高分子環(huán)保型泥漿護(hù)壁擠擴(kuò)灌注樁后注漿技術(shù)應(yīng)用研究

莊云 朱蕊 黃佳鈺 李順

作者簡介： 莊云（1978—），男，本科，高級工程師，研究方向為工程施工。

摘要：在采用高分子環(huán)保型水泥護(hù)壁工藝的基礎(chǔ)上，結(jié)合樁端后注漿技術(shù)和樁頂三岔雙向擠壓鉆孔技術(shù)，先是采用生態(tài)環(huán)保型水泥聚合物護(hù)壁進(jìn)行旋挖式鉆孔，再由三岔雙向擠擴(kuò)設(shè)備在相對硬土層擴(kuò)孔，成樁后通過預(yù)埋的注漿管進(jìn)行樁底后注漿。該項新技術(shù)產(chǎn)品可以在“軟硬護(hù)層”的特殊地質(zhì)環(huán)境下有效地幫助提高樁基的綜合承載力，具有大幅度降低工程造價、提高樁基的綜合承載力、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、污染少等優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：高分子環(huán)保型泥漿 ?樁端后注漿 ?泥漿護(hù)壁 ?三岔雙向擠擴(kuò) ?綠色施工

中圖分類號：U442 ??文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ??文章編號：1672-3791（2021）12（b）-0000-00

Abstract： Based on the high polymer environmental protection cement wall protection technology， combined with the post grouting technology at the pile end and the three fork two-way extrusion drilling technology at the pile top， firstly， the ecological environmental protection cement polymer wall protection is used for rotary drilling， and then the three fork two-way extrusion equipment is used to expand the hole in the relatively hard soil layer. After the pile is formed， the post grouting at the pile bottom is carried out through the embedded grouting pipe. This new technical product can effectively help to improve the comprehensive bearing capacity of pile foundation under the special geological environment of "soft and hard interbedding"， and has the advantages of greatly reducing the project cost， improving the comprehensive bearing capacity of pile foundation， economy and less pollution.

Key Words： Polymer environmental protection mud; Post grouting at pile end; Slurry wall protection; Three fork two-way extrusion expansion; Green construction

隨著建筑工程領(lǐng)域和材料領(lǐng)域的不斷發(fā)展和完善，大型高大建筑的施工對工程的施工工藝提出了更高的需求。灌注樁以其機(jī)械化作業(yè)、施工簡單、工藝成熟被越來越廣泛地應(yīng)用于基礎(chǔ)建設(shè)中，更在灌注樁基礎(chǔ)上研發(fā)出了不同樁型。但是傳統(tǒng)灌注樁的缺點(diǎn)也很突出，比如：灌注樁施工質(zhì)量難以得到有效控制;泥漿垃圾處理難度大;土體“松弛”現(xiàn)象明顯，承載力不足等問題[1-2]。針對灌注樁普遍存在的缺點(diǎn)，該文研究出一種新型生態(tài)環(huán)保型聚合物泥漿護(hù)壁擠擴(kuò)灌注樁后注漿施工技術(shù)，該技術(shù)是在原有生態(tài)環(huán)保型泥漿護(hù)壁施工設(shè)備的基礎(chǔ)上，結(jié)合了樁端后注漿施工技術(shù)和三岔雙向擠擴(kuò)施工技術(shù)，先采用生態(tài)環(huán)保型聚合物泥漿護(hù)壁進(jìn)行旋挖式鉆孔，再由三岔雙向擠擴(kuò)設(shè)備在相對硬土層擴(kuò)孔，成樁后通過預(yù)埋入的注漿管道進(jìn)行樁底之后的注漿[3-4]。該技術(shù)能夠有效地提高鉆孔灌注樁的豎向承載能力，改善“松弛”的影響，減小了對承載能力的離散性，在對于差異式沉降和對承載能力要求高的工程中應(yīng)用效果明顯[5]。該文結(jié)合工程運(yùn)用實(shí)際情況，研究高分子環(huán)保型泥漿護(hù)壁擠擴(kuò)灌注樁后注漿技術(shù)工藝原理、施工工藝、控制措施等。

1工程概括

寧化縣東溪河道整治工程位于福建省寧化縣境內(nèi)，工程建設(shè)內(nèi)容主要范圍包括：河道的治理疏浚、護(hù)岸、擋墻、箱涵、管涵、踏步、橋梁等工程，涉及河道總長3 290.7 m。

2工藝原理

生態(tài)環(huán)保型泥漿護(hù)壁擠擴(kuò)灌注樁后注漿施工工法是在生態(tài)泥漿護(hù)壁的基礎(chǔ)上結(jié)合三岔雙向擠擴(kuò)技術(shù)和樁端后注漿兩種技術(shù)。在一個指定的受力樁位進(jìn)行采用新型聚合物防水泥漿填料護(hù)壁鉆孔旋挖技術(shù)鉆孔后，向孔內(nèi)一側(cè)下放一個樁身專用裝有DX型擠擴(kuò)器的裝置，通過專用地面壓力液壓站系統(tǒng)自動控制該裝置擠擴(kuò)器使裝置帶動弓面液壓臂的高度擴(kuò)展和壓力收縮，按照其整體承載能力的具體要求及不同地層上的土質(zhì)條件將每個樁身不同的受力部位（硬土層部位）分別擠壓出3岔齒形分布的盤狀擴(kuò)大孔接岔腔或近似一個圓錐形的盤狀分布擴(kuò)大孔的接頭腔后，放入鋼筋籠，灌注混凝土，形成由每個樁體、分承載壓力盤或每個支撐柱的分叉和每個樁端共同承載負(fù)重組成承載的樁基。成樁后再通過預(yù)埋的注漿管進(jìn)行樁端后注漿。生態(tài)環(huán)保型泥漿護(hù)壁擠擴(kuò)灌注樁后注漿施工如圖1所示。

3施工工藝

生態(tài)環(huán)保型泥漿護(hù)壁擠擴(kuò)灌注樁后注漿施工工藝流程如圖2所示。

高分子環(huán)保型泥漿護(hù)壁擠擴(kuò)灌注樁后注漿技術(shù)適用于稍密～密實(shí)狀態(tài)的粉土和砂土，中密～密實(shí)狀態(tài)的卵石、礫石層和殘積土層、全風(fēng)化巖、強(qiáng)風(fēng)化巖層等各種土層。淤泥及淤泥質(zhì)土層、松散狀態(tài)的砂土層可液化土層、濕陷性黃土層中慎用。

4控制措施

4.1 材料的控制

根據(jù)地基土、地下水和施工條件的深入調(diào)查，確定泥漿主要由聚合物拌制，聚合物泥漿的主要成分為水、高分子聚合物和水處理劑（碳酸鈉）。在水中加入水處理劑的作用主要是將水的PH值提高至8～10，沉淀水中的鈣離子，使得聚合物水泥漿具有最佳地性。施工時主要采用的兩種泥漿混合料比：（1）黏性土泥漿材料摻量0.6～0.8 kg/m3，Na2CO3摻量0.5 kg/m3，泥漿黏度28～31 s（馬氏漏斗）;（2）粉土、粉細(xì)砂、泥漿等材料摻量0.7～0.9 kg/m3，Na2CO3摻量0.5 kg/m3，泥漿黏度29～32 s（馬氏漏斗）。

4.2 泥漿護(hù)壁控制

為保持鉆孔土壁的穩(wěn)定，減少泥漿排放量，降低泥漿對周圍河流環(huán)境的危害，施工時選用高分子聚合物泥漿護(hù)壁。鉆入持力層時，嚴(yán)格地控制住進(jìn)尺，因為采用了聚合物水泥護(hù)壁，需要給予一定的護(hù)壁時間。在泥漿鉆進(jìn)工藝過程中，嚴(yán)格地保持孔內(nèi)泥漿表面，不低于護(hù)筒頂40 cm，提起鉆頭時，提起泥漿鉆頭時，及時地補(bǔ)充孔內(nèi)的泥漿，保證其高度[6]。

4.3 注漿過程的控制

樁端后注漿在鉆孔成樁48 h后進(jìn)行，在注漿過程中需要嚴(yán)格控制注漿管的等量注漿。在首根注漿管的注漿量增加到1.4 m3或者注漿壓力達(dá)到4MPa并持續(xù)5 min后，依次開始進(jìn)行第二和第三注漿管的灌漿，第二和第三注漿管的注漿量為1.3 m3。在注漿過程中若出現(xiàn)注漿壓力不上升等異常情況，則暫停該注漿管的注漿，而繼續(xù)下一根注漿管或者下一根樁的注漿，30～60 min后對該注漿管開始第二輪灌漿，直至完全滿足終止時所要求的注漿量或者注漿壓力[1]。

5應(yīng)用效果評價

寧化縣東溪河道整治工程涉及的橋梁樁基均應(yīng)用生態(tài)環(huán)保型泥漿護(hù)壁擠擴(kuò)灌注樁后注漿施工工法。高分子環(huán)保型泥漿護(hù)壁擠擴(kuò)灌注樁后注漿施工技術(shù)采用高聚物泥漿護(hù)壁改善當(dāng)?shù)厥┕きh(huán)境，在成孔的同時通過擠擴(kuò)設(shè)備定向、定位擴(kuò)孔后灌注混凝土，成樁后再在樁底注漿，施工程序得到簡化，工程造價降低，施工效率提高，縮短了施工工期，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。

高分子環(huán)保型泥漿護(hù)壁擠擴(kuò)灌注樁后注漿施工技術(shù)可有效解決解決樁底沉渣，充分利用樁長范圍內(nèi)硬土層對基樁承載力的貢獻(xiàn)，提高工程的安全性、環(huán)保性，在鉆孔過程文明施工易保證、流水化作業(yè)水平高的優(yōu)點(diǎn)。采用聚合物泥漿護(hù)壁，泥漿可重復(fù)利用，減少泥漿使用量和排放量。成孔、澆筑混凝土、后注漿的過程一次完成，排除了大量的泥漿處理和運(yùn)輸?shù)墓ぷ鳎瑥母旧媳苊饬擞纱藢κ┕がF(xiàn)場和周邊環(huán)境的污染，是一種環(huán)境保護(hù)型的綠色施工方法，具有顯著的社會效益。

6 結(jié)語

高分子環(huán)保型泥漿護(hù)壁擠擴(kuò)灌注樁后注漿技術(shù)有效解決了灌注樁施工質(zhì)量難以控制;泥漿垃圾處理難度大;土體“松弛”現(xiàn)象明顯，承載力不足等問題，在相同的施工環(huán)境下，與普通直孔灌注樁相比可減少樁長，樁徑和減少得到縮減，方便施工和節(jié)約工程成本，根據(jù)工程實(shí)際應(yīng)用，高分子環(huán)保型泥漿護(hù)壁擠擴(kuò)灌注樁后注漿技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）高分子聚合物泥漿，減少了泥漿排放量，降低泥漿對周圍環(huán)境的污染;（2）鉆孔灌注樁樁端后注漿技術(shù)和鉆孔灌注樁三岔雙向擠擴(kuò)技術(shù)，提高了樁基豎向承載力，減小了施工機(jī)械對孔壁和樁端土體產(chǎn)生不同程度的擾動;（3）樁端后注漿結(jié)合了劈裂注漿與滲透注漿兩種方式，使沉渣及樁端附近土體密實(shí)，產(chǎn)生“擴(kuò)底”效應(yīng)，同時漿液上泛部分樁側(cè)區(qū)域出現(xiàn)“擴(kuò)徑”效應(yīng)，端承力和側(cè)摩阻力都有較大提高，改善了“松弛”影響，減小了樁基承載力離散性;高分子環(huán)保型泥漿護(hù)壁擠擴(kuò)灌注樁后注漿技術(shù)具有經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、污染少等優(yōu)點(diǎn)，是一種環(huán)境保護(hù)型的綠色施工方法，具有顯著的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，是一項值得推廣的樁基施工技術(shù)。

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