高壓旋噴處理灌注樁樁端沉渣

張志軍 常宏

摘要：探討高壓旋噴處理灌注樁樁端沉渣的工藝機理，結合工程實例，討論存在的問題。

關鍵詞：高壓旋噴 灌注樁 沉渣

無論是鉆孔灌注樁，還是沖孔灌注樁，如果其樁端沉渣超出了設計允許范圍，就必須進行處理，然后方能投入正常使用。處理灌注樁樁端沉渣，比較常用的方法有：①高壓旋噴法；②壓力注漿法，③風力清孔后注水泥漿法等。采用不同的處理方法，處理效果往往不一樣。實踐證明，采用高壓旋噴工藝處理灌注樁樁端沉渣較為理想。

一、高壓旋噴處理灌注樁樁端沉渣的設計與施工

1.工藝機理

對于灌注樁，由于在成孔過程中加入大量泥漿進行護壁及清渣，且泥漿的濃度較高，在灌注砼后其殘留的沉渣與泥漿往往結為一體，類似于角礫質土。經鉆孔取芯，見沉渣與泥膠結緊密，芯呈柱狀，常呈可塑一硬塑狀。因此采用高壓旋噴法處理灌注樁樁端沉渣，能獲得理想的效果，對較大直徑的樁，其處理效果也十分明顯。況且，用旋噴處理后．水泥漿液與沉渣膠結混合為一體，其固結物的強度也很高，能達到設計要求。

在處理樁端沉渣時，先利用高壓清水旋噴射流將沉渣進行切割、分離，經較長時間的連續沖切，高壓水影響范圍擴大，使泥與沉渣分離開來。通過孔口返水，將顆粒較小的沉渣與泥一同帶出孔外，而顆粒較粗的則留在樁底。然后利用水泥漿液旋噴射流，將留在樁底的那部分沉渣混合膠結起來，在樁端形成一個旋噴樁柱體，充填于原沉渣的位置，類似于接樁一樣，高強度的旋噴樁固結體將樁端與基巖連接起來，以此來提高灌注樁的樁端承載力，減少其沉降量。

2.設計與施工

（1）設計方法

結合作者多年來處理沉渣的經驗，作如下設計：

①根據灌注樁樁徑大小均勻地在樁身上布置鉆孔，以每個鉆孔承擔的處理直徑為0.8—1.0m為佳；

②鉆孔孔徑為110mm；

③先采用清水作為高壓旋噴的介質，利用高壓水流所產生的沖擊力將沉渣切割、沖散，旋噴壓力為25—35MPa；

④然后利用水泥漿作為高壓旋噴的介質將被水流沖散分離后的沉渣混合膠結起來，壓力為30—35MPa；

⑤水泥漿的水灰比為0.4—0.5；

⑥制漿材料：525#普通硅酸鹽水泥。

（2）施工工藝

①成孔：用工程鉆機或地質鉆機在樁身上鉆孔，保證鉆孔的垂直度，以免鉆孔偏離出樁身外達不到設計要求而報廢；

②高壓旋噴清孔：采用高壓旋噴的專用設備，利用高壓水流的沖擊力進行清孔，每次清孔時，見孔口返出的水不再渾濁方可停止清孔。一般情況下，需2—3h即可完成一次清孔工作；

③高壓旋噴制樁：利用高壓旋噴機將水泥漿液噴人灌注樁樁底原沉渣位置，將被高壓水流沖散分離后的沉渣混合膠結起來形成旋噴樁柱體，旋噴制樁完成后再進行封孔。

清孔時，如一次清孔效果較差，可重復步驟②多次，達到理想的清孔效果為止。

（3）工藝要求

①鉆機成孔時，一定要保證孔的垂直度；

②高壓旋噴清孔時，水壓力一定要大，水壓越大，效果越好。清孔時間要充足；

③每根樁上，要等到所有的鉆孔清洗完畢，方可旋噴制樁；

④制成的水泥漿若>2h仍未使用的應廢棄，以保證水泥漿的質量。

二、工程實例

1.概述

內蒙古包頭某大橋樁基，設計采用用Φ2.20m沖孔灌注樁。樁基完成后，經質檢單位抽芯驗樁，發現其中一根樁的樁端存在有0.4—0.6m不等厚的沉渣，須進行沉渣處理，方能滿足樁基承載力及沉降要求。經多種方案的分析、對比，決定采用高壓旋噴工藝進行處理。

2.方案設計與施工

①在樁身上布置5個鉆孔，鉆孔位置見圖1。K5號孔位于樁中心，K1—K4號孔位于樁的四個方位上，距樁邊0.35m，均勻布置；

②鉆孔深度以穿過樁底沉渣進入底層基巖1.0m為止；

③高壓旋噴水壓力為30MPa， 鉆孔孔位布置示意圈單次清孔時間2h；

④水泥漿液旋噴壓力為35MPa，要求采用復噴工藝；

⑤采用525#普通硅酸鹽水泥作為制漿材料，水泥漿液的水灰比為0.4—0.5；

施工時按設計編號依次進行鉆孔，完成全部鉆孔工作后，才開始進行清孔。清孔時先清K5號孔，然后從K1、K3、K2、K4按順序進行清孔。這樣反復清孔，每個孔歷經3—5回次才完成全部清孔工作。待全部鉆孔清孔完畢后，方可按設計要求進行水泥漿旋噴制樁。

這根樁的整個處理工作共歷時21天才完成。

3.處理效果評述

處理完后，經質檢單位在樁身上隨機布置2個抽芯鉆孔，對樁端沉渣處理效果進行檢驗，從抽芯情況看，原沉渣部位已全部被高強度的純水泥漿與沉渣混合膠結體所置換充填。旋噴樁固結體與樁端砼及樁底基巖均膠結緊密，并取樣進行抗壓試驗，強度等級均符合設計要求。因此，可以說明，采用高壓旋噴工藝處理灌注樁樁端沉渣是可行的，且效果十分顯著。

三、結束語

由于高壓旋噴應用于處理灌注樁樁端沉渣尚處于經驗積累階段，所以在工程中應用時還是應注意現場監測，靈活施工，才能獲得良好的效果。筆者在總結前人經驗的基礎上，得出以下認識：

①高壓旋噴處理灌注樁樁端沉渣，因其清孔程度及置換體強度均較高，其處理效果顯著。

②因樁端沉渣常與泥膠結成可塑一硬塑狀，且在沉渣中存在有較大顆粒的沉渣。因此，在清孔時，要有足夠的水壓，才能達到設定的清孔范圍。水泥漿旋噴時的壓力是越大越好。

③清孔時，應清洗完所有鉆孔后方能開始水泥漿液的旋噴，并應進行2個回次以上的清孔，才能保證清孔徹底，獲得好的處理效果。

總的來說，高壓旋噴處理灌注樁樁端沉渣，在方案可行的條件下，選擇合理的設計與施工參數可取得良好的技術與經濟效益。