探析人工挖孔樁雙液高壓注漿加固施工技術

李　政， 丁　勇， 梁永勝， 崔　桔

(1.里伍銅業股份有限公司， 四川甘孜 626201； 2.四川川建建筑安裝工程有限公司，四川成都 610000)

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探析人工挖孔樁雙液高壓注漿加固施工技術

李政1， 丁勇1， 梁永勝1， 崔桔2

(1.里伍銅業股份有限公司， 四川甘孜 626201； 2.四川川建建筑安裝工程有限公司，四川成都 610000)

【摘要】某場地平整及邊坡支護工程施工過程中，人工挖孔樁周圍土體出現流砂、孔內滲水，造成護壁成形困難、護壁坍塌現象嚴重。通過對多種地基加固方案的比選、實踐后，采用了雙液高壓注漿加固施工方案，并采取了有效的質量、安全技術措施，從而確保了人工挖孔樁施工的順利進行。為今后同類工程的設計和施工提供了技術參考。

【關鍵詞】人工挖孔樁;護壁坍塌;雙液高壓注漿;固化處理

1工程概述

位于四川省甘孜州境內的某場地平整及邊坡支護工程，2#～16#樁板墻設計采用人工挖孔樁，設計樁端持力層為砂性碎石及砂性塊石土，樁徑截面尺寸分別為1 400 mm×2 100 mm、1 600 mm×2 400 mm、1 800 mm×2 700 mm，樁身長度為17 m、30 m兩種規格。在樁基開挖施工過程中，部分樁基開挖孔深2～15 m時(以操作平臺鎖扣標高為參考)，孔內滲水嚴重，護壁后砂石淘空，挖孔樁施工遇到一定的困難。勘察資料表明：該處砂性塊石土層中均呈現大量滲水。根據現場樁基施工情況踏勘，樁底與樁側土體含水層已溝通，樁孔內水位較高，若繼續施工，樁孔內外將形成較高水頭差，在動水壓力作用下，周圍土層形成了流砂，造成挖樁成孔極其困難和危險。

經技術、經濟多方案對比論證，擬采用雙液高壓注漿工藝，對人工挖孔樁樁側、樁端流砂層進行注漿固化處理后，繼續開挖施工，直至設計樁底高程，即樁端持力層處。

2水文、地質條件

根據本工程水文、地質勘查報告及設計施工圖可知，擬建場地原始地貌按形態特征分別歸屬巖崩堆積地貌、高山斜坡地形。該場地人工挖孔樁基礎占地范圍內由碎石粉質黏土、砂性碎石、砂性塊石土組成。勘察期間，場地鉆孔均遇見地下滲水。

3技術經濟比較、確定優化方案

確定該處樁基施工、加固方案時，按照“安全可靠、經濟合理、技術可行”的設計原則，進行多種方案的分析對比，采用現場試驗確定承載力，并結合以往的工程經驗，參考工程勘查報告中提供的地質參數，以滿足安全性、經濟性和適用性的整體統一。

3.1鋼護筒方案

地層滲水豐富含大塊石砂性層，層厚2～30 m。若采用鋼護筒造價高昂，且塊石砂性大，并且塊石雜亂分布，因此挖孔樁鋼護筒難以順利打入，樁孔底部未能穿透，挖樁易半途而廢，施工風險較大。并且樁側土層含水較豐富，抽水過程易造成護壁后土層進一步淘空，增大了整個場地的施工風險。

3.2鉆孔灌注樁方案

鉆孔灌注樁的優點很多，它對各種地質條件有廣泛的適應性，其在高層建筑、橋梁樁基中得到廣泛應用[1]。但本次樁基工程地處甘孜州境內，施工場地狹小、地形復雜、交通不便，樁機進場困難且本工程設計為方型樁，故無法使用鉆孔灌注樁。

3.3人工挖孔樁護壁外側雙液高壓注漿固化止水方案

經多方案比較，本工程采用雙液高壓注漿對人工挖孔樁樁側進行固化處理。對已開挖滲水樁孔外側注漿前，首先采用鋼模板自孔底開始裝模，模板應安裝至已做好的護壁位置。模板安裝完成后，再對挖孔樁外側塊石土體進行雙液高壓注漿加固施工，從鎖口至樁底標高深度。樁孔以內土層中的地下水采用明排方式及時排出孔外，以保持施工的順利進行和樁孔的穩定。此設計方案能有效增強樁周圍砂石層的強度和整體穩定性，徹底截斷地下水通道，使樁基開挖和施工處在無水的條件下進行，極大地保證了后續的施工安全。

從工程投入的經濟性、技術可靠性、施工難易程度等方面綜合比較，最終選擇了雙液高壓化學注漿對人工挖孔樁樁側護壁進行固化處理的設計方案。

4雙液高壓化學注漿的作用機理

雙液高壓化學注漿對飽和性質的碎石粉質黏土、砂性碎石、砂性塊石土的補強加固效應可視為由滲透、劈裂擴散、填充和擠密四部分組成，漿液在壓力作用下向鉆孔周圍土體中發生滲透、劈裂擴散[2]。漿液包裹泥土團，而土體間的空隙、裂隙被水泥顆粒填充，水泥中的硅酸二鈣發生水解和水化反應，產生氫氧化鈣，氫氧化鈣與水玻璃發生反應，生成細分散狀的凝膠體—水化硅酸鈣，凝固后形成強度較高、水穩定性較好的水泥結石體，從而使地基擠密，固結強度增高。通過高壓注漿，使護壁外側周圍巖石土體形成強度較高、整體穩定的結構層和持力層。

5注漿設計方案及工藝要求

5.1人工挖孔樁護壁外側雙液高壓注漿固化止水設計方案

首先，在人工挖孔樁護壁外側鉆注漿孔，沿樁孔周圍均勻設置，孔距1.15～1.5 m，孔徑φ127 mm。孔深與人工挖孔樁樁身長度相對應，注漿孔距離護壁外側300～600 mm。然后，在注漿孔內下放φ20 mm注漿管，采用中高壓注漿，嚴格控制注漿擴散半徑，注漿分兩序跳躍注漿。單次注漿固結深度2.0～3.0 m，注漿24 h后可進行樁底開挖施工。 注漿孔布置詳見人工挖孔樁及基底注漿孔固化布置施工圖(本文已略)。

5.2施工工藝要求

5.2.1注漿施工工藝流程

注漿施工工藝流程為：放線定孔—鉆孔—下管—注漿—提管—封孔—移孔—補孔注漿(圖1)。

圖1　高壓雙液注漿工藝流程

5.2.2鉆孔

因砂石層成孔難度大，鉆孔深度在10～30 m左右，所以采用哈邁70潛孔鉆機直徑127 mm跟管成孔，鉆孔注漿應嚴格按分序跳躍成孔施工。

5.2.3漿液的配置

以普通硅酸鹽水泥(P.O.32.5)和水玻璃(40°Be)為主要制漿材料，水玻璃作為添加劑調節注漿液的初凝時間。根據本地結構特性，采用水泥漿液和水玻璃液體體積比1∶0.08～1∶0.15， 注漿漿液的濃度應由稀到濃，逐級變換。帷幕注漿漿液水灰比可采用5∶1.3∶1.2∶1.1∶1.08∶1.06∶1.05∶1.00等七個比級。初始注漿水灰比可采用5∶1.00。

5.2.4固化注漿漿液變換

當注漿壓力保持不變注入率持續減少時，或當注入率不變而壓力持續升高時，不得改變水灰比。當某一比級漿液的注入量已達300 L以上或灌注時間已達1 h,而注漿壓力和注入率均無改變或改變不顯著時，應改濃一級。當注入率大于30 L/min 時，可根據具體情況越級變濃。

5.2.5注漿順序

在人工挖孔樁周邊布設注漿孔，先注靠北方山體側，再注東西側，最后注南側。先用高壓風機對注漿管進行排沖至

管孔暢通后，然后采用2TG2-60/210雙液注漿專用泵，及時進入注漿作業，根據注漿量和泵壓間斷性均勻地將注漿管往上提升，邊注漿邊提，直至孔壁。

5.2.6注漿擴散半徑

注漿擴散半徑是一個非常重要的參數，不僅影響注漿的工程質量，而且影響工程的造價。通過計算和類似工程的經驗，確定注漿滲透直徑為500～800 mm，水泥漿體將地基土體劈裂，充填入裂隙和孔隙中形成水泥土混合實體。

5.2.7注漿壓力、注漿速度

注漿壓力跟砂石的上覆厚度、漿液黏度、注漿速度和注漿量等因素有關，注漿中壓力是變化的，壓漿采用每1.50 m一次。上部1.50 m采用中高壓滲透注漿，壓力控制在0.2 MPa；1.50 m以下采用高壓注漿，壓力控制在0.2～0.3 MPa。

6特殊情況處理

(1)注漿過程中發生串漿時，如串漿孔具備施工條件可同時進行注漿，應一泵一孔，否則應將串漿的注漿孔堵塞，待注漿結束后，對串漿孔再進行掃孔、沖洗后，繼續注漿。

(2)冒漿、漏漿時應根據具體情況采用封堵、低壓、濃漿、限流、限量、間隙性注漿等方法進行處理。

(3)注漿工作因故中斷，按下述原則處理：

①及早恢復注漿，否則立即進行沖洗鉆孔，然后恢復注漿。若無法沖洗或沖洗無效，則應進行掃孔，然后恢復注漿。

②恢復注漿后，如注入率與中斷前相比減少很多且較短時間停止吸漿，則應及時采取相應調整措施。

③對吸漿量大、注漿難以結束的地段，應采取低壓、濃漿、限流、限量、間歇性注漿或摻加速凝劑、回填等方式處理。

④如遇塌陷、淘空部位注漿量過大，應在漿液中摻加砂礫、石粉、細砂等摻合料。

⑤注漿過程中，注漿壓力或注入率突然改變較大時，應立即查明原因，采取相應的技術處理措施。

7結束語

經過多方案比選，確定對本工程人工挖孔樁樁側護壁出現的穿孔垮塌隱患事件，采取雙液高壓注漿固化處理技術措施，并且建立、健全了合理的安全、質量保證體系和措施，有效地控制了孔內地下涌水滲透、護壁穿孔垮塌現象的發生，達到了預期的設計效果。這種地基加固施工方式和工藝值得在類似工程中推廣應用。

參考文獻

[1]JGJ 94-2008 建筑樁基技術規范[S].

[2]JGJ 79-2002、J 220-2002建筑地基處理技術規范[S].

[作者簡介]李政(1968～)，男，本科，工程師，從事基本建設管理、投資管理等工作。

【中圖分類號】TU473.1+4

【文獻標志碼】B

[定稿日期]2015-10-29