖體當中的水或者是空氣排擠出去，確保巖體的縫隙被具備可靠強度的漿液所填充緊密，孔中的漿液在非常高壓力的效果作用之下滲進巖體的孔隙當中，然后將巖體孔隙當中的水排擠出來，漿液也可以在比較短暫的時間之內(nèi)迅速凝結(jié)固化然而填充好巖體的縫隙，進而減少土體的滲透性，最終實現(xiàn)提高土體強度的目的。利用變化配方，加入不相同的固結(jié)材料，可以實現(xiàn)對不同漿液固化時間、固結(jié)之后強度以及填孔功能的有效控制。除此之外，摻入水玻璃的漿液具備非常優(yōu)良的可灌性，適宜用在不同地層的防滲工程當中。最終這些漿液與巖體土體進行合并固結(jié)為一個整體，形成一種密閉式的帷幕，可以很好的發(fā)揮其防滲以及防流沙的效果。帷幕注漿在富水地層樁基施工當中具備以下優(yōu)勢：①施工機械不會受到空間的制約；②不會出現(xiàn)眾多廢液與返漿需要處理的情況；③在風化基巖以及砂層都可以獲得比較好的止水作用，在粘性土層以及砂層也可以獲得加圖土體的效果；④對環(huán)境以及地下水不會產(chǎn)生污染。

注漿以后土體的物理性質(zhì)具備下述顯著的改進與變化：①土體中的含水率較少；②土體的滲透性降低，通常體現(xiàn)在滲透系數(shù)數(shù)值降低；③土體的強度會出現(xiàn)顯著的增強，該項指標重點體現(xiàn)在土體內(nèi)聚力數(shù)值的改變上。

2.2注漿孔的布置

結(jié)合施工現(xiàn)場的機具設備條件以及地質(zhì)鉆孔和地勘鉆孔帶來的地質(zhì)材料，根據(jù)以往具體的施工成功經(jīng)驗，可以大致將鉆孔的孔徑確定為100mm，深度以進入到基巖當中1m為基準。如果漿液的擴展半徑是500mm，在跟樁心同心的直徑超過原來樁徑2660mm以及1000mm兩層上布設勻稱。針對主引橋樁基需要設立33個注漿孔，B和D匝道的樁基就需要布設31個注漿孔，最終形成的帷幕效果圖如圖1所示。

圖1 注漿孔平面布置圖

3.帷幕注漿施工要點

(1)成孔

使用100型回旋鉆機一次性成孔到設計深度。假如在成孔當中存在困難，可以利用不相同的地質(zhì)情況采取不相同的鉆機進行鉆進，基巖適宜采取清水回旋鉆進，回填土層可以使用沖擊式鉆機，卵石層適宜采取跟管或者是沖擊方式鉆進。為了保證注漿的質(zhì)量，在鉆進深度超過8m的時候需要采取分段式的注漿方法。在水壓較低的時候，通常采取后退形式的注漿方法；如果地下水壓比較大的時候，無法采取后退式注漿的時候，可以采取前進式的注漿。但是不管采取后退式還是前進式的注漿方式，都應該具備穩(wěn)定的鉆孔密閉設備，確保進行鉆孔孔壁跟注漿套筒之間的固結(jié)。如果設定的注漿壓力為1MPa，將最大涌水壓力設定為0.277MPa，結(jié)合數(shù)據(jù)可以針對注漿孔的止?jié){系統(tǒng)以及封孔系統(tǒng)開展設計。

注漿

在成孔結(jié)束之后，在注漿以前，一定要將壓水試驗做好，結(jié)合試驗過程當中單位吸水量進而明確灌漿漿液的濃度，在進行試驗之前要先撈渣至孔內(nèi)巖芯巖粉程度不能超過0.2m，然后再使用高壓水對孔進行清洗一直到返清水再持續(xù)五分鐘。壓水試驗技術需要嚴格依照壓水試驗的流程進行。使用壓漿泵從下到上進行灌注，即使用射漿管下至最低位置處后連續(xù)向上部進行灌注。在注漿過程當中，漿液由稀變濃慢慢進行轉(zhuǎn)換，壓到地下水位上部大致1m。注漿的原始壓力是0.6MPa，最終的壓力是2.0MPa,。在試驗過程當中，如果觀察到返漿從稀變濃的情況，并且要經(jīng)過三次實測，每相隔十分鐘注入漿液低于1Lmin-1，然后維持壓力在1MPa不間斷灌注三十分鐘，灌漿就可以結(jié)束了。

注漿壓力和注漿量的關系

在對11個注漿孔的注漿量以及注漿壓力統(tǒng)計探析可以發(fā)現(xiàn)，在設立的每一段注漿時間（10min）以及流量的條件下（限制在10-20Lmin-1），在地層的巖土性質(zhì)發(fā)生變化的時候，注漿量以及注漿壓力的關聯(lián)也會發(fā)生變化。其大致的規(guī)律為，在雜填土層當中注漿壓力較小，伴隨深度的加大，進入到砂質(zhì)泥巖巖層當中，注漿的壓力也會加大，并且注漿量也會降低，在砂質(zhì)泥巖當中壓力大于2.5MPa，注漿量還不到土層的三分之一。

4.止水效果評定

因為選取了帷幕止水，樁基上面25m還是選取人工挖孔的方法，如果在挖孔過程當中發(fā)現(xiàn)帷幕的止水效果比較好，孔壁沒有產(chǎn)生大量滲水的情況，少數(shù)位置產(chǎn)生了少許的滲水，但是對施工不會產(chǎn)生負面的影響，在之后的鉆孔當中也沒有產(chǎn)生塌孔的情況，就表明挖孔過程順暢，整個樁基施工的進行是順利的。

壓水試驗需要在注漿結(jié)束之后的兩周開展。壓水試驗可以分為孔內(nèi)分層壓水以及孔口壓水兩種方式，后者試驗的目的是計算出土層的整體滲透系數(shù)，前者可以得到各個土層的具體滲透系數(shù)。在試驗當中采取呂榮試驗計算公式與方法，得到巖土層的滲透系數(shù)。水壓的具體控制要求：孔內(nèi)開展分層壓水的時候，在強風化基巖與風化基巖是0.6MPa；孔口水壓是0.3MPa；在另外土層當中是0.3MPa。

（1）孔口壓水試驗與結(jié)果匯總分析：開展兩個鉆孔孔口的壓水試驗，其中A孔與B孔（圖1）的壓水試驗P-Q曲線分別顯示在圖2與圖3，A、B兩個孔的P-Q曲線答題都是層流，但是B孔在水壓力超過0.3MPa的時候產(chǎn)生劈裂情況。這表明注漿效果是不錯的，土體的滲透性小、巖土的孔隙密閉性好。從試驗結(jié)果能夠得到下面的規(guī)律：①在通常的壓力條件下，地層的整體滲透系數(shù)維持在10-5cm/s-1數(shù)量級別。②在水壓力超過0.3MPa的時候，帷幕或許會產(chǎn)生水力劈裂的情況，進而使得滲透系數(shù)加大。

圖2 A孔壓水試驗p-Q曲線

圖3 B孔壓水試驗p-Q曲線

（2）分層壓水試驗與結(jié)果探析：分層壓水試驗選取鉆孔埋設袖閥管，使用跟定位注漿相似的方法開展定位壓水。一共開展12個點的層位壓水試驗。鉆孔位置分別在C孔以及D孔（圖1）。其中C孔在進行注漿以前進行鉆孔取樣，然后開展埋管并封閉孔口處理，D孔是注漿之后的分層壓水試驗孔，在經(jīng)過14d之后進行鉆孔取樣，然后開展埋管封孔用作注漿之后分層壓水的試驗孔。注漿以后不相同的土層壓水試驗滲透系數(shù)都維持在10-5cm/s-1數(shù)量級別，詳見表1。

通過壓水試驗能夠提前明確巖體的孔隙率，結(jié)合孔隙率能夠大體計算出某樁基附近所需要的泥漿數(shù)，與此同時，也能夠結(jié)合該孔隙率與加固范圍進而計算出地層當中泥漿的填充率。計算結(jié)果表明，地層當中泥漿的填充率為85%。

試驗結(jié)果說明，帷幕注漿可以改進地基土體的工程性質(zhì)，止水效果是非常優(yōu)良的，可以達到預期的目的。帷幕注漿發(fā)揮了防止流沙與止水的效果，制止了在施工過程當中過度抽水對于河堤帶來的安全威脅；經(jīng)過注漿處理之后，土層帷幕的水力劈裂壓力不會低于0.3MPa，符合工程施工當中水下位置深樁基的止水規(guī)定；在進行注漿作業(yè)的時候，知識鉆孔具備少許的廢水排放，大體上是沒有廢液處理問題的。帷幕在樁基成孔的時候發(fā)揮了護壁效果，作用優(yōu)良。帷幕注漿技術確保工程期限，能夠節(jié)約投入開支；注漿機具備操作方便，體積較小，可以在市區(qū)當中空間比較狹窄的空間進行作業(yè)。摻入水泥與水玻璃的雙液注漿工法在不同的地層當中都獲得顯著降低滲透性，加大強度的施工效果。

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[3]解永鑫,王欣,劉明.基于PowerMap的樁基施工管理創(chuàng)新[J].建筑施工，2017（01）.

TU75

B

1007-6344（2017）04-0237-02

劉思遠（1995-）男，遼寧沈陽人，電子信息科學與技術專業(yè)

張云松（1996-）男，貴州畢節(jié)人，電子信息科學與技術專業(yè)

李帥（1997-）男，湖南衡陽人，電子信息科學與技術專業(yè)

作者簡介：晉博 男 （1988-11） 本科 助理工程師 主要從事道路設計方面工作。