透水流沙地質斷樁處理方法探討

李彥海

（中鐵十五局集團第七工程有限公司，河南 洛陽 471000）

1 概述

洛欒高速洛嵩段土建二標康溝2號大橋下部基礎為鉆孔灌注樁，設計為摩擦樁，全橋共有36根樁。2號墩位于主河道內，設計樁直徑為2.0m，樁長33m。在施工過程中，我們采用了先進的機械設備并嚴格控制每一道工序工程質量，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處有嚴重缺陷，判為斷樁。若不及時對該樁進行處理，勢必嚴重影響該橋主體工程的施工進度和質量。

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筒、深度下至缺陷部位以下3-5米，開挖基樁缺陷一側，處理后回填

2.3 樁芯鑿井法

根據經驗只有基樁缺陷屬夾沙性質時，采用鉆孔壓漿效果才較理想，而該樁屬夾粘土性質缺陷，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及幾臺風鎬，一些簡易的吊裝設備就開始了作業。

開挖結果卻大出所料，當開鑿到9.25米深度時，豎井內離樁中心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行下去。原因是對地質情況估計不透，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，不能使用大排量設備；再者，打井后，地表水（河槽內水）被引至井內，無法將水降至所需標高。

采取了第二種措施，由豎井內向外壓水泥漿。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。壓注水泥漿未能達到最終目的。

最后采取第三種措施，從豎井內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，以使充分擴散；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0.7m2，無再次下榻、涌沙現象和漏水、滲水情況，成功地把夾雜在樁體內的泥團、松散劣質混凝土清出，并按設計澆注混凝土。處理完畢，經超聲波檢測合格。

4 處理機理分析

采用壓注水泥漿及滲入附加劑的辦法來進行防滲、阻水，實際上是化學加固土體的一種運用。

當注入水玻璃和水泥漿時，水玻璃與水泥水解產物Ca(OH)2迅速化合，其化學變化為：

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很快凝結（試驗室控制為十分鐘），凝結后的結石率可達98-100%，結石的抗壓強度7天可達到7.3兆帕以上，現場采用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，達到防滲、阻水之目的（見圖1）。

當單獨注入純水泥漿時，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（砂層地質段）實際上已形成一較大的水泡；所以，當純水泥漿注入時，會很快被流動的水稀釋，或者與泥沙相摻合，不能很快形成強度，達到阻水的目的。但當缺損面較小時，單純注水泥漿也會收到顯著效果。

該樁從開鑿到結束，經歷了一個半月時間。因斷樁位置處在透水層地質段，沒有其他經驗借鑒，再加上對情況估計不足，沒有充分的準備來應付涌水、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，我們技術人員和決策人員雖然承擔了一次很大的風險，但取得了在透水流沙地質段基樁發生嚴重缺陷甚至斷樁的成功處理經驗。

5 安全施工注意事項

5.1 孔內送風當樁孔深度達到5m以上時，應向孔內通風，特別是當天氣炎熱時和施工作業之前，應該用吹風機（空壓機）向孔內吹風，加強空氣對流。樁孔上人員要密切觀察樁孔下作業人員情況，互相呼應。

5.2 孔內防塵、防噪音由于在樁體上施工，作業面小，孔位深，空氣對流不暢，空氣中粉塵密度高，應選擇一些面罩無毒、無味，佩戴舒適，穩定性強，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，保證施工作業人員的身體健康。

5.3 機械的定期維護 加強設備的保養和維護，定期檢查設備的性能，特別是提升設備的維護。避免發生機械故障，確保施工人員的安全。

5.4 安全用電。施工現場各種用電設備，必須安裝漏電保護器；井孔內照明應采用礦燈或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、防斷等保護措施。

鉆孔灌注樁的施工由于受諸多因素的影響，產生斷樁有時不可避免，處理起來也不是十分復雜，關鍵是要選擇經濟合理，安全有效地處理方法，確保工程質量。

[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.建筑工程質量癥害分析與處理[M].北京：中國建筑工業出版社，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：中國建筑工業出版社.1988年第一版.