高壓旋噴注漿加固補(bǔ)強(qiáng)施工方案研究

李曉鵬

1 工程概況

××廣場(chǎng)在建的高層部分采用旋挖樁基礎(chǔ)，樁身設(shè)計(jì)直徑800mm、1000mm、1200mm。設(shè)計(jì)樁身全斷面入持力層（中風(fēng)化扁豆?fàn)罨規(guī)r）深度≧500mm，混凝土強(qiáng)度C30。根據(jù)基樁檢測(cè)報(bào)告，樁身完整性類別存在Ⅲ類樁，部分樁底沉渣厚度超過(guò)規(guī)范要求，以及樁端落在黏土或破碎巖上，不滿足設(shè)計(jì)要求。本方案僅對(duì)樁底沉渣在1.0m范圍內(nèi)的旋挖樁，采取補(bǔ)強(qiáng)處理方案。

根據(jù)《××廣場(chǎng)巖土工程詳細(xì)勘察報(bào)告》，自上而下地層分布：人工填土（Q4m1）：素填土：灰黃色、黃褐色、雜土，主要由粘性土、碎石組成，局部見歲塊狀灰?guī)r，底部為原有薄層耕作層，厚度不均，孔隙大，稍濕，松散狀態(tài)。礫質(zhì)黏性土：黃色、黃褐色，以粉質(zhì)黏土為主，局部表現(xiàn)為黏土，稍濕，以硬塑性狀態(tài)為主，部分呈堅(jiān)硬狀。強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖：褐紅色，紅色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，強(qiáng)風(fēng)化狀態(tài)，以泥巖及泥質(zhì)粉砂巖為主要成分。呈互層狀產(chǎn)出，巖芯多呈短柱狀，局部碎散成粉砂狀，巖體較破碎，巖芯采取率低；中分化泥質(zhì)粉砂巖：褐紅色，紅色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，中風(fēng)化狀態(tài)，薄層——中厚層狀構(gòu)造，以泥質(zhì)粉砂巖為主要成分。部分含硅質(zhì)巖及扁豆?fàn)罨規(guī)r夾層，呈互層狀產(chǎn)出，巖芯多呈短柱狀，局部呈餅狀產(chǎn)出，巖體較完整，巖芯采取率一般；中扁豆?fàn)罨規(guī)r：灰色，灰黑色，褐紅色，中風(fēng)化狀態(tài)，由碳酸鹽灰泥和泥質(zhì)組成的互狀層（即條帶狀結(jié)構(gòu)）產(chǎn)出，兩者構(gòu)成扁豆?fàn)罱Y(jié)構(gòu)，巖體較完整，巖芯多短柱狀產(chǎn)出，芯樣采取率高，節(jié)理裂隙較發(fā)育，屬較硬巖。

2 施工方案

2.1 工藝流程（如圖1）

2.2 施工工序

2.2.1 測(cè)量放樣

根據(jù)樁號(hào)已布設(shè)好的控制點(diǎn)坐標(biāo)，計(jì)算引孔的坐標(biāo)位置，使用全站儀放出孔位，用水準(zhǔn)儀測(cè)量地面高程，確定引孔深度。

圖1

2.2.2 鉆孔

孔位確定后，鉆機(jī)進(jìn)場(chǎng)就位，孔徑要求不小于91mm。對(duì)于樁徑為800mm、1000mm的樁采用單孔清洗注漿法，樁徑為1200mm的樁采用雙孔清洗注漿法。應(yīng)使鉆機(jī)底部平整穩(wěn)固，在開鉆前利用吊錘鉆頭和鉆孔的垂直度進(jìn)行檢測(cè)，并在鉆進(jìn)2m時(shí)及以后每加一節(jié)鉆桿均需對(duì)鉆機(jī)調(diào)平校正，要求鉆孔的傾斜度≤1%。采用套管護(hù)壁水沖法鉆進(jìn)成孔，鉆進(jìn)深度應(yīng)達(dá)到注漿固結(jié)段并應(yīng)進(jìn)入持力層不小于30cm。鉆孔過(guò)程中應(yīng)仔細(xì)測(cè)量并記錄實(shí)際孔位、孔深及地層變化情況為注漿作業(yè)提供參考數(shù)據(jù)。對(duì)預(yù)留樁孔和已鉆好的樁孔應(yīng)妥善保護(hù)，不得破壞和防止污物進(jìn)入。

2.2.3 清洗樁底

高壓清洗樁底采用MDJ50機(jī)型高壓清水清洗樁底沉渣，利用高壓旋噴原理將樁底沉渣進(jìn)行切割置換，水流起到切割作用，采用高壓水進(jìn)行全方位高壓切割，并切割出有效的空間，氣流把被切割土層的物質(zhì)進(jìn)行全方位高壓清洗并對(duì)下部土層結(jié)構(gòu)重新組合。雙重管在慢慢提升過(guò)程中，被氣流攪拌的重力物質(zhì)下沉，填充有效的切割空間，較輕的物質(zhì)由水置換將其帶出地面，這樣重復(fù)循環(huán)，每根樁清洗時(shí)間不低于1～3h，直至孔口返水以清水為止。

2.2.4 注漿作業(yè)

注漿采用旋噴注漿接觸注漿方法，對(duì)樁端持力層進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固，形成新的復(fù)合地基，共同承擔(dān)上部機(jī)構(gòu)承載力需要。旋噴注漿法為鉆頭下沉到成孔深度后停止鉆進(jìn)，接通高壓水管，空壓管，啟動(dòng)高壓清水泵、泥漿泵、空壓機(jī)并控制好儀表壓力，高壓泥漿泵壓力增到高壓旋噴注漿技術(shù)參數(shù)的確定值（20～40MPa），噴嘴由孔底旋噴直至孔口返水泥漿流出后，邊旋轉(zhuǎn)噴漿邊提升鉆桿，同時(shí)嚴(yán)格按照高壓旋噴注漿技術(shù)參數(shù)確定的提升速度提升鉆桿。在原旋挖樁鉆孔注漿時(shí)，同時(shí)也進(jìn)行了接觸灌漿。因?yàn)橥瑫r(shí)進(jìn)行的緣故，接觸注漿不再另作技術(shù)要求。注漿時(shí)嚴(yán)密監(jiān)測(cè)場(chǎng)地情況，發(fā)現(xiàn)有竄孔、冒漿、漏漿、孔口涌水、吸漿量大等情況時(shí)，應(yīng)及時(shí)停止注漿并向相關(guān)人員上報(bào)，應(yīng)按本方案相關(guān)處理方法進(jìn)行處理。

注漿液應(yīng)是采用水灰比為0.6：1～0.8：1拌和而成的各種混合物，漿液在灌注是機(jī)械方法高速攪拌成均一性漿液。注漿水泥應(yīng)用低堿度硫鋁酸鹽水泥（執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)GB20472-2006）強(qiáng)度等級(jí)為42.5。注漿用水應(yīng)符合拌制混凝土用水的要求，拌制漿液時(shí)水溫不得超過(guò)30℃?？赡苄枰褂闷渌饧觿?，如速凝劑、減水劑。凡能溶于水的任何外加劑應(yīng)以溶液狀態(tài)加入漿液中，任何種類的外加劑的參數(shù)應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定，以證實(shí)廠家的推薦用量，并經(jīng)施工監(jiān)理人批準(zhǔn)。純水泥漿的攪拌時(shí)間，使用普通攪拌機(jī)時(shí)，不得少于3min；使用高速攪拌機(jī)時(shí)，宜通過(guò)試驗(yàn)確定，一般不少于30s。漿液在使用前應(yīng)過(guò)篩。制備后在初凝時(shí)間45min前施注的漿液或溫度超過(guò)40℃的漿液應(yīng)予以廢棄，不得用于注漿作業(yè)。

高壓旋噴注漿技術(shù)參數(shù)的確定，對(duì)不同沉渣厚度和不同巖層結(jié)構(gòu)，必須采用不同的參數(shù)（如表1）。

表1

2.2.5 注漿機(jī)械及要求

（1）攪拌機(jī)可選用雙層拌漿機(jī)并裝篩網(wǎng)。攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速和攪合能力應(yīng)分別于攪拌槳類型和注漿泵相適應(yīng)，并保證在注漿過(guò)程中迅速、均勻、連續(xù)地拌制漿液。

（2）注漿泵性能應(yīng)于漿液類型、濃度相適應(yīng)，容許工作壓力應(yīng)大于注漿壓力的3.0倍，并應(yīng)有足夠的排漿量和穩(wěn)定的各種性能。注注純水泥漿應(yīng)采用多缸柱塞式灌漿泵。

（3）注漿管路應(yīng)保證漿液流動(dòng)暢通，并能承受2.0倍的最大注漿壓力。

（4）注漿泵和注漿孔口處均應(yīng)宜在壓力表最大標(biāo)值的1/4～3/4之間。壓力表應(yīng)經(jīng)常進(jìn)行檢定，不合格和已損壞的壓力表嚴(yán)禁使用。壓力表與管路之間應(yīng)設(shè)有隔漿裝置。

（5）注漿塞應(yīng)和采用的注漿方式、方法、注漿壓力及地質(zhì)條件相適應(yīng)。膠塞（球）應(yīng)具有良好等等膨脹性和耐壓性能，在最大注漿壓力下能可靠地封閉注漿孔段，并且易于安裝和卸載。

3 施工注意事項(xiàng)

鉆孔時(shí)要控制好造孔的垂直度；在注漿施工中應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)對(duì)注漿參數(shù)及漿液配比作進(jìn)一步試驗(yàn)調(diào)整，并在以后注漿施工過(guò)程中根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以確保注漿效果；如出現(xiàn)堵管，堵管的處理要快速及時(shí)，不能慌亂，要按順序一步步盡快處理；注漿過(guò)程中要采取相應(yīng)的措施來(lái)防止堵管，如多做試驗(yàn)選定合理的凝結(jié)時(shí)間，注意壓力的變化，如壓力升高要及時(shí)提升鋅管；水泥漿液若發(fā)生沉淀、離析現(xiàn)象，應(yīng)進(jìn)行二次攪拌；施工過(guò)程中做好注漿施工的各種記錄，及時(shí)了解注漿壓力和流量變化情況并進(jìn)行綜合分析，判斷注漿效果是否滿足設(shè)計(jì)要求，注漿作業(yè)時(shí)，每500mm記錄一次注漿參數(shù)；在鉆孔和注漿施工過(guò)程中，要做好各種機(jī)械設(shè)備和電路的檢查工作，消除各種不安全因素的存在；在拆除管路及注漿操作時(shí)應(yīng)戴防護(hù)眼鏡，以免漿液濺入人眼，并做好勞動(dòng)防護(hù)措施；注漿過(guò)程中發(fā)現(xiàn)竄漿時(shí)，若竄漿孔具備注漿條件，可以同時(shí)進(jìn)行注漿，否則應(yīng)將竄漿孔堵塞，待注漿孔注漿結(jié)束后，竄漿孔再進(jìn)行掃孔，沖洗，然后繼續(xù)鉆進(jìn)并注漿；注漿工作必須連續(xù)進(jìn)行，若因故中斷時(shí)，應(yīng)按下列原則進(jìn)行處理：

①盡可能縮短中斷時(shí)間，及早恢復(fù)注漿；②中斷時(shí)間超過(guò)30min，應(yīng)設(shè)法處理至原孔深，恢復(fù)注漿；③恢復(fù)注漿時(shí)，開始應(yīng)用最大水灰比的漿液灌注，若吸漿量與中斷前相近時(shí)，即采取中斷前的水灰比；若吸漿量比中斷前減少，則漿液應(yīng)相應(yīng)加大濃度；④恢復(fù)注漿后，如果吸漿量中斷前減少很多，且在極短時(shí)間內(nèi)停止吸漿則認(rèn)為該漿段不合格，應(yīng)重新鉆開進(jìn)行注漿；⑤在孔口用涌水的注漿孔段，在注漿前應(yīng)測(cè)記涌水壓力和涌水量根據(jù)涌水情況采取下列措施：自上而下分段注漿；短的段長(zhǎng)；高的注漿壓力；注漿結(jié)束應(yīng)用閉漿措施，閉漿時(shí)間不少于1h；閉漿待凝時(shí)間不少于24h；必要時(shí)在漿液中參加適量凝劑。

4 結(jié)語(yǔ)

本工程采取高壓旋噴注漿補(bǔ)強(qiáng)施工技術(shù)對(duì)缺陷樁加固效果明顯，一定程度上解決了樁身完整性缺陷及樁底沉渣較難處理的問(wèn)題，其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益俱佳，為以后解決此類問(wèn)題提供了一個(gè)成功的示范。