旋挖成孔灌注樁后注漿施工技術

孟寶華， 徐　俊

(1.成都四海巖土工程有限公司，四川成都 610041； 2.中石化中原建設工程有限公司， 河南濮陽 457000)

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旋挖成孔灌注樁后注漿施工技術

孟寶華1， 徐俊2

(1.成都四海巖土工程有限公司，四川成都 610041； 2.中石化中原建設工程有限公司， 河南濮陽 457000)

根據我國西南地區旋挖樁施工現狀，文章總結了旋挖成孔灌注樁后注漿技術要點，并在工程調研和實踐的基礎上，對混凝土方量控制、孔口坍塌處理、樁端沉渣控制、填方地段處理等問題進行了探討分析。

灌注樁；旋挖成孔；后注漿；施工技術

旋挖成孔作為灌注樁中的一種施工工藝，自20世紀80年代后期引進國內后[1]，已越來越廣泛地應用到樁基工程中來。旋挖成孔灌注樁與其它鉆孔灌注樁相比，其成孔方式、適用范圍及在環境保護等方面均有一定的優勢。

旋挖成孔灌注樁一般適用于黏性土、粉土、砂土、填土、碎石土及風化巖層。其施工范圍廣、施工速度快、施工安全度高、樁徑設計靈活、綜合經濟效益好，在樁基施工中的應用范圍非常廣泛。青藏鐵路工程、鄭西客運專線工程等國家大型基礎項目的建設就是運用了該技術, 并且取得了很好的效果[2]。

但也因其難以進行擴大頭施工，在含漂石或大直徑卵石的地區鉆進困難，樁底沉渣清理不充分，使其發展受到制約[3]。近年來，隨著擴孔鉆頭、后注漿等工藝在樁基工程中的運用，使旋挖成孔技術得到進一步發展。

本文以成都、重慶京東方樁基工程為實例，結合后注漿工藝的成功運用，在總結旋挖成孔灌注樁后注漿工藝施工技術要點的基礎上，就該工藝運用過程中常見問題及處理措施進行了初步分析，供工程技術人員參考。

1　旋挖成孔灌注樁后注漿工藝施工技術要點

鉆孔灌注樁后注漿技術是混凝土灌注完成后通過預埋的注漿管向樁側和樁端注入高壓水泥漿，提高樁端和樁側摩阻力的施工技術。其施工流程為：場地平整、鉆機就位→樁位放線、護筒埋設→泥漿制備→旋挖鉆進→成孔檢測→一次清孔→鋼筋籠及注漿管制作與下放→導管安放→澆筑混凝土→后注漿[4]。

1.1鉆機定位

鉆機就位前必須平整場地并壓實，尤其進行濕法作業時，場地平整的質量直接關系到項目安全、棄土進度等。

在樁位通過復核，護筒埋設符合設計要求,護筒、地坪標高已測定的基礎上,鉆機才能就位。樁機定位要準確、水平、垂直、穩固,尤其注意鉆機導桿中心線、回旋盤中心線、護筒中心線應保持在同一直線。

1.2樁位放線

除滿足相關規范的精度控制要求外，由于旋挖機、吊車、混凝土泵車、挖掘機等機械協同工作，場地受水及堆土影響逐漸縮小，旋挖機若采用直線式布置易造成機械之間的干擾，且易引發安全事故，因此，結合施工效果進行比較，放線應保證旋挖機采用“L”型布置，以充分發揮各機械機動性。

為防止護筒在施工過程中被旋挖機壓下，給樁標高控制帶來不便，應保證護筒溢出口底部至少高于設計樁頂30～50 cm，以滿足樁超灌高度。

1.3泥漿制備

在鉆進過程中或將鉆頭提出鉆孔外后，向孔內注漿，泥漿液面不得低于護筒底部，必須保證液面比地下水位要高100～150 mm，防止地下水進入。在施工作業中很少有將鉆頭擠滿的情況，因此，提出的鉆頭有泥漿，存在污染泥漿的問題，鉆頭筒中上部留有溢漿口，這就造成在旋挖砂層時，泥漿與砂混合后又溢入孔內，如果泥漿相對密度小于1.3，會造成混凝土灌注前沉渣太多而超出規定，即使旋挖鉆機二次旋挖清孔也無濟于事，以致造成混凝土灌注困難，故泥漿充盈系數控制在1.11～1.15 之間至關重要。

在采用化學泥漿護壁時，按相關規范要求，化學試劑用量不小于用水量的5 ‰，以保證化學聚合物對底部沉渣的絮凝能力。

1.4一次清孔

清孔時孔內水位應高出地下水位2 m左右，以防塌孔。清孔必須徹底，如果泥漿指標超標，應將鉆頭放入孔底掃孔，撈去沉渣。清孔結束,自檢合格后與監理工程師共同進行孔深測量,作為第二次清孔后測沉淤的依據。

1.5導管安放

(1)計算導管長度，安裝井口架。

(2)導管要定期進行水密性試驗,下導管前要檢查是否漏氣、漏水和變形,是否安放了“O”形密封圈。

(3)導管要依次下放,全部下入孔內后應放到孔底,以便核對導管長度及孔深,然后提起 30 cm～50 cm,進行二次清孔。

1.6二次清孔

測試進、出口泥漿指標,調整到施工組織設計確定的參數,用無收縮水文測繩、標準測錘測沉淤值,控制在規范允許范圍內。

1.7鋼筋籠及注漿管的制作和下放

(1)將綁扎好聲測管的鋼筋籠預先轉移到場地內堆放點，下置φ20 cm原木，然后進行綁扎注漿管操作，完畢后將成品鋼筋籠分型號放置，經過質檢人員驗收后進行下放。

(2)在鋼筋籠上掛牌，注明施工部位、樁號、孔深、吊筋長度等相關信息，空樁較深的鋼筋籠可在注漿管上用膠帶標識出護筒頂位置。

(3)下放過程中要觀察孔內水位變化,看是否有孔內塌孔現象。如下放困難，應查明原因，不得強行下放。一般采用正反旋轉的下放方式，慢起慢落數次逐步下放。

1.8水下混凝土澆筑

水下混凝土澆筑是最后一道關鍵性的工序,施工質量將嚴重影響灌注樁的質量,所以在施工中必須注意以下幾點:

(1)導管必須嚴密,長度適中,保證底端距孔底 30～50 cm。

(2)混凝土必須具備良好的和易性,坍落度控制在18～22 cm,首批混凝土必須保證封底成功。

(3)混凝土澆筑必須連續作業,余料不足一根樁時，嚴禁澆筑，以防止斷樁及吊車窩工。

(4)應有足夠的混凝土儲量，導管一次埋入混凝土灌注面以下不少于80 cm。

(5)導管埋入混凝土深度宜為2～6 m。嚴禁將導管提出混凝土灌注面，并應控制提拔導管速度。

(6)澆筑過程中應有專人記錄,以防導管提升過猛或導管埋入過深,造成斷樁。

(7)灌注樁超灌高度宜為80～100 cm,以確保樁頂混凝土質量。

在實際濕法施工過程中，由于旋挖鉆進過程中加入水，使得現場作業環境變差，因此，及時抽回水對后續作業顯得尤為重要。

1.9注漿

壓漿設備采用JW/80型灰漿攪拌機，注漿用BW250 型泵，壓力注漿管路由排漿管段、壓漿導管段和地面輸漿管路組成。壓漿于成樁后2～3 d進行，早期壓漿有利于水泥漿分布均勻，注漿壓力0.6～0.8 MPa ，水泥漿水灰比0.5，使用42.5 普通硅酸鹽水泥。

施工完畢后，根據現行《建筑樁基技術規范》、《建筑基樁檢測技術規范》及西南地區的檢測技術規范、文件要求對樁進行檢驗。工程基樁的檢測內容包括基樁承載力檢測和樁身完整性檢測。樁承載力檢測及施工完成后效果見圖1、圖2。

圖1　靜載試驗堆載

圖2　樁施工完成效果

2　施工注意事項

2.1混凝土方量控制

由于工程采用水下混凝土澆筑，串孔、軟弱層、混凝土質量缺陷等不可預見性因素多，給混凝土方量控制增加了一定難度。根據本工程及相關工程經驗，可通過以下方面進行控制：

(1)嚴格控制混凝土供應量，防止混凝土公司偷工減料。加強質量控制，對泥漿的指標檢測，控制土層變化在鉆進中的影響，減少或防止意外情況的發生。

(2)控制旋挖機轉速及提升速度。嚴格控制每個工作循環的鉆進尺度 ,避免發生埋鉆事故，同時應適當控制回轉斗的提升速度。升降速度宜保持在0.75～0.85 m/s,避免因提升速度過快引起的孔壁坍塌情況發生。

(3)應控制最后一次灌注量，超灌高度宜為80～100cm，保證鑿除浮漿后樁頂混凝土強度；同時計算好超灌量，減免因此而產生的超方。

2.2孔口坍塌處理

成孔后由于振動和泥漿沖刷的影響，護筒的周圍和底部土層松動，使孔口坍塌。發生坍塌后即打撈護筒并對樁孔用黏土回填重新鉆進。以直徑0.8 m樁為例，在樁施工時，先在樁位處挖出φ1.2 m的圓坑，護筒選用φ1.0 m、長2.5 m的鋼護筒，再將護筒放入坑內，護筒底部0.5 m四周回填混凝土，其余部分回填黏土進行處理。

2.3沉渣控制

旋挖樁樁端沉渣控制一直是一個技術難題，尤其是高填方場地樁端沉渣。經對重慶京東方樁基工程、成都京東方樁基工程工地現場調研分析，提出以下沉渣控制技術，通過多個控制技術相結合，最終達到降低沉渣厚度，最大限度地消除沉渣對基樁承載力的不利影響的目的[6-7]。

(1)混凝土澆筑方式采用滑閥(隔水塞)式施工工藝。

(2)成樁后采用后注漿技術對沉渣進行固結。

(3)選用平底撈砂鉆斗，進行撈渣10 min以上，并保持不進尺，保持慢速空轉撈渣，撈渣結束后，不允許反轉。

(4)合理確定混凝土澆筑時間，盡量縮短施工時間，成孔后待灌時間一般不超過3 h， 防止因等待時間過長發生孔壁垮塌， 渣土掉入孔底。

(5)鋼筋籠吊放過程中，要求對準孔位，垂直緩放入孔，不碰撞孔壁使泥土坍落樁底。

(6)采用導管二次清孔。

2.4填方地段處理

處理松散高填方地基,目前成都地區常用的加固方法有灌漿法、強夯法、樁基礎等。但由于松散高填方的空洞較大,采用灌漿法處理時,容易出現跑漿,無法控制漿液的流向, 加之本身孔隙之大, 欲達到灌注效果,其注漿量非常大, 成本相當高。強夯的有效加固深度一般在10 m以內,10 m以下部分,則由于強夯能量的衰減而不能得到加固,使得有效加固深度以下存在一仍處于欠固結狀態的下臥層,建筑物在上部荷載作用下可能會發生不均勻沉降現象。

在成都京東方樁基工程CUB區施工中，小部分區域由于往年連砂石被盜，之后進行回填，鉆孔揭露回填土厚度約2～11 m，填土多為生活垃圾，在旋挖鉆進過程中，出現塌孔、串孔現象嚴重，混凝土嚴重超方，最初決定采用泥漿護壁來解決塌孔問題,終究沒有成功。就其原因,主要在于松散碎石土的孔隙率相當大,泥漿發生嚴重的漏漿現象,向孔內補充的泥漿很快便從孔壁滲漏,無法保持水頭高度,防止坍孔現象不能得到控制。

經多次討論分析,決定采取以下措施來解決這一問題:加長護筒，穿越易垮塌段，垮塌段較長時，采取全套管旋挖鉆進法，塌孔問題得到解決。

3　結論

旋挖成孔灌注樁后注漿工藝通過向樁側和樁端注入高壓水泥漿，對樁間土及樁底沉渣進行固結，通過成樁后靜載試驗及樁身質量檢測，證實其有效提高了樁端和樁側摩阻力，提升了施工質量。

本文通過對旋挖成孔灌注樁后注漿技術成功運用的經驗總結，在分析該項技術及施工中相關問題的基礎上，對其在工程中的應用及進一步完善提出了部分對策和建議。

隨著旋挖成孔工藝應用范圍逐步向工程樁領域延伸，以及其在房屋建筑、市政基礎設施建設中的廣泛使用，該技術與其他工藝的綜合運用已成為一種趨勢，如何在發揮其特點的基礎上，融合其他工藝，推進技術創新，將成為日后工程技術人員關注的課題。

[1]張啟君.國內外旋挖鉆機發展現狀與結構特點分析(上篇)[J].建設機械技術與管理，2006(4)：47-52.

[2]翟戊軍，李興磊.泥漿護壁旋挖成孔灌注樁在工程實踐中的應用[J].四川建材，2010，36(5):47-48.

[3]王科. 成都地區旋挖成孔灌注樁的相關問題探討[J]. 四川建筑科學研究,2011,37(1):124-127.

[4]陳飛，陳雄志.旋挖鉆進工藝在鉆孔灌注樁后壓漿工程中的應用[J].探礦工程,2012,39(12):57-59.

[5]王康妍.旋挖樁的施工體會[J].廣東科技，2009(5)：162-163.

[6]熊啟東，李成芳，孔凡林.旋挖成孔灌注樁施工質量控制技術探討[J].重慶建筑，2013,12(1):41-43.

[7]康景文，孟貴林，李圣，等.昔格達泥巖中后壓漿沖孔灌注樁承載力研究[J] .巖土工程學報，2010,32(增2):123-126.

孟寶華(1988～)，男，碩士研究生，助理工程師，主要從事巖土工程設計與施工管理工作。

TU753.3

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[定稿日期]2016-03-04