軟土地基無砂混凝土導(dǎo)管注漿和浸泡成型施工方法

夏從陽

南寧軌道交通集團(tuán)有限責(zé)任公司

1 引言

軟土地基處理現(xiàn)行技術(shù)采用挖除換填墊層法、拋石擠淤法、堆載預(yù)壓法、深層攪拌法、地表導(dǎo)管注漿法、排水固結(jié)法及強(qiáng)夯法等，均存在換填材料級(jí)配不良好，機(jī)械碾壓難易密實(shí)；受換填施工作業(yè)面狹窄限制，壓實(shí)機(jī)械難以展開碾壓，換填材料疏松不密實(shí)；軟土層混凝土與硬地質(zhì)間分層明顯，聯(lián)結(jié)不密實(shí)；因片石形狀不規(guī)則，片石間空隙大不密實(shí)；注漿不均勻、注漿不飽滿；施工振動(dòng)大、噪聲大，對(duì)附近建筑物安全和居民正常生活造成影響的技術(shù)問題。

2 施工方法

2.1 軟土層開挖、移除和清理

根據(jù)工程施工圖設(shè)計(jì)，在建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)位置的軟土層頂面四周，施工完成基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)和基坑坑外擋水、排水系統(tǒng)后，開挖移除經(jīng)地基承載力檢驗(yàn)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的軟土層至外露出硬地質(zhì)層界面，清理干凈硬地質(zhì)層表面上的軟土。

2.2 鉆孔和清孔

在軟土層頂面以下的硬地質(zhì)層界面上，經(jīng)技術(shù)人員測(cè)量放樣確定注漿孔位置后，采用空氣鉆垂直向下鉆取深度為600mm且相鄰前后排、左右排間距為800mmΦ100mm注漿孔，并保持孔洞順直。鉆孔后，注漿孔位在平面上呈梅花形狀設(shè)置。鉆孔完畢后，使用漏勺撈出注漿孔內(nèi)硬地質(zhì)渣塊，清理干凈注漿孔內(nèi)懸浮泥漿。

2.3 注漿支架安裝

將注漿導(dǎo)管前端穿過定位器頂端圓環(huán)，在距離鋼管蒜瓣錐形狀管口300mm位置處外周壁上焊接定位器，使鋼管蒜瓣錐形狀管口與定位器底面保持100mm～150mm距離。將注漿導(dǎo)管末端穿過定位孔蓋上的中心圓孔，并使用封口膠密封住注漿導(dǎo)管末端端口，待水泥漿注漿時(shí)再撕開封口膠。將帶有定位器注漿導(dǎo)管前端豎直向插入注漿孔內(nèi)，下滑定位孔蓋至注漿孔頂，調(diào)節(jié)定位孔蓋安裝角度，使定位孔蓋全部覆蓋注漿孔孔洞，將注漿導(dǎo)管與定位孔蓋間縫隙焊接填滿并固定。清理干凈焊渣后，使用封口膠粘貼覆蓋定位孔蓋上的溢流孔，待軟土層骨料填筑施工時(shí)才撕開封口膠外露出溢流孔。注漿支架安裝后，確保注漿導(dǎo)管末端高出軟土層頂面300mm。

2.4 水泥漿液面位置觀測(cè)器安裝

使用封口膠粘貼覆蓋金屬頂蓋上的標(biāo)尺孔、排氣孔，并纏繞固定標(biāo)尺，防止標(biāo)尺在水泥漿液面位置觀測(cè)器中上下、左右晃動(dòng)。在軟土層底部最低處ZJ1注漿導(dǎo)管上豎直向焊接一根外徑Φ159mm水泥漿液面位置觀測(cè)器。安裝時(shí)，將水泥漿液面位置觀測(cè)器底部端口位置與ZJ2注漿孔頂位置保持齊平，將水泥漿液面位置觀測(cè)器頂部端口高出軟土層頂面500mm，以便水泥漿液面位置觀測(cè)。

2.5 注漿孔標(biāo)識(shí)

采用NTS-341R10A型全站儀和棱鏡對(duì)軟土層區(qū)域內(nèi)所有注漿孔頂進(jìn)行高程量測(cè)，記錄并計(jì)算出各注漿孔頂高程。根據(jù)各注漿孔頂高程量測(cè)結(jié)果，對(duì)所有注漿孔按照其高程由低向高進(jìn)行編號(hào)，編號(hào)分別為：ZJ1、ZJ2、ZJ3、……ZJn，各注漿孔所對(duì)應(yīng)的注漿導(dǎo)管編號(hào)也分別為：ZJ1、ZJ2、ZJ3、……ZJn，并在各注漿導(dǎo)管外露出軟土層頂面部分，做好編號(hào)標(biāo)識(shí)。

2.6 軟土層填筑施工

2.6.1 骨料保濕悶料

將經(jīng)質(zhì)量檢驗(yàn)合格的底層骨料和上層骨料，在施工現(xiàn)場(chǎng)按規(guī)格分類堆放。填筑施工前一天，須對(duì)骨料表面的泥土和粉塵進(jìn)行沖洗，并保濕悶料一夜，保證骨料飽水且其表面沒有明顯的水流出。

2.6.2 側(cè)模板安裝

如若對(duì)軟土層側(cè)面外觀有要求時(shí)，則在軟土層沿長度方向兩側(cè)，分別安裝厚度為10mm鋼面模板，模板高度為軟土層底部最低處至高出軟土層頂面300mm；安裝后，模板支撐須牢固穩(wěn)定，模板拼縫須嚴(yán)密不漏漿，模板相鄰兩塊表面高低差≤2mm，模板表面平整≤5mm。如若對(duì)軟土層側(cè)面外觀沒有要求時(shí)，則以軟土層基坑坑壁替代側(cè)模板，不需要另外安裝側(cè)模板。在側(cè)模板或基坑坑壁表面上，使用紅色油漆劃線或短鋼筋錨入基坑坑壁體，標(biāo)識(shí)出軟土層骨料填筑頂面標(biāo)高線。

2.6.3 骨料填筑施工

（1）清理干凈軟土層區(qū)域內(nèi)硬地質(zhì)層表面上的軟土、粉塵及污泥水，灑水潤濕干燥硬地質(zhì)層表面。撕開定位孔蓋頂面上的封口膠，保持定位孔蓋上的溢流孔暢通、無堵塞。

（2）在軟土層區(qū)域內(nèi)硬地質(zhì)層表面上,采用人工鋪筑第一層厚度為250mm～300mm、粒徑為20mm～40mm底層骨料，以利于水泥漿液注漿時(shí)能充分充填、滲透、擠密硬地質(zhì)層中裂隙或孔隙，并使用木質(zhì)平板工具輕拍底層骨料頂面，使骨料間緊密。在鋪筑過程中，嚴(yán)格控制定位孔蓋頂處的骨料鋪筑，嚴(yán)禁骨料棱角堵塞定位孔蓋上的溢流孔，保持溢流孔與骨料間空隙空間暢通、無堵塞；嚴(yán)格控制水泥漿液面位置觀測(cè)器底部端口處的骨料鋪筑，嚴(yán)禁骨料棱角堵塞水泥漿液面位置觀測(cè)器底蓋上的溢流孔，保持溢流孔與骨料間空隙空間暢通、無堵塞。

（3）在第一層底層骨料頂面至軟土層頂面高度范圍內(nèi)的骨料填筑時(shí)，須從第一層底層骨料頂面最低處開始分層填筑。分層填筑時(shí)，采用人工鋪筑厚度為250mm～300mm、粒徑為16mm～31.5mm上層骨料；每層骨料填筑后，使用木質(zhì)平板工具輕拍上層骨料頂面，使骨料間緊密。

2.7 沉降監(jiān)測(cè)器安裝

（1）在距離軟土層頂面150mm位置處且相鄰左右排注漿導(dǎo)管間，預(yù)埋安裝數(shù)量≥3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)沉降監(jiān)測(cè)器底座和立桿；同時(shí)，在軟土層頂面位置處的硬地質(zhì)層表面上安裝數(shù)量≥3個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)沉降監(jiān)測(cè)器底座和立桿。

（2）安裝完各監(jiān)測(cè)點(diǎn)沉降監(jiān)測(cè)器底座和立桿后，采用人工鋪筑完成上層骨料至軟土層頂面，整平骨料，使用木質(zhì)平板工具輕拍上層骨料頂面，使骨料間緊密。

（3）在沉降監(jiān)測(cè)器立桿上，分別安裝監(jiān)測(cè)棱鏡，擰緊螺桿蝴蝶螺母固定監(jiān)測(cè)棱鏡。

2.8 分流注漿裝置和人工操作通道安裝

2.8.1 分流注漿裝置安裝

在軟土層頂面沿長度方向一側(cè)和相鄰前后排注漿導(dǎo)管間，分別采用外徑Φ48mm×3.0mm鋼管搭設(shè)安裝分流注漿裝置。安裝后，使分流注漿裝置高出軟土層頂面900mm，且確保分流注漿裝置在注漿時(shí)穩(wěn)定、牢固。

2.8.2 人工操作通道安裝

在軟土層頂面沿長度方向橫向分流管封口端一側(cè)和相鄰前后排注漿導(dǎo)管間靠近后排位置，分別采用外徑Φ48mm×3.0mm鋼管搭設(shè)安裝人工操作平臺(tái)支架，在人工操作平臺(tái)支架上鋪設(shè)鋼質(zhì)腳手板形成注漿或止?jié){人工操作通道。安裝后，使人工操作通道高出軟土層頂面400mm，且確保人工操作通道在注漿時(shí)穩(wěn)定、牢固。

2.9 充填注漿施工和浸泡骨料施工

2.9.1 充填注漿施工

（1）配制水泥漿液和水泥砂漿。設(shè)置一個(gè)制漿站，配置水泥（砂）漿高速攪拌機(jī)1臺(tái)、灌漿泵1臺(tái)、1m3立式攪拌儲(chǔ)漿桶3個(gè)、1臺(tái)電子秤；制漿站分別攪制水泥：膨脹劑：減水劑：水=1150：70：23：320（kg/m3）=1:0.06：0.02：0.28（質(zhì)量比）的M40水泥漿液和水泥：砂：膨脹劑：水=850：850：51：425（kg/m3）=1.00:1.00：0.06：0.50（質(zhì)量比）的M30水泥砂漿；水泥漿液通過鋼絲膠管泵送到分流注漿裝置的注漿入口，泵送過程中必須保持漿液均勻；采用電子秤控制水泥漿液、水泥砂漿配合比的準(zhǔn)確性；水泥漿液通過濾網(wǎng)過濾后方可輸出使用。

（2）操作人員站立于人工操作通道，撕開注漿導(dǎo)管和水泥漿液面位置觀測(cè)器頂端上的封口膠，采用鋼絲膠管將注漿出口鋼管與注漿導(dǎo)管相連接；檢查水泥漿液面位置觀測(cè)器頂端標(biāo)尺孔中的標(biāo)尺是否完整、上下能否自由滑動(dòng)。

（3）操作人員站立于人工操作通道，打開編號(hào)為ZJ1注漿導(dǎo)管所對(duì)應(yīng)的截止閥，關(guān)閉其他編號(hào)注漿導(dǎo)管所對(duì)應(yīng)的截止閥。充填注漿時(shí)，以0.2MPa～0.3MPa注漿壓力、5L/min～10L/min注漿速度，將水泥漿液從分流注漿裝置的注漿入口泵送入，經(jīng)縱向主流管→橫向分流管→截止閥→注漿出口鋼管→注漿導(dǎo)管→注漿孔底，充填、滲透、擠密注漿孔壁硬地質(zhì)層中裂隙或孔隙和注漿孔孔洞后，溢流出定位孔蓋上溢流孔，進(jìn)入軟土層骨料間空隙，充填、滲透、擠密注漿孔外部硬地質(zhì)層中裂隙或孔隙和骨料間空隙，至骨料頂部出現(xiàn)水泥漿液并覆蓋骨料40mm～60mm為止停止注漿。注漿停止后，在注漿導(dǎo)管全段范圍內(nèi)，采用M30干硬性水泥砂漿封填密實(shí)，再在注漿導(dǎo)管外露管口采用錐形木楔堵塞。

2.9.2 浸泡骨料施工

（1）拆除分流注漿裝置和人工操作通道，使用橡皮錘敲擊軟土層兩側(cè)模板，使兩側(cè)骨料下沉密實(shí)，使用木質(zhì)平板工具刮平水泥漿液面，靜置水泥漿液浸泡骨料下沉密實(shí)至水泥漿液終凝。水泥漿液終凝成型后形成無砂混凝土。

（2）水泥漿液終凝后，在軟土層頂面使用土工布覆蓋潤濕養(yǎng)護(hù)7天。在水泥漿液靜置浸泡骨料至水泥漿液強(qiáng)度未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，不能拆除軟土層兩側(cè)模板或在軟土層頂面進(jìn)行承重作業(yè)施工。

3 有效效果

與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用水泥漿充填骨料間空隙和浸泡骨料下沉密實(shí)形成無砂混凝土，提高骨料間空隙注漿率、注漿均勻性和注漿飽滿度，提高軟土層整體承載能力；采用導(dǎo)管注漿充填、滲透、擠密注漿孔壁硬地質(zhì)層中裂隙或孔隙，又錨固拉結(jié)無砂混凝土層，增強(qiáng)硬地質(zhì)層與無砂混凝土層間的黏結(jié)能力；不需使用機(jī)械碾壓，不受換填施工作業(yè)面狹窄限制，能提高處治材料整體密實(shí)性，減少機(jī)械使用成本；軟土地基處理施工時(shí)間短，縮短整體工程施工工期，減少工程施工成本；使用機(jī)械設(shè)備噪聲小、施工無振動(dòng)，不影響附近建筑物的安全和居民的正常生活的有益效果。

4 結(jié)束語

軟土地基施工質(zhì)量好或壞是建筑物產(chǎn)生沉降、開裂、傾斜，甚至產(chǎn)生坍塌的關(guān)鍵因素之一，是工程施工質(zhì)量控制的重要難題。在工程建設(shè)中，我們不斷地總結(jié)施工經(jīng)驗(yàn)、改進(jìn)施工工藝、提高工程建設(shè)施工質(zhì)量，以達(dá)到質(zhì)量最優(yōu)效果。