一種群樁持力層懸殊的處理方案
——樁底注漿與褥墊層綜合應(yīng)用

葉南杰 熊添祥

中國(guó)建筑第四工程局有限公司

一種群樁持力層懸殊的處理方案
——樁底注漿與褥墊層綜合應(yīng)用

葉南杰 熊添祥

中國(guó)建筑第四工程局有限公司

本文的研究對(duì)象是貴州省六盤(pán)水中心城區(qū)城市快線工程豆腐山互通橋群樁樁底處理技術(shù)，通過(guò)介紹樁底后注漿和褥墊層綜合應(yīng)用處理群樁持力層懸殊的方法，對(duì)以后因群樁底持力層懸殊造成的差異沉降的處理方案選擇提供參考。

樁底持力層；懸殊；樁底注漿

1 注漿與褥墊層概述

注漿又稱灌漿，它是將一定材料配制成的漿液，用壓送設(shè)備將其灌入地層或縫內(nèi)使其擴(kuò)散、膠凝或固化，以達(dá)到加固地層或防滲堵漏的目的。注漿技術(shù)是一門(mén)適用性強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣的工程技術(shù)，已廣泛應(yīng)用于礦山、水利工程等各個(gè)領(lǐng)域。為適應(yīng)不同的工程建設(shè)需要，新型的注漿材料、先進(jìn)的注漿工藝和專用的注漿設(shè)備不斷被研制出來(lái)。注漿根據(jù)被注載體、液體材料、注漿壓力大小及機(jī)理等分類。根據(jù)地質(zhì)條件、注漿壓力、漿液對(duì)土體的作用機(jī)理、漿液的運(yùn)動(dòng)形式和替代方式可將靜壓注漿分為：滲透注漿、壓密注漿、劈裂注漿、充填注漿、強(qiáng)制注漿、電動(dòng)化學(xué)注漿。

2 豆腐山互通橋工程概況

2.1 工程簡(jiǎn)介

豆腐山互通橋主線橋分為左右兩幅，橋跨徑布置為(30+40+30)m，橋長(zhǎng)110m,采用預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁。

橋墩采用1.4×1.6m 墩柱接承臺(tái)接1.8m樁基礎(chǔ)，樁頂設(shè)置承臺(tái)。0#、3#臺(tái)為U型橋臺(tái)接承臺(tái)，承臺(tái)下各為6根φ1.5m群樁基礎(chǔ)。

3 樁底后注漿和褥墊層綜合應(yīng)用

用樁底注漿及褥墊層綜合應(yīng)用解決因群樁底持力層懸殊造成的差異沉降問(wèn)題。持力層為軟質(zhì)巖的砂巖或極松巖的強(qiáng)風(fēng)化砂巖，注漿時(shí)便于漿液擴(kuò)散，樁底注漿強(qiáng)度達(dá)到后，整個(gè)持力層面容許承載力會(huì)大幅度提高，減少上部樁基受力后的沉降量；持力層為石灰?guī)r的硬質(zhì)巖，上部樁基受力后，整體沉降量極少，為均衡群樁底持力層懸殊造成的差異性沉降，在樁底持力層為石灰?guī)r等硬質(zhì)巖的樁底設(shè)置褥墊層，計(jì)算出褥墊層厚度，預(yù)設(shè)受壓后沉降量，使因群樁底持力層懸殊造成的沉降差減小到設(shè)計(jì)規(guī)范范圍內(nèi)。

4 施工工藝

4.1 施工工序

根據(jù)《鉆孔樁樁底注漿技術(shù)規(guī)程(試用稿)》以及參考周邊類似工程的施工經(jīng)驗(yàn)，樁底注漿施工工藝流程如圖1：

4.2 注漿管選擇與布置

豆腐山互通橋樁基采用沖擊鉆成孔，施工過(guò)程中嚴(yán)格按照沖擊鉆成孔工藝施工。需要樁底注漿的樁基，在樁身鋼筋籠上設(shè)置φ110δ5mm鋼管及φ57δ3mm無(wú)縫鋼管。樁身砼澆注后，φ110δ5mm鋼管先作為聲測(cè)管檢測(cè)用管，樁身完整檢測(cè)合格后，再作為注漿管。

4.3 施工方法

4.3.1 注漿管加工、制作

(1)注漿管采用Φ110×5套管連接，為防止漏漿，焊縫必須飽滿、無(wú)氣孔、無(wú)毛刺；

(2)注漿管在下鋼筋籠時(shí)同時(shí)放入，注漿管采用12#鉛絲捆扎或采用點(diǎn)焊與鋼筋籠固定，每隔1～2米固定一道，樁基混凝土澆注前，注漿管頂采用封頭(或水泥砂漿)堵牢，在注漿管中灌滿水，避免樁基砼澆筑過(guò)程中注漿管上??；

(3)樁基混凝土澆注強(qiáng)度滿足要求后，進(jìn)行樁身砼完整性超聲波檢測(cè)；合格后采用鉆機(jī)在Φ110×5注漿中鉆孔，鉆孔直徑90mm，鉆孔深度根據(jù)注漿深度確認(rèn)，本工程鉆孔深度5m。

4.3.2 注漿管開(kāi)孔

樁身砼完整性超聲波檢測(cè)合格后，即可用一臺(tái)SGP-10型灌漿泵(最大達(dá)10Mpa，排漿量大于5m3/h，活塞式壓漿設(shè)備)壓漿，用清水開(kāi)孔，以防砼包裹注漿管。

4.3.3 注漿施工

圖1

(1)水泥漿液配置及攪拌

配比：根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)，425#水泥：水=1：0.5～0.7。

(2)拌制：在攪拌機(jī)內(nèi)加足水，然后邊攪拌邊加入水泥。攪拌好的水泥漿液經(jīng)濾網(wǎng)過(guò)濾后送到儲(chǔ)漿桶。

(3)水泥漿壓注參數(shù)

①注漿總量控制：注漿水泥量根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試注時(shí)確定。

②注漿速度：一般控制在50－80L/min，壓漿時(shí)間10－20min。

③注漿壓力：一般開(kāi)始?jí)毫?－6 Mpa，終止壓力小于2 Mpa(或已滿足單樁注漿量)。

(4)注漿施工操作

①先清理好管頭并安裝好注漿管密封裝置。

②連接高壓管，使?jié){液通過(guò)高壓泵→高壓管→密封接頭→注漿管→注入地層。

③先送清水開(kāi)通，清洗通道待壓力穩(wěn)定在1～2Mpa時(shí)，把配置好的水泥漿注入地層。

④注漿量滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，關(guān)閉管口閥門(mén)進(jìn)行迸漿。

⑤拆除注漿管道，在注漿管不冒漿后拆除密封裝置。

(5)質(zhì)量控制

①每根注漿管盡量一次注滿注足(80%的樁注漿量)，以防一次堵塞或注不下。

②用清水開(kāi)塞，使管道暢通后在注漿，如開(kāi)塞壓力在2～8 Mpa波動(dòng)，應(yīng)多壓幾分鐘，使其慢慢開(kāi)通。同時(shí)要檢查管頭的密封情況，確保管子的開(kāi)通率。

③樁位較密集區(qū)注漿，易出現(xiàn)冒漿，應(yīng)跳位注漿，跳位距離不得小于3米或暫停4－6小時(shí)后在注。

④要用升級(jí)法控制注漿壓力和注漿量，防止過(guò)早冒漿，在滿足單樁注漿量時(shí)，才能增加壓力。

⑤盡可能用小水灰比、小壓力注漿，使樁端樁身漿液飽和。

(5)終止壓漿條件

以注漿水泥量滿足設(shè)計(jì)要求，終止壓漿。

4.3 質(zhì)量保證措施

⑴下注漿管前，應(yīng)認(rèn)真檢查管內(nèi)是否有異物，安裝管口密封裝置前清除管口雜物，以防堵塞或進(jìn)入泥漿。

⑵下注漿管時(shí)，要嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，嚴(yán)防跑管，保證注漿管下入質(zhì)量。

⑶注漿前應(yīng)對(duì)注漿、灰漿攪拌機(jī)進(jìn)行檢查，使其處在良好的工作狀態(tài)，確保恩能連續(xù)注漿。

⑷為保證漿液質(zhì)量，對(duì)水泥、水、添加劑采取計(jì)量投料，確保水灰比的正確性。嚴(yán)禁使用受潮過(guò)期及質(zhì)量不穩(wěn)定的水泥。

⑸注漿要連續(xù)，如因故中斷要立即處理，盡快恢復(fù)，以確保注漿效果。

4.4 異常情況補(bǔ)救措施

出現(xiàn)異常情況首先分析原因，并采取相應(yīng)補(bǔ)救措施，常見(jiàn)的有如下情況：

(1)壓力驟然下降

宜采用間隔注漿的方法來(lái)處理，即停注一段時(shí)間后再注。

(2)壓力驟然上升

當(dāng)注漿量相差較大時(shí)，宜提高壓力維持一段時(shí)間“開(kāi)塞”，如仍無(wú)法進(jìn)行，應(yīng)采取洗管法清洗注漿管。注漿量相對(duì)較少時(shí)可停止注漿。

(3)大量冒漿

采用間隔注漿法施工。

4.5 褥墊層施工

(1)需樁底設(shè)置褥墊層的樁，在沖擊鉆孔施工時(shí)，當(dāng)鉆孔深度達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，應(yīng)對(duì)孔深、孔徑孔形、孔深、成孔豎直度及孔底沉渣厚度進(jìn)行檢查，確認(rèn)滿足設(shè)計(jì)要求后，請(qǐng)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)，監(jiān)理工程師認(rèn)可后，立即進(jìn)行清孔。

(2)褥墊層設(shè)置：

為避免樁身混凝土進(jìn)入褥墊層，影響褥墊層調(diào)節(jié)沉降能力，需在級(jí)配碎石上鋪設(shè)隔離層。

本橋樁基為沖擊鉆成孔，清孔后，先往孔內(nèi)倒60cm厚級(jí)配碎石，然后用沖擊鉆的鉆頭下到級(jí)配碎石頂面稍加旋轉(zhuǎn)，抹平級(jí)配碎石，再向孔內(nèi)倒約20cm小碎石(瓜子片)或粗砂，再用沖擊鉆鉆頭旋轉(zhuǎn)抹平，以小碎石(瓜子片)或粗砂作為隔離層。

如采用人工挖孔成孔的樁基，可在樁底鋪平壓實(shí)的級(jí)配砂石上鋪設(shè)一層防水卷材，作為隔離層。

(3)褥墊層設(shè)置完成后，樁身按照正常灌注樁施工。

5 結(jié)語(yǔ)

該持力層懸殊的群樁經(jīng)過(guò)樁底注漿及褥墊層處理后，對(duì)樁基進(jìn)行檢測(cè)，表明樁基承載力達(dá)到設(shè)計(jì)要求，同時(shí)施工期間及施工后的沉降計(jì)算及觀測(cè)表明，差異沉降量均在規(guī)范的容許范圍內(nèi)，效果明顯。但是，樁底注漿及褥墊層的設(shè)置均通過(guò)了專業(yè)計(jì)算，樁底巖土體性質(zhì)，注漿形式，褥墊層材質(zhì)的彈性模量及厚度，均對(duì)群樁沉降處理效果有較大影響。樁底后注漿和褥墊層綜合應(yīng)用處理群樁持力層懸殊的方案對(duì)以后類似問(wèn)題處理方案選擇提供一種參考。

[1]該書(shū)協(xié)作組.巖土注漿理論與工程實(shí)例[M].北京：科學(xué)出版社.2001.4

[2]郭建平.注漿技術(shù)簡(jiǎn)介及其發(fā)展[J].山西交通科技.2003.10

[3]張有 歐陽(yáng)永龍.淺議巖土注漿加固技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用[J].中國(guó)礦業(yè).2005.6