西南地區回填地層旋挖樁后注漿工藝施工實踐

【摘 要】南充君匯商品樓項目地質條件復雜，上部回填層厚20m；基礎灌注樁樁徑1.0m，最大樁長30m，樁孔采用旋挖鉆機施工，成樁后通過預設注漿管對樁底和樁周進行壓力注漿，成功地解決了樁基的承載力問題。本文簡要介紹了該工程的地質條件、設計要求、施工程序、施工方法、施工難點、技術措施及所取得的效果。

【關鍵詞】南充；回填層；旋挖；灌注樁；后注漿

1、工程概況

南充君匯商品樓項目部分樓盤建筑在河道回填區，回填層厚20m；基礎采用板筏和旋挖灌注樁，成樁后采用注漿法對樁底、樁周接觸帶及地基進行加固。2012年5月至10月期間共完成后注漿灌注樁738根。工程區地質情況自上而下分述如下：

（1）回填層：主要由粘性土、泥巖碎塊石等組成，混有塊石；塊石含量約15%～45%，粒徑約為20mm～750mm，個別粒徑超過1m，鉆探揭露厚度15.0～20.40m。

（2）粉質粘土層：呈可塑狀態，干強度中等，韌性中等。鉆探揭露厚度1.20m～11.20m，平均厚度4.91m；層頂深度0.00m～18.90m，層底深度1.60～24.00m。

（3）粉土層：濕，稍密，干強度低，韌性差，鉆進過程中有塌孔現象；鉆探揭露厚度1.20m～6.70m，平均厚度3.02m；層頂深度2.70m～24.00m，層底深度5.50m～26.30m。

（4）基巖：泥巖，主要成分為粘土礦物，泥質結構，中厚層狀構造；強風化帶巖層裂隙發育，巖芯破碎，呈薄餅狀，巖質軟，厚度4.10m～5.90m。中風化帶巖層裂隙較發育，巖芯較完整，呈短柱、長柱狀，巖質較硬。

2、旋挖樁設計

因回填層較厚，設計采用樁筏基礎，筏板厚1.6m。基礎灌注樁單樁設計承載力5000kN，樁徑1.0m，樁長深入中風化巖層3.0m，最大樁長30m；鋼筋籠通常配筋，混凝土強度等級為C35。

為減少回填土產生的負摩阻力并提高承載力，設計對灌注樁采用了后注漿工藝。漿液通過滲入、劈裂、填充、擠密等作用，在加固地基的同時將樁體與周圍土體結合在一起；以達到減少樁底入巖深度和優化樁徑的目的。

樁側設2根注漿管（其中1根備用），長度為距樁頂15m；樁端設2根注漿管，長度為樁頂至樁底。注漿壓力根據試驗結果確定。單樁注漿量根據樁徑、樁長、樁端樁側土層性質、單樁承載力增幅等因素，按下式估算：

式中：GC ——注漿量，以水泥質量計（t）；

、 ——分別為樁端、樁側注漿量經驗系數， =1.5～1.8， =0.5～0.7；

n ——樁側注漿斷面數；

d——基樁設計直徑（m）。

經試驗確定的注漿壓力為：終止注漿壓力樁側不小于1.5MPa，樁端不小于3MPa；注漿量樁側700kg，樁端1500kg。

3、工藝性試驗

在南充地區旋挖樁的應用非常少，加之地層條件的特殊性，本工程首先進行了工藝性試驗。選擇回填層最深的部位布孔，共完成試樁4根；試樁深度、樁徑等參數按設計要求。為滿足檢測需要，同時完成了與試樁配套的錨樁施工；錨樁的深度相應增加，鋼筋規格提高并增加了鋼筋數量。試驗完成后通過鉆孔取芯及靜載試驗進行了檢查，檢查結果表明：樁身完整密實，混凝土與基巖結合緊密；靜載試驗達到極限承載力后累計沉降量只有幾毫米（規范允許達到40mm），施工質量優于設計指標。

4、工程施工

4.1 造孔、清孔

（1）準備工作

依據樁基中心軸線坐標值，測放各樁的中心點和十字形控制樁，放樣偏差符合有關規范要求。鉆機就位前先平整場地。鉆機就位后校正鉆機的底座和桅桿，確保鉆進中不產生位移或沉陷。

將鉆頭的中心對準十字形控制樁的中心點，經值班技術員校驗無誤后方可開孔。孔深達到護筒埋設深度后用鉆機將護筒壓入其中；護筒頂部高出地面0.5m以上，護筒中心與設計樁位中心的偏差不得大于5cm。護筒采用10mm厚的鋼板制作，其內徑比樁孔直徑大10cm～20cm，高度2m。護筒安設后，以十字形控制樁校核護筒的安設位置是否準確。

（2）固壁泥漿

采用優質膨潤土泥漿固壁，高速攪拌機制漿。制漿時先在攪拌機中加入定量的水，再向攪拌機中加入量定的膨潤土和外加劑，攪拌5min后將泥漿放入泥漿池中膨化待用。在易塌孔部位鉆孔時在泥漿中加入正電膠改善泥漿性能。

（3）成孔施工

根據不同地層特點，分別選擇雙開、雙底撈砂鉆頭或硬質合金鉆頭鉆孔，終孔深度根據設計要求的樁底入巖深度確定。從開始入巖至終孔過程中，通過取樣鑒定持力層巖性確定中風化巖體上線，從而確定終孔深度。

在回填層內造孔使用帶有漏水孔的雙底鉆頭，保證鉆頭在孔內活動時漿液能夠及時從鉆頭上部漏出，以避免孔內形成負壓造成孔壁坍塌。因回填層孔隙較大，漏漿嚴重，此時要控制造孔速度，一般進尺3m左右回填一到兩次，反復擠壓，穿過回填層后再正常進尺。

對塊石集中的區域，將護桶接長至6m～8m（護桶太長會造成澆筑后起拔困難）以減少孔口坍塌。施工中對塊石粒徑大、架空嚴重的局域采用沖擊鉆輔助造孔的方式加以解決，沖擊鉆造孔穿過回填層后再用旋挖鉆機完成后續施工。施工中應注意旋挖鉆機在孔內活動時動作輕緩，避免碰觸孔壁造成上部坍塌。

在砂層和軟土層中鉆進時鉆進速度不要過快，并適當增加泥漿的比重和粘度。在鉆進過程中，隨時注意觀察鉆機測斜儀顯示的鉆孔垂直度，發現孔斜超標時及時糾正。為減少塌孔，單孔的成孔施工應盡量連續完成；成孔過程中孔內泥漿液面不得低于地下水位。

（4）清孔

經檢查鉆孔深度、垂直度滿足設計要求后進行清孔。第一次清孔采用撈取法，即使用雙底撈砂鉆頭直接清除孔底殘留的鉆渣和沉淀物。導管下設完畢后采用置換法進行二次清孔；二次清孔采用氣舉反循環法抽出孔底沉渣和含砂量較大的濃稠泥漿，同時注入新鮮泥漿。清孔檢驗合格標準為孔底沉渣不大于5cm，且孔內泥漿性能指標滿足表1中的要求。

表1 清孔泥漿性能控制指標

泥漿性能指標密度（g/cm3）含砂量（%）粘度（S）

控制值≤1.15≤632-50

4.2 鋼筋籠制安

所有進場鋼筋均需有出廠合格證，并經抽樣送檢合格后才能使用。

鋼筋籠整體一次性制作，鋼筋連接采用雙面搭接焊，同一平面內的接頭數不大于50%主筋根數，鋼筋籠主筋保護層厚度為50mm。

根據設計要求的部位和數量在鋼筋籠上安裝樁側、樁底注漿管。樁底注漿管沿鋼筋籠圓周對稱布置，樁側注漿管在樁底注漿管間均勻布置。注漿管與鋼筋籠加勁箍牢固綁扎，綁扎的間距不大于2m。注漿管采用φ25mm鋼管制作，管壁厚度2.5mm，各節注漿管之間采用A34號無縫鋼管焊接。采用不同顏色的塑料膠帶分別做好不同注漿管路的標識。注漿管上端高出地表不少于30cm，頂部安裝截門，防止漿液外流，底部超出鋼筋籠不少于20cm。

鋼筋籠下設受阻時不得強行下入，查明原因并處理后方可下入；必要時起拔掃孔后再進行鋼筋龍下設。在吊放鋼筋籠過程中應豎直緩慢下放，嚴禁撞籠、扭籠、墩籠，快到樁底時不得扭動鋼筋籠，以免注漿管及底閥在進入土層時受到損壞。

4.3 混凝土澆筑

采用泥漿下直升導管法灌注水下混凝土。二次清孔結束后澆筑設施就位并下設澆筑導管，儲存足夠的首盤混凝土后剪球開始澆筑，使用混凝土攪拌車進行對口澆筑直至單樁澆筑完成。當混凝土攪拌車不便入場時，采用混凝土泵輸送混凝土到現場，再通過儲料槽、溜槽和導管進入孔內。

商品混凝土到場后，先檢查混凝土的級配單及質保書，測試坍落度，滿足要求后方可使用。澆筑過程中，導管埋入混凝土的深度不小于2.0m亦不大于6m。混凝土連續灌注，灌注的樁頂標高比設計樁頂標高高出0.6m以上，但最多不超過1.5m，以保證樁頂混凝土強度滿足要求。

4.4 后注漿

（1）注漿管單向閥的制作與安裝

在注漿管底部設置單向注漿閥。注漿閥花管管徑與連接注漿管的套管一致，高度60cm，開孔孔徑8mm，沿軸向間距10cm～15cm，梅花型布置，共布置4排，每排4個孔。將管內鐵屑清除干凈后，在開孔處加圖釘，然后用防水膠布、橡皮等嚴密包裹注漿管，以防止樁身混凝土水泥漿堵塞注漿管。管閥底口采用厚度不小于8mm的鋼板焊接封堵。

（2）后注漿施工要求

后注漿作業在樁身混凝土灌注完畢2天后開始，最遲在成樁30天內完成。注漿作業點與成孔、成樁作業點之間的距離不小于10m，且該區范圍內的混凝土灌注完成時間在2天以上。注漿順序為先樁側注漿，后樁端注漿，樁側樁端注漿間隔時間不宜少于2h；樁端2根注漿管如一根管注漿已達到設計量，則另一根可不再注漿。群樁注漿先外圍后內部。

（3）開塞

開塞是后注漿施工前通過壓水試驗檢查注漿管的貫通性，并用壓力水疏通注漿通道；是后注漿施工必不可少的重要工序，驗證管路暢通后方可注漿。壓水量一般控制在管路暢通后0.1m3～0.25m3，暢通的標準是壓水壓力降低、水量均勻注入；開塞壓力控制在6MPa～8MPa。

（4）水泥漿配制

為使水泥漿液在持續壓力作用下既有足夠的強度，又能很好地起到劈裂、壓實地層的作用；漿液水灰比控制范圍為0.45～0.65。配制水泥漿液時先在攪拌機內加足定量的水，然后邊攪拌邊加入定量的水泥，攪拌時間不少于3min，漿液中不得混有水泥結石、水泥袋等雜物。

（5）壓力注漿

確認注漿管路暢通后即可開始壓力注漿。除粉土層外，其它地層正式注漿前采用2：1的稀漿初灌。灌漿壓力無明顯升高，灌入量達到200L后即可開始灌注標準漿液；達到以下條件之一時，注漿可結束：① 注漿總量及注漿壓力均達到設計值；② 注漿總量達到設計值的75%，且注漿壓力達到設計值的120%，并維持5min以上。

4.5 施工難點及對策

本工程的施工難點在于：① 在回填層內鉆孔容易漏漿、塌孔，特別是回填層與原始地層交界的部位和大量塊石架空的部位；② 在泥巖內鉆進時出現鉆具打滑、吸鉆、糊鉆等情況，造成工效降低；③ 孔底沉渣厚度需控制在5cm范圍內，施工技術質量要求較高。針對施工難點采取的主要措施是：

（1）使用正電膠改善泥漿的固壁性能；對易塌孔的部位先使用沖擊鉆機穿透架空層，用沖擊鉆鉆頭將地層擠密后再使用旋挖鉆機施工。沖擊鉆機鉆孔時回填粘土反復擠壓，重復鉆進，以確保上部孔壁的穩定。

（2）在泥巖中鉆進時，一方面采用高速切削方式鉆進；二方面優化鉆齒的長度、角度和布置，減少鉆頭底刃的接觸面積，增加切削能力。經過上述改進后泥巖中鉆進工效顯著提高。

（3）采用旋挖鉆機初步清底后，再用氣舉反循環法徹底清孔的工藝可保證沉渣厚度符合設計要求。

5、質量檢測

工程完工后通過靜載試驗、鉆孔取芯、低應變測試、聲波透射等多種檢測手段，對樁體承載力、樁身完整性、沉渣厚度、入巖情況等進行了檢測。檢測結果表明，樁身完整密實，全部為I、II類樁（其中I類樁占80%以上），沉渣厚度小于5cm，承載力達到設計要求，工程質量優良。

6、結語

旋挖灌注樁具有單樁承載力大、成樁速度快、施工無噪音等優點；但由于灌注樁需要在有泥漿護壁的條件下施工，因此難免樁周、樁底存在一定厚度的泥皮和沉渣，往往給樁基的承載力造成一些難以預料的不利影響，降低了灌注樁的可靠度。采用灌在注樁成樁后對樁周和樁底進行注漿加固的方法，有效地解決了上述問題，既能保證灌注樁承載能力的充分發揮，又可減少工程量。

實踐證明，旋挖和灌注樁后注漿兩項先進工藝相結合具有明顯的優勢；首次在南充地區回填架空地層中應用取得了良好的效果，既加快了施工進度，又保證了工程質量，使灌注樁的施工達到了新的水平，為灌注樁施工新技術的進一步推廣應用積累了寶貴的經驗。

作者簡介：

丁海龍：（1980.10-）男，寧夏銀川人，工程師，中國水電基礎局有限公司，主要從事工程施工與管理工作。