透水流沙地質(zhì)斷樁處理方法探討

李彥海

（中鐵十五局集團(tuán)第七工程有限公司，河南 洛陽 471000）

1 概述

洛欒高速洛嵩段土建二標(biāo)康溝2號大橋下部基礎(chǔ)為鉆孔灌注樁，設(shè)計為摩擦樁，全橋共有36根樁。2號墩位于主河道內(nèi)，設(shè)計樁直徑為2.0m，樁長33m。在施工過程中，我們采用了先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備并嚴(yán)格控制每一道工序工程質(zhì)量，使得大部分基樁都順利通過了超聲波檢測，但仍有2號墩1號樁在距聲測管口深10.5m處有嚴(yán)重缺陷，判為斷樁。若不及時對該樁進(jìn)行處理，勢必嚴(yán)重影響該橋主體工程的施工進(jìn)度和質(zhì)量。

2 斷樁處理方法的確定

斷樁處理方法大致有以下幾種：

2.1 鉆孔壓漿法

2.2 在缺陷基樁外下沉一個半徑比原基樁大的多的外護(hù)筒、深度下至缺陷部位以下3-5米，開挖基樁缺陷一側(cè)，處理后回填

2.3 樁芯鑿井法

根據(jù)經(jīng)驗只有基樁缺陷屬夾沙性質(zhì)時，采用鉆孔壓漿效果才較理想，而該樁屬夾粘土性質(zhì)缺陷，若采用鉆孔壓漿，效果往往較差，我們放棄了第一種方法。第二種方法由于工作量太大且破壞了基樁周圍原狀土，摩阻力要受影響，況且現(xiàn)場實際地形條件有限，最終我們選擇第三種方法即樁芯鑿井法。

3 斷樁處理過程

我們采用了一臺空壓機(jī)及幾臺風(fēng)鎬，一些簡易的吊裝設(shè)備就開始了作業(yè)。

開挖結(jié)果卻大出所料，當(dāng)開鑿到9.25米深度時，豎井內(nèi)離樁中心0.3米距離處開始漏水，繼而大量涌沙，致使開鑿工作不能進(jìn)行下去。原因是對地質(zhì)情況估計不透，也許是缺陷上方砂層塌方，缺陷位置處土層不但透水，而且具有較大的水壓。

我們采取的第一種措施為降水，在缺陷面方向，距基樁中心5米處，打一眼直徑為60厘米，深度為14米（距聲測管口）的集水井。希望能象明挖基礎(chǔ)一樣，將水降止11米以下，但效果不佳，因集水井直徑太小，不能使用大排量設(shè)備；再者，打井后，地表水（河槽內(nèi)水）被引至井內(nèi)，無法將水降至所需標(biāo)高。

采取了第二種措施，由豎井內(nèi)向外壓水泥漿。這一措施暫緩了漏水、涌沙情況，在9.5米深度處，水泥漿封住了約0.2m2大的洞口面積。但缺陷沿基樁表面面積較大（近0.9 m2）,缺陷體積0.72m3，粘土團(tuán)高1.5米，寬0.6米，沿徑向長0.7-0.9米。壓注水泥漿未能達(dá)到最終目的。

最后采取第三種措施，從豎井內(nèi)向外壓注水玻璃和水泥漿（見圖1）。先在缺陷處人工打入兩根鋼管，鋼管端部四周鉆孔，以使充分?jǐn)U散；再以彎管或橡膠管相接出地面；豎井底用快凝混凝土封閉；井口用兩臺注漿泵（活塞式），分別壓注水泥漿和水玻璃溶液，人工拌合水泥漿經(jīng)過篩后壓注。一次壓入水泥5噸多，壓入水玻璃2300公斤；水泥漿和水玻璃，使得樁周外土體和空洞（由樁外向樁心豎井涌沙所形成）得到了充分填充和擠壓，壓注前樁外集水井已被回填。

圖1

完成水泥漿及水玻璃壓注后第二天，再次向下開鑿時，井壁外土體裸露達(dá)0.7m2，無再次下榻、涌沙現(xiàn)象和漏水、滲水情況，成功地把夾雜在樁體內(nèi)的泥團(tuán)、松散劣質(zhì)混凝土清出，并按設(shè)計澆注混凝土。處理完畢，經(jīng)超聲波檢測合格。

4 處理機(jī)理分析

采用壓注水泥漿及滲入附加劑的辦法來進(jìn)行防滲、阻水，實際上是化學(xué)加固土體的一種運(yùn)用。

當(dāng)注入水玻璃和水泥漿時，水玻璃與水泥水解產(chǎn)物Ca(OH)2迅速化合，其化學(xué)變化為：

式中CaO·nSiO2·mH2O是堿金屬水合硅酸鹽。

兩種漿液混合后，可在幾秒鐘到幾十分鐘內(nèi)很快凝結(jié)（試驗室控制為十分鐘），凝結(jié)后的結(jié)石率可達(dá)98-100%，結(jié)石的抗壓強(qiáng)度7天可達(dá)到7.3兆帕以上，現(xiàn)場采用525號水泥，水灰比1:0.4～0.5，水泥漿與水玻璃漿液混合后，很快形成一個不透水且具強(qiáng)度的漿泡，漿泡擠壓基樁外土體并使其密實，同時漿泡又將基樁圓周面上的洞阻塞，達(dá)到防滲、阻水之目的（見圖1）。

當(dāng)單獨(dú)注入純水泥漿時，收效較小的原因在于，基樁周圍有較豐富的地下水，再加上集水井可能與基樁豎井貫通，在基樁與集水井之間（砂層地質(zhì)段）實際上已形成一較大的水泡；所以，當(dāng)純水泥漿注入時，會很快被流動的水稀釋，或者與泥沙相摻合，不能很快形成強(qiáng)度，達(dá)到阻水的目的。但當(dāng)缺損面較小時，單純注水泥漿也會收到顯著效果。

該樁從開鑿到結(jié)束，經(jīng)歷了一個半月時間。因斷樁位置處在透水層地質(zhì)段，沒有其他經(jīng)驗借鑒，再加上對情況估計不足，沒有充分的準(zhǔn)備來應(yīng)付涌水、涌沙問題，致使基樁缺陷處理幾次陷入困境，幾乎迫使我們放棄該樁處理另尋其他方案。通過對這根斷樁的處理，我們技術(shù)人員和決策人員雖然承擔(dān)了一次很大的風(fēng)險，但取得了在透水流沙地質(zhì)段基樁發(fā)生嚴(yán)重缺陷甚至斷樁的成功處理經(jīng)驗。

5 安全施工注意事項

5.1 孔內(nèi)送風(fēng)當(dāng)樁孔深度達(dá)到5m以上時，應(yīng)向孔內(nèi)通風(fēng)，特別是當(dāng)天氣炎熱時和施工作業(yè)之前，應(yīng)該用吹風(fēng)機(jī)（空壓機(jī)）向孔內(nèi)吹風(fēng)，加強(qiáng)空氣對流。樁孔上人員要密切觀察樁孔下作業(yè)人員情況，互相呼應(yīng)。

5.2 孔內(nèi)防塵、防噪音由于在樁體上施工，作業(yè)面小，孔位深，空氣對流不暢，空氣中粉塵密度高，應(yīng)選擇一些面罩無毒、無味，佩戴舒適，穩(wěn)定性強(qiáng)，安全性能高，呼吸阻力低的自吸過濾式防塵口罩和一些防噪音耳罩，保證施工作業(yè)人員的身體健康。

5.3 機(jī)械的定期維護(hù) 加強(qiáng)設(shè)備的保養(yǎng)和維護(hù)，定期檢查設(shè)備的性能，特別是提升設(shè)備的維護(hù)。避免發(fā)生機(jī)械故障，確保施工人員的安全。

5.4 安全用電。施工現(xiàn)場各種用電設(shè)備，必須安裝漏電保護(hù)器；井孔內(nèi)照明應(yīng)采用礦燈或36V以下安全電壓，照明燈具須采用100W以上的防爆戴罩燈泡;井孔內(nèi)電線必須采用防水型電纜，電線必須要有防止破損、防斷等保護(hù)措施。

鉆孔灌注樁的施工由于受諸多因素的影響，產(chǎn)生斷樁有時不可避免，處理起來也不是十分復(fù)雜，關(guān)鍵是要選擇經(jīng)濟(jì)合理，安全有效地處理方法，確保工程質(zhì)量。

[1]陳允明.鉆孔灌注樁斷樁原因分析與處治、中國論文下載中心[EB/OL]

[2]王壽華，黃榮源，穆金虎.建筑工程質(zhì)量癥害分析與處理[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1986，第一版.

[3]曾國熙，盧肇鈞.蔣國澄.葉政青.地基處理手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社.1988年第一版.