旋挖成孔灌注樁后注漿施工技術(shù)

孟寶華， 徐　俊

(1.成都四海巖土工程有限公司，四川成都 610041； 2.中石化中原建設工程有限公司， 河南濮陽 457000)

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旋挖成孔灌注樁后注漿施工技術(shù)

孟寶華1， 徐俊2

(1.成都四海巖土工程有限公司，四川成都 610041； 2.中石化中原建設工程有限公司， 河南濮陽 457000)

根據(jù)我國西南地區(qū)旋挖樁施工現(xiàn)狀，文章總結(jié)了旋挖成孔灌注樁后注漿技術(shù)要點，并在工程調(diào)研和實踐的基礎(chǔ)上，對混凝土方量控制、孔口坍塌處理、樁端沉渣控制、填方地段處理等問題進行了探討分析。

灌注樁；旋挖成孔；后注漿；施工技術(shù)

旋挖成孔作為灌注樁中的一種施工工藝，自20世紀80年代后期引進國內(nèi)后[1]，已越來越廣泛地應用到樁基工程中來。旋挖成孔灌注樁與其它鉆孔灌注樁相比，其成孔方式、適用范圍及在環(huán)境保護等方面均有一定的優(yōu)勢。

旋挖成孔灌注樁一般適用于黏性土、粉土、砂土、填土、碎石土及風化巖層。其施工范圍廣、施工速度快、施工安全度高、樁徑設計靈活、綜合經(jīng)濟效益好，在樁基施工中的應用范圍非常廣泛。青藏鐵路工程、鄭西客運專線工程等國家大型基礎(chǔ)項目的建設就是運用了該技術(shù), 并且取得了很好的效果[2]。

但也因其難以進行擴大頭施工，在含漂石或大直徑卵石的地區(qū)鉆進困難，樁底沉渣清理不充分，使其發(fā)展受到制約[3]。近年來，隨著擴孔鉆頭、后注漿等工藝在樁基工程中的運用，使旋挖成孔技術(shù)得到進一步發(fā)展。

本文以成都、重慶京東方樁基工程為實例，結(jié)合后注漿工藝的成功運用，在總結(jié)旋挖成孔灌注樁后注漿工藝施工技術(shù)要點的基礎(chǔ)上，就該工藝運用過程中常見問題及處理措施進行了初步分析，供工程技術(shù)人員參考。

1　旋挖成孔灌注樁后注漿工藝施工技術(shù)要點

鉆孔灌注樁后注漿技術(shù)是混凝土灌注完成后通過預埋的注漿管向樁側(cè)和樁端注入高壓水泥漿，提高樁端和樁側(cè)摩阻力的施工技術(shù)。其施工流程為：場地平整、鉆機就位→樁位放線、護筒埋設→泥漿制備→旋挖鉆進→成孔檢測→一次清孔→鋼筋籠及注漿管制作與下放→導管安放→澆筑混凝土→后注漿[4]。

1.1鉆機定位

鉆機就位前必須平整場地并壓實，尤其進行濕法作業(yè)時，場地平整的質(zhì)量直接關(guān)系到項目安全、棄土進度等。

在樁位通過復核，護筒埋設符合設計要求,護筒、地坪標高已測定的基礎(chǔ)上,鉆機才能就位。樁機定位要準確、水平、垂直、穩(wěn)固,尤其注意鉆機導桿中心線、回旋盤中心線、護筒中心線應保持在同一直線。

1.2樁位放線

除滿足相關(guān)規(guī)范的精度控制要求外，由于旋挖機、吊車、混凝土泵車、挖掘機等機械協(xié)同工作，場地受水及堆土影響逐漸縮小，旋挖機若采用直線式布置易造成機械之間的干擾，且易引發(fā)安全事故，因此，結(jié)合施工效果進行比較，放線應保證旋挖機采用“L”型布置，以充分發(fā)揮各機械機動性。

為防止護筒在施工過程中被旋挖機壓下，給樁標高控制帶來不便，應保證護筒溢出口底部至少高于設計樁頂30～50 cm，以滿足樁超灌高度。

1.3泥漿制備

在鉆進過程中或?qū)@頭提出鉆孔外后，向孔內(nèi)注漿，泥漿液面不得低于護筒底部，必須保證液面比地下水位要高100～150 mm，防止地下水進入。在施工作業(yè)中很少有將鉆頭擠滿的情況，因此，提出的鉆頭有泥漿，存在污染泥漿的問題，鉆頭筒中上部留有溢漿口，這就造成在旋挖砂層時，泥漿與砂混合后又溢入孔內(nèi)，如果泥漿相對密度小于1.3，會造成混凝土灌注前沉渣太多而超出規(guī)定，即使旋挖鉆機二次旋挖清孔也無濟于事，以致造成混凝土灌注困難，故泥漿充盈系數(shù)控制在1.11～1.15 之間至關(guān)重要。

在采用化學泥漿護壁時，按相關(guān)規(guī)范要求，化學試劑用量不小于用水量的5 ‰，以保證化學聚合物對底部沉渣的絮凝能力。

1.4一次清孔

清孔時孔內(nèi)水位應高出地下水位2 m左右，以防塌孔。清孔必須徹底，如果泥漿指標超標，應將鉆頭放入孔底掃孔，撈去沉渣。清孔結(jié)束,自檢合格后與監(jiān)理工程師共同進行孔深測量,作為第二次清孔后測沉淤的依據(jù)。

1.5導管安放

(1)計算導管長度，安裝井口架。

(2)導管要定期進行水密性試驗,下導管前要檢查是否漏氣、漏水和變形,是否安放了“O”形密封圈。

(3)導管要依次下放,全部下入孔內(nèi)后應放到孔底,以便核對導管長度及孔深,然后提起 30 cm～50 cm,進行二次清孔。

1.6二次清孔

測試進、出口泥漿指標,調(diào)整到施工組織設計確定的參數(shù),用無收縮水文測繩、標準測錘測沉淤值,控制在規(guī)范允許范圍內(nèi)。

1.7鋼筋籠及注漿管的制作和下放

(1)將綁扎好聲測管的鋼筋籠預先轉(zhuǎn)移到場地內(nèi)堆放點，下置φ20 cm原木，然后進行綁扎注漿管操作，完畢后將成品鋼筋籠分型號放置，經(jīng)過質(zhì)檢人員驗收后進行下放。

(2)在鋼筋籠上掛牌，注明施工部位、樁號、孔深、吊筋長度等相關(guān)信息，空樁較深的鋼筋籠可在注漿管上用膠帶標識出護筒頂位置。

(3)下放過程中要觀察孔內(nèi)水位變化,看是否有孔內(nèi)塌孔現(xiàn)象。如下放困難，應查明原因，不得強行下放。一般采用正反旋轉(zhuǎn)的下放方式，慢起慢落數(shù)次逐步下放。

1.8水下混凝土澆筑

水下混凝土澆筑是最后一道關(guān)鍵性的工序,施工質(zhì)量將嚴重影響灌注樁的質(zhì)量,所以在施工中必須注意以下幾點:

(1)導管必須嚴密,長度適中,保證底端距孔底 30～50 cm。

(2)混凝土必須具備良好的和易性,坍落度控制在18～22 cm,首批混凝土必須保證封底成功。

(3)混凝土澆筑必須連續(xù)作業(yè),余料不足一根樁時，嚴禁澆筑，以防止斷樁及吊車窩工。

(4)應有足夠的混凝土儲量，導管一次埋入混凝土灌注面以下不少于80 cm。

(5)導管埋入混凝土深度宜為2～6 m。嚴禁將導管提出混凝土灌注面，并應控制提拔導管速度。

(6)澆筑過程中應有專人記錄,以防導管提升過猛或?qū)Ч苈袢脒^深,造成斷樁。

(7)灌注樁超灌高度宜為80～100 cm,以確保樁頂混凝土質(zhì)量。

在實際濕法施工過程中，由于旋挖鉆進過程中加入水，使得現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境變差，因此，及時抽回水對后續(xù)作業(yè)顯得尤為重要。

1.9注漿

壓漿設備采用JW/80型灰漿攪拌機，注漿用BW250 型泵，壓力注漿管路由排漿管段、壓漿導管段和地面輸漿管路組成。壓漿于成樁后2～3 d進行，早期壓漿有利于水泥漿分布均勻，注漿壓力0.6～0.8 MPa ，水泥漿水灰比0.5，使用42.5 普通硅酸鹽水泥。

施工完畢后，根據(jù)現(xiàn)行《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》、《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》及西南地區(qū)的檢測技術(shù)規(guī)范、文件要求對樁進行檢驗。工程基樁的檢測內(nèi)容包括基樁承載力檢測和樁身完整性檢測。樁承載力檢測及施工完成后效果見圖1、圖2。

圖1　靜載試驗堆載

圖2　樁施工完成效果

2　施工注意事項

2.1混凝土方量控制

由于工程采用水下混凝土澆筑，串孔、軟弱層、混凝土質(zhì)量缺陷等不可預見性因素多，給混凝土方量控制增加了一定難度。根據(jù)本工程及相關(guān)工程經(jīng)驗，可通過以下方面進行控制：

(1)嚴格控制混凝土供應量，防止混凝土公司偷工減料。加強質(zhì)量控制，對泥漿的指標檢測，控制土層變化在鉆進中的影響，減少或防止意外情況的發(fā)生。

(2)控制旋挖機轉(zhuǎn)速及提升速度。嚴格控制每個工作循環(huán)的鉆進尺度 ,避免發(fā)生埋鉆事故，同時應適當控制回轉(zhuǎn)斗的提升速度。升降速度宜保持在0.75～0.85 m/s,避免因提升速度過快引起的孔壁坍塌情況發(fā)生。

(3)應控制最后一次灌注量，超灌高度宜為80～100cm，保證鑿除浮漿后樁頂混凝土強度；同時計算好超灌量，減免因此而產(chǎn)生的超方。

2.2孔口坍塌處理

成孔后由于振動和泥漿沖刷的影響，護筒的周圍和底部土層松動，使孔口坍塌。發(fā)生坍塌后即打撈護筒并對樁孔用黏土回填重新鉆進。以直徑0.8 m樁為例，在樁施工時，先在樁位處挖出φ1.2 m的圓坑，護筒選用φ1.0 m、長2.5 m的鋼護筒，再將護筒放入坑內(nèi)，護筒底部0.5 m四周回填混凝土，其余部分回填黏土進行處理。

2.3沉渣控制

旋挖樁樁端沉渣控制一直是一個技術(shù)難題，尤其是高填方場地樁端沉渣。經(jīng)對重慶京東方樁基工程、成都京東方樁基工程工地現(xiàn)場調(diào)研分析，提出以下沉渣控制技術(shù)，通過多個控制技術(shù)相結(jié)合，最終達到降低沉渣厚度，最大限度地消除沉渣對基樁承載力的不利影響的目的[6-7]。

(1)混凝土澆筑方式采用滑閥(隔水塞)式施工工藝。

(2)成樁后采用后注漿技術(shù)對沉渣進行固結(jié)。

(3)選用平底撈砂鉆斗，進行撈渣10 min以上，并保持不進尺，保持慢速空轉(zhuǎn)撈渣，撈渣結(jié)束后，不允許反轉(zhuǎn)。

(4)合理確定混凝土澆筑時間，盡量縮短施工時間，成孔后待灌時間一般不超過3 h， 防止因等待時間過長發(fā)生孔壁垮塌， 渣土掉入孔底。

(5)鋼筋籠吊放過程中，要求對準孔位，垂直緩放入孔，不碰撞孔壁使泥土坍落樁底。

(6)采用導管二次清孔。

2.4填方地段處理

處理松散高填方地基,目前成都地區(qū)常用的加固方法有灌漿法、強夯法、樁基礎(chǔ)等。但由于松散高填方的空洞較大,采用灌漿法處理時,容易出現(xiàn)跑漿,無法控制漿液的流向, 加之本身孔隙之大, 欲達到灌注效果,其注漿量非常大, 成本相當高。強夯的有效加固深度一般在10 m以內(nèi),10 m以下部分,則由于強夯能量的衰減而不能得到加固,使得有效加固深度以下存在一仍處于欠固結(jié)狀態(tài)的下臥層,建筑物在上部荷載作用下可能會發(fā)生不均勻沉降現(xiàn)象。

在成都京東方樁基工程CUB區(qū)施工中，小部分區(qū)域由于往年連砂石被盜，之后進行回填，鉆孔揭露回填土厚度約2～11 m，填土多為生活垃圾，在旋挖鉆進過程中，出現(xiàn)塌孔、串孔現(xiàn)象嚴重，混凝土嚴重超方，最初決定采用泥漿護壁來解決塌孔問題,終究沒有成功。就其原因,主要在于松散碎石土的孔隙率相當大,泥漿發(fā)生嚴重的漏漿現(xiàn)象,向孔內(nèi)補充的泥漿很快便從孔壁滲漏,無法保持水頭高度,防止坍孔現(xiàn)象不能得到控制。

經(jīng)多次討論分析,決定采取以下措施來解決這一問題:加長護筒，穿越易垮塌段，垮塌段較長時，采取全套管旋挖鉆進法，塌孔問題得到解決。

3　結(jié)論

旋挖成孔灌注樁后注漿工藝通過向樁側(cè)和樁端注入高壓水泥漿，對樁間土及樁底沉渣進行固結(jié)，通過成樁后靜載試驗及樁身質(zhì)量檢測，證實其有效提高了樁端和樁側(cè)摩阻力，提升了施工質(zhì)量。

本文通過對旋挖成孔灌注樁后注漿技術(shù)成功運用的經(jīng)驗總結(jié)，在分析該項技術(shù)及施工中相關(guān)問題的基礎(chǔ)上，對其在工程中的應用及進一步完善提出了部分對策和建議。

隨著旋挖成孔工藝應用范圍逐步向工程樁領(lǐng)域延伸，以及其在房屋建筑、市政基礎(chǔ)設施建設中的廣泛使用，該技術(shù)與其他工藝的綜合運用已成為一種趨勢，如何在發(fā)揮其特點的基礎(chǔ)上，融合其他工藝，推進技術(shù)創(chuàng)新，將成為日后工程技術(shù)人員關(guān)注的課題。

[1]張啟君.國內(nèi)外旋挖鉆機發(fā)展現(xiàn)狀與結(jié)構(gòu)特點分析(上篇)[J].建設機械技術(shù)與管理，2006(4)：47-52.

[2]翟戊軍，李興磊.泥漿護壁旋挖成孔灌注樁在工程實踐中的應用[J].四川建材，2010，36(5):47-48.

[3]王科. 成都地區(qū)旋挖成孔灌注樁的相關(guān)問題探討[J]. 四川建筑科學研究,2011,37(1):124-127.

[4]陳飛，陳雄志.旋挖鉆進工藝在鉆孔灌注樁后壓漿工程中的應用[J].探礦工程,2012,39(12):57-59.

[5]王康妍.旋挖樁的施工體會[J].廣東科技，2009(5)：162-163.

[6]熊啟東，李成芳，孔凡林.旋挖成孔灌注樁施工質(zhì)量控制技術(shù)探討[J].重慶建筑，2013,12(1):41-43.

[7]康景文，孟貴林，李圣，等.昔格達泥巖中后壓漿沖孔灌注樁承載力研究[J] .巖土工程學報，2010,32(增2):123-126.

孟寶華(1988～)，男，碩士研究生，助理工程師，主要從事巖土工程設計與施工管理工作。

TU753.3

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[定稿日期]2016-03-04