淺談高壓灌漿在樁底溶洞處理的應用

趙勇

廣西基礎勘察工程有限責任公司 541000

摘要：石灰巖地區采用灌注樁，樁基礎施工完成后，由于巖溶的復雜性，如果抽芯檢測發現在樁底三倍持力層范圍內仍存在有溶洞，不能滿足設計要求時，可采用灌漿補強處理，以確保樁基的穩定性。

關鍵詞：樁底巖溶；灌漿補強；高壓注漿

一、前言

在石灰巖地區，荷載要求較高的建筑物，常常采用鉆（沖）孔灌注樁。由于巖溶的復雜性，在樁基施工前，未完全查清溶洞的分布情況，導致在樁基礎施工完成后，抽芯檢測發現有個別樁樁底3倍樁徑持力層范圍內仍存在有溶洞，不能滿足設計要求。遇此現象時，可采用灌漿補強處理，以確保樁基的穩定性。

本文介紹筆者在桂林市某工程對樁底的溶洞作灌漿補強處理的一些方法措施。

二、工程實例

1、工程概況

桂林某大廈基礎采用沖孔灌注樁，樁長要求為樁端進入完整巖石不小于6m。由于桂林位于石灰巖地區，故樁端以下板厚需不小于3D且不小于6m的較完整微風化灰巖作為持力層。沖孔灌注樁施工前我方對場地進行了超前鉆施工，大致上探明了地下不良地質的發育情況，為穿越不良地質達到滿足持力層較完整基巖3D及6m的要求提供了參考資料力。由于該塊場地的地質情況極其復雜，超前鉆施工無法探明不良地質的詳細發育情況，故在成樁后進行的鉆芯檢驗中發現了個別樁樁底持力層基巖3D及5m范圍內仍存在大小不等的溶洞：

1）問題樁一

0～12.6m為混凝土；12.6～12.9m為較完整灰巖；12.9～13.2m為溶洞。

2）問題樁二

0～14.9m為混凝土；14.9～18.1m為較完整灰巖；18.1～19.0m為溶洞。

檢測樁樁身混凝土質量和混凝土強度、樁底沉渣情況等結果揭示樁身混凝土灌注連續、完整、膠結強度滿足設計要求只有小部分樁存在輕微缺陷。但樁底3倍樁徑持力層范圍內仍存在有溶洞，故不能滿足設計要求。遇此現象時，可采用灌漿補強處理，以確保樁基的穩定性。

2、補強方法

樁底持力層基巖3D及5m范圍內存在溶洞，需對其進行補強。補強方法為：首先清洗溶洞內的軟弱充填物，其次高壓旋噴注入高強度水泥漿使無法清洗干凈的殘渣與水泥漿膠結充分，最后向溶洞內壓入高強度水泥漿直至充滿溶洞以達到補強的效果。

3、補強施工

1）補強灌漿孔的布置及施工

存在問題需要做補強處理的樁的樁徑為Ф1200。對于樁底存在有溶洞的樁，當洞高大于0.30m時，根據高壓旋噴的波及范圍，在樁底溶洞范圍內均布2個灌漿補強孔。布孔原則：盡可能布在溶洞范圍內。灌漿補強孔的孔徑為Ф110，鉆孔深度為進入溶洞底完整巖石1.0m，孔身垂直，孔內不允許有殘留巖芯、巖塊。另外必須做好鉆孔施工原始記錄，原始記錄包括鉆孔深度、溶洞范圍及充填情況。若溶洞深度為達到0.3m，則采用單孔灌漿即可。

由于壓入水泥漿時需憋壓，故需要在孔口埋置一水管。水管要求高出孔口約0.3m，外露的一頭需絲扣。水管采用3寸鍍鋅水管，在孔口用水泥砂漿埋設緊固防止松動。

2）樁底溶洞的清洗

樁底溶洞較深且較為密封，故清洗難度較大，一般只能采用高壓清水切割清洗方法將溶洞清洗干凈。高壓清水切割清洗首先是將高壓旋噴器放入已成孔的補強孔中，注入高壓水流將溶洞內充填沖散；然后繼續注水，利用水流負壓將松散后的殘渣沖出樁身帶出溶洞，如此反復直至回流水流無殘渣帶出，則溶洞清洗完畢。（高壓清水切割施工參數為：壓力25Mpa～30Mpa，轉速13r/min，提升速度15cm/min。氣舉施工參數：壓力0.4～0.7Mpa，氣量6～9m3。）

3）高壓注漿水泥漿配制

水泥漿配置材料為：普通硅酸鹽P42.5R水泥，水泥重量的10%的膨脹水泥和水泥重量的1%的減水劑作。水灰比為0.6～0.8。

4）高壓旋噴注漿

將高壓注漿器具放至補強孔孔底溶洞范圍內，對樁底溶洞進行高壓旋噴注漿，利用高壓水泥的旋轉噴射使水泥漿和溶洞內的殘留物充分膠合，如此在溶洞范圍內反復作業直至孔口處有水泥濃漿返出時止，抽出注漿器具移至下一孔，按以上步驟逐孔完成注漿施工。（高壓施工參數為：壓力20Mpa～25Mpa，轉速13r/min，提升速度15cm/min。）

5）注、壓漿水泥漿配置

水泥漿配置材料為：普通硅酸鹽P42.5R水泥，水泥重量的10%的膨脹水泥和水泥重量的1%的減水劑（FDN粉劑）。水灰比為0.45：1。

6）注、壓漿

高壓旋噴注漿施工完畢之后，降低注漿泵壓強，將高強度水泥漿注入補強孔內。注漿管下入孔底，打開注漿泵將高強度水泥漿灌入，灌入過程中將注漿管緩緩上提直至孔口，待孔口反出的水泥漿與注入水泥漿濃度基本相同時停止注漿，然后用封孔體系封閉孔口，注漿泵持續加壓將高強度水泥漿繼續注入孔內，待注漿壓力達5Mpa以上后再連續壓降20min方可停止注漿，注漿完畢后待水泥漿凝固1～2小時，若無明顯下沉則施工完畢。

7）工藝流程

成孔及埋設，封口管注壓漿施工，高壓清水切割，氣舉反循環清渣，高壓注漿水泥漿配制，高壓旋噴注漿，注、壓漿水泥漿配置，二次注壓漿施工。

三、補強的難點及應對措施

一般情況下，按上述方法進行高壓注漿補強，可達到補強目的。但由于有些溶洞具有連通性，或溶洞范圍大，出現有水泥漿液流失大，甚至溶洞灌不滿的現象，出現此現象時，可采用以下措施：

1、出現孔內水泥漿液流失較大的情況

在一次注壓漿施工完成后，如果孔內水泥漿液流失較大，則要進行二次注壓漿，二次注壓漿壓力達10Mpa以上，連續壓漿約20min。

2、出現溶洞灌不滿的情況

在灌漿過程中，如果由于樁底的溶洞范圍較大，漿液流失嚴重，則停止灌漿施工，利用高壓水流往溶洞內灌入中、細砂，使溶洞填滿中、細砂礫。待溶洞充填滿砂礫后，記錄好灌入砂礫的方量，估算出溶洞的充填量，然后采取高壓旋噴注漿，將水泥漿注入溶洞內，讓倒入溶洞內的砂礫與水泥漿液充分膠結，最終形成固結樁體。旋噴注漿施工完畢，再往孔內壓入高強度水泥漿液，達到補強目的。

如果樁底的溶洞范圍并不大，但水泥漿漿滲漏量較大，則需加入外加劑水玻璃。注漿時需邊注入水泥漿邊加入水玻璃，這樣可使水泥漿在較短時間內凝結，有效阻止水泥漿滲漏，使其可以充填滿溶洞以達到補強目的。

四、補強效果的檢測方法

可采用鉆芯法以及小應變動測法進行檢測灌漿補強效果。

五、結論

樁底溶洞經高壓灌漿補強達28天后，經抽芯檢測，水泥強度可達20～30MPa。說明灌漿補強取得了良好效果，可以確保樁基持力層的穩定性。

參考文獻：

[1]《地基與基礎工程施工工藝標準》ZJQ00-SG-008-2003[M].中國建筑工業出版社（2005）

[2]《地基處理手冊》中國建筑工業出版社；第3版（2008-6-1）

[3]《建筑樁基技術規范》JGJ94-2008中國建筑工業出版社；（2008-10-01）