鉆孔灌注樁施工工藝及質量防治

摘要：靜壓注漿法是改善樁底環境，增加樁基承載力的一種有效方法。本文結合某工程實例，簡要介紹了靜壓注漿法的基本原理、適用范圍和施工工藝，為以后類似項目的施工提供了參考。

關鍵詞：靜注漿壓法；樁基；補強

中圖分類號：TU472.3+2文獻標識碼：A在橋梁的樁基鉆孔施工過程中，由于施工方法不當或者受勘察布孔的局限，在成樁檢測時發現樁身局部蜂窩或樁底出現軟弱夾層，從而使樁基承載力達不到設計的要求，這時就需要采取一些方法進行補救。如果采用增加樁的根數，則會相應的增加承臺的體積，從而使整個基礎工程的造價提高，并且會延長施工工期，因此盲目的增加樁的根數不是有效的方法，根據工程的實際情況使用靜壓注漿法或高壓旋噴注漿法將會是非常有效的加固處理方案。本文將根據實際情況主要介紹一下靜壓注漿在樁基補強中的應用。

1工程概況

某橋上部結構為5x20m預應力混凝土簡支空心板橋，下部結構為柱式墩，鉆孔灌注樁基礎，樁徑為D160cm，樁身混凝土強度等級為C25，單樁設計樁頂力為5400kN。樁基施工完成后，進行了抽芯檢驗，發現右幅4#樁樁底出現了25cm~30cm的軟弱夾層，如下圖所示：

圖１ 樁底軟弱夾層

圖2 樁底軟弱夾層特寫

根據設計時所用的地質勘探報告，該樁位處的地質情況為：

（1）素填土：厚3.8m，黃色土質松散，主要為碎石、粉質粘土充填。

（2）強風化泥質粉砂巖：厚11.2m，灰色，半巖半土狀，夾中風化碎石，手易捏碎，中風化巖石敲擊易碎，含少量炭質，雨水崩解。

（3）強風化泥質粉砂巖：厚12.00m，灰色夾褐黃色。呈半巖半土狀，夾中風化碎石或薄層中風化。

（4）中風化泥質粉砂巖：厚8.7m，灰色，局部黃褐色，粉砂質粒狀結構。厚層狀構造，巖質較軟，節理裂隙發育，巖芯呈碎塊兒狀。

成樁后的樁頂高程為27.0m，樁底高程為0m，樁長27.0m。根據《公路橋涵地基與基礎設計規范》JTG D63-2007第5.3.3條計算該樁的單樁豎向受壓承載力容許值為8067kN，設計單樁豎向力為6200kN，樁的承載力富余值為30%。按照設計時的地址勘探報告可知該樁的承載力是滿足要求的，但是通過抽芯檢測發現在樁底存在25cm~30cm的軟弱夾層，由于設計時所用的地址勘探報告所提供的鉆孔資料是樁位附近20m的鉆孔資料，不能充分反映樁位處的實際地質情況，因此在樁位附近30cm處重新鉆孔，則樁位處的地層描述為：

（1）素填土：厚2m，灰色，稍濕，欠壓實，主要由砂土、粘性土等組成。

（2）強風化粉砂巖：厚10.6m，灰色，局部不均勻夾褐色，巖芯呈土夾石狀、碎石狀、局部為半巖半土狀，節理裂隙極發育，質軟，裂隙面見較多鐵銹，局部含少量炭質。

（3）中風化粉砂巖：厚2.9m，灰色，巖芯破碎，粉砂質結構，層狀構造，節理裂隙極發育，含少量炭質，略污手，節理裂隙面見鐵質浸染，質較軟。

（4）強風化砂巖：厚5.5m，灰褐、褐色，巖芯極破碎，呈石夾土、碎石碎塊狀，碎塊狀為砂質結構，偶夾粒狀結構，硅、鈣質膠結，質軟，裂隙極發育，且多被鐵質浸染，不均勻見中風化夾層、薄夾層。

（5）強風化粉砂巖：厚1.9m，灰褐、褐色，土夾石狀、碎石狀，質軟，鉆進快，頂部20cm含少量炭質。

（6）強風化炭質粉砂巖：厚5.1m，灰黑色，土夾石狀，粉砂質結構可辨，碎石部分可見頁理發育，部分手可捏碎，含炭質，質較軟；炭質發育較多，為劣質煤夾層。

（7）中風化炭質粉砂巖：厚5.5m，灰色，巖芯較破碎，偶見短柱狀，局部硅質膠結，粉砂質結構，層狀構造，節理裂隙極發育，整體炭質含量較少。

根據樁的終孔高程，按照樁位30cm附近的地質情況，根據《公路橋涵地基與基礎設計規范》JTG D63-2007第5.3.3條計算該樁的單樁豎向受壓承載力容許值為6400KN，設計單樁豎向力為6200KN，樁的承載力富余值為3.2%。樁的富余值太小，因此需要采取合理有效的方法來提高樁的承載力。

分析表明，造成樁的承載力不足的主要原因是由于場地地質情況比較復雜，巖層起伏變化較大，部分持力層間夾雜了劣質煤夾層，充分說明了布孔的局限性。

根據實際情況分析，如果采用增加樁基個數的方法，相應的會提高基礎工程的造價，并且會延長工期、影響竣工時間。經過對高壓旋噴注漿法、靜壓注漿法、復合注漿法等各種樁基加固處理方案的比較，決定采用靜壓注漿法對該樁進行加固處理。

2基本原理

靜壓注漿是指利用液壓、氣壓和電化學原理，通過注漿管把漿液順利地注入被注載體中并以填充、滲透和擠密等方式，趕走巖石裂隙中或土顆粒間的水分與空氣后占據其空間，經人工或自動控制一定時間后，漿液與原本非連續的裂隙或松散的土粒膠結成一個整體，形成一個新結構、抗水和化學穩定性好的結石體。又稱靜壓灌漿。

靜壓注漿主要適用于以下范圍：（1）地鐵的灌溉加固。通過靜壓注漿用以減少施工時地面位移，限制地下水的流動和控制施工現場土體的位移等。（2）壩基砂礫石灌漿。靜壓注漿可作為壩基的有效防滲措施。（3）對鉆孔灌注樁的兩側和底部進行灌漿。以提高樁與土間的表面摩阻力和樁端土的力學強度。（4）后拉錨桿灌漿。在深基坑開挖過程中，用靜壓注漿做成錨頭。（5）豎井灌漿。用以處理流砂和不穩定地層。（6）隧道大塌方灌漿加固。（7）用靜壓注漿糾偏。回升和加固建筑物地基。（8）加固橋索支座巖石。

3 施工工藝

整體思路是先采用高壓清水切割清渣，即利用高壓水的壓力將軟弱夾層切割掉，采用空氣壓縮機將切割下來的沉渣和松散混凝土通過氣舉排出孔外，使缺陷部位形成“空洞”，待確定基本清理干凈后再對缺陷部位進行壓力注漿，使空洞部位被水泥漿充滿，水泥漿固結后與樁身混凝土及基巖結合成整體，從而達到補強的效果。

（1）根據需要先進行鉆孔，亦可使用抽芯檢測時的檢測孔。一般在基樁鋼筋籠內側均勻布置三個切割、清洗、注漿孔。切割、清洗完畢后利用其中一個做為壓漿孔其它兩個做為觀測孔進行壓漿；三個孔依次做為壓漿孔、另外兩個孔依次做為觀測孔循環一次。注漿完畢后應采用水泥漿將施工孔填充。

（2）漿液材料采用425#普通硅酸鹽水泥配置而成，漿液中添加微膨脹劑和減水劑，水灰比控制在0.7~1.0之間。每延米的水泥用量約為300kg 。

（3）壓漿前采用高壓水切割清洗軟弱層，水流射壓不小于20MPa。切割清洗的同時，采用氣舉清渣工藝將軟弱層抽出，直至出水口水變清方可壓漿。

先利用低壓將漿液注入樁底空洞，等觀測孔的出漿與注漿漿液濃度一致時再采用高壓注漿，最終的穩壓壓力為3MPa左右，穩壓時間不小于10min。靜壓注漿結束后，若注漿口冒漿，需對孔口進行封閉處理，防止漿液流出；若注漿結束后孔內漿液有流失，需要補灌漿液到注漿孔內漿液飽滿為止。

（4）處理要求

要求采用水泥漿形成的結石體填充樁底與中風化巖層之間的軟弱層，填充物28天的單軸無側限抗壓強度標準值不小于20MPa。

（5）注意事項

a、若不出渣或出渣量達2m3出水口的水流仍無變清跡象，應停止反渣，并進一步查清地質情況，以免造成大范圍的地下空虛和浪費。

b、若在壓漿時注漿量達到估算總量的150%但觀測孔無出漿，或達不到穩壓壓力或穩壓時間，請及時通知相關單位協商處理。

結論

4#樁通過靜壓注漿法對于樁底的軟弱夾層進行加固處理后，經抽芯檢驗，發現軟弱夾層中的劣質煤層已經被沖出，且被水泥結石置換，其單軸抗壓強度滿足設計要求。可見，采用該方法可以有效的改善持力層，從根本上改變了原來巖層的結構，改善其力學性能，提高了樁底的端阻力和樁側摩阻力，有效的解決了由于巖層的力學性能不理想而導致的樁的承載力不足的問題，為工程的順利進行創造了條件。

參考文獻

[1]彭振斌.注漿工程設計計算與施工[M].武漢：中國地質大學出版社，1997年8月.

[2]蔡勝華，黃智勇等.注漿法[M].北京：中國水利水電出版社，2006年7月.