布袋注漿樁在沿海軟土地基加固中的應用及控制要點

胡建國

摘要：布袋注漿樁是一項新的軟土地基加固技術，是軟土注漿技術和土工織物綜合應用的施工新工藝，本文以連鹽鐵路軟土路基地基加固為例，介紹布袋注漿樁加固軟土路基的加固機理、施工工藝、施工控制要點。

Abstract： The bag grouting pile is a new soft soil foundation reinforcement technology and is a new technology of soft soil grouting technology and integrated application of geotextile fabric. In this paper， taking the soft soil foundation reinforcement of Lianyungang-Yancheng railway as the case， the paper introduces the key points of the reinforcement mechanism， construction technology， construction control of bag grouting pile.

關鍵詞：布袋注漿樁；加固機理；施工工藝；施工控制要點

Key words： bag grouting pile；reinforcement mechanism；construction technology；construction control points

中圖分類號：U213.1+5 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）32-0080-03

1 工程概況

連鹽鐵路連接江蘇省連云港、鹽城兩市，設計時速200km，客貨共線。其中鹽城地區位于東部沿海淤積土層地區，場地土層分布如下：（2）-2-1粉質粘土：厚度1.3～3.0m，褐黃色～灰色，軟塑，局部夾少量植物根系，σ0=80kPa。（2）-3-1粉土：層厚2.0～4.3m，淺灰色，飽和，稍密，σ0=90kPa。（3）-6-1淤泥質粉質黏土：層厚3.2～14.2m，褐黃色、淺灰色，流塑～軟塑，σ0=40kPa。（3）-6-2淤泥質粉質黏土：層厚1.2～2.6m，淺灰色，流塑～軟塑，σ0=40kPa。（5）-1-1黏土：層厚3.0～8.4m，青灰色、褐黃色，硬塑，σ0=150kPa。（5）-1-2粉土：層厚2.8～11.5m，灰褐色～褐黃色，飽和、中密，σ0=140kPa。該地區淤積土具有天然含水量高、天然孔隙比大、壓縮性高、抗剪強度低、固結系數小、固結時間長、靈敏度高、擾動性大、透水性差、土層層狀分布復雜、各層之間物理力學性質相差較大等特點。

2 布袋注漿樁定義及軟土地基加固機理

2.1 布袋注漿樁定義

布袋注漿樁是一種新的施工工藝，它是基于軟土分層注漿技術和土工織物綜合應用而形成的。完成引孔后，放入土工織物袋，同時作用在布袋內一定壓力注漿，使土體內的布袋膨脹，布袋的膨脹程度取決于地質承載力的高低，在土木織物中注漿液會逐漸硬化，硬化體形狀多呈圓柱狀或葫蘆狀，從而實現軟土地基的加固目的。其加固原理見圖1。

2.2 布袋注漿樁作用機理

①擠密作用。通過往布袋內施加壓力，其內的漿液會慢慢膨脹，從而將周圍土體壓密，增大其密度，減少其孔隙比，如此地基沉降將減少，地基承載力將提高。

②樁復合地基。硬化后的水泥樁體和樁間擠密土結合在一起，形成人工復合地基，在這種強高度的擠壓力作用下，地基會更加的穩定，客觀上提高了其承載力。

③土工織物袋的隔離、排水及加筋作用。由于土木織物的隔離作用，漿液會因此形成較為規則的注漿樁體；利用排水作用可將多余的水分排出，加快漿液的凝固速度，得到更高質量的硬化樁體；同時由于布袋具有較高的抗拉強度，也能夠達到加筋土體的目的。

3 布袋注漿樁的施工工藝及參數

在布袋注漿樁的逐漸成型期間，為保證最終的成樁質量符合標準，應合理明確布袋的各項指標，使其各項參數都符合相關規范要求，最大限度地確保布袋注漿樁的質量符合要求。

3.1 施工工藝

布袋注漿樁的施工工藝包含多個階段，包括樁位放樣、鉆孔成孔、布袋注漿、成樁檢測等。工藝流程見圖2。

①根據設計圖紙對所要施工的樁位進行放樣，并在現場定位，成孔設備選用SZJ-B型工程鉆機，在鉆孔過程中為了防止塌孔，采用孔內原土造漿。

②成樁經驗收合格后，將注漿芯管放入布袋內一并放入孔內，布袋應自底部上翻30cm，用鉛絲扎緊三道，并且為了避免出現泄漿問題，應注意扎緊，同時為了保證布袋順利進入孔內和便于布袋被漿液順利的撐開，應每隔50cm扎一道細鉛絲。此外，為了避免竄漿，在開始注漿前，布袋上務必綁扎兩道以上鐵絲。

③將注漿管注漿芯管并通過注漿泵將攪拌好的漿液注入其中，一次性注漿，直接注漿到布袋充滿，注漿量應大于布袋體積。注漿期間應配備完善的相關儀表設備，比如電磁流量計、壓力表等，將注漿量和注漿壓力記錄下來，并打印電腦小票，以便作為憑證用于工程管理。

④在注漿完成后漿液初凝前，由于漿液中的水分在壓力的作用下往布袋外滲透，布袋中的漿液體積減少，樁頂下降，樁頂達不到設計標高，樁長不足，需要根據現場實際情況確定補漿，補漿的次數以確保樁頂能夠達到設計標高來確定。

3.2 布袋注漿樁的施工參數

布袋注漿樁漿液拌制期間必須將水膠比控制在合理范圍內，注漿液的組成部分包括水、粉煤灰、水泥，但有時為了提高漿液的耐久性和強度，提升水泥的和易性，可加入一定量的外加劑，比如木質素磺酸鈣、三乙醇胺等。木質素磺酸鈣具有明顯的減水作用，能夠增加漿液的稠度，便于泵送。三乙醇胺是一種早強劑，能夠有效提升樁的早期強度。通過試樁，我們得出漿液的配比為（水：水泥：粉煤灰=1：0.7：0.6），其標準養護28天立方體無側限抗壓強度不小于4MPa，漿液的基本性能能夠達到如下標準：黏度：30～35s，比重1.4～1.5g/cm3，析水率<3%。注漿壓力一般選擇在0.2～0.6MPa之間。endprint

本工程設計要求布袋注漿樁的樁徑為40cm，在試樁過程中，通過對試樁注漿量的統計、成樁后淺層開挖檢測及7天單樁載荷試驗，確定鉆孔過程中選用直徑為37cm的樁頭，成孔后注漿壓力控制在0.5～0.55MPa能夠撐開布袋，達到設計要求的樁徑，同時也能滿足單樁荷載要求。通過流量計監控，得出注漿流量為50～75L/min。

4 布袋注漿樁施工控制要點

4.1 原材料控制要點

①布袋質量。布袋需選用卷筒型尼龍纖維袋，檢測指標要求為：單位面積≥230g/m2，CRB頂破強度≥5.5kN，等效孔徑？準90為0.07～0.5mm，撕破強度≥0.9kN，滲透系數為1×（10-2～10-3）cm/s。抽樣檢測頻率參照土工合成材料頻率。

②水泥、粉煤灰、水。水泥宜采用P.O42.5普通硅酸鹽水泥或P.S42.5礦渣水泥，每批進場水泥必須有生產廠家產品合格證，并根據有關規定進行抽查檢驗。粉煤灰應選擇燒失量低的粉煤灰，具體性能指標要求：細度≤25%，需水比≤105%，燒失量≤8%。注漿用水應是可飲用的河水、井水及其他清潔用水。

③漿液控制。現場必須嚴格按照試驗的配合比拌制漿液。漿液基本性能滿足黏度：30～35s，比重1.4～1.5g/cm3，析水率<3%的要求。

4.2 成樁、注漿過程的控制要點

布袋樁成樁過程質量控制的工作重點是成孔和注漿。成孔過程中對各關鍵環節應加強質量控制，包括場地整平、布點、打樁順序、樁位偏差和樁體垂直度等；注漿階段控制施工技術參數。

4.2.1 成孔

①場地處理及布點。因布袋注漿樁樁位密集，成孔需采用引孔設備并進行孔內造漿，泥漿排放易對整個路基面造成侵蝕，在場地平整后先施工30cm改良土墊層用于封閉路基面，在改良土上根據排漿數量縱橫向設置排漿槽，排漿槽深度不得超過改良土墊層厚度，同時做好路基邊排水溝。之后應依照設計要求，實施測量放線操作，將場地樁位布置好。要求場地平整無異物，并用石灰在布點期間作醒目標志，能夠起到警示作用。此外，為保證樁位不會出現較大的偏移，應盡量對樁位布點進行精確控制，最大限度的避免或減少誤差。

②鉆頭選擇。鉆頭直徑的選擇與布袋注漿樁成樁后承載力有著直接的影響。鉆頭選擇過小，在注漿過程中不易將布袋完全撐開，樁體直徑達不到設計要求；鉆頭選擇過大，減少了注漿過程中對周圍土體的擠密效果。施工單位在施工前需采用不同直徑的樁頭進行試樁，通過注漿數量是否大于設計值、淺層開挖檢驗樁體直徑是否滿足設計要求、7天單樁荷載試驗是否滿足設計要求的承載力等方面來選擇合適的鉆頭直徑。

③成孔垂直度。在鉆機作業前對垂直度進行校正；開工前，對主機上附帶的垂直度刻度盤進行校驗，采用全站儀在調試完畢的鉆機主架上標設立桿中心線，鉆桿前后、左右方向掛設垂球法進行校核（掛設線繩不短于2.0m）；施鉆過程中、結束后及時測設出偏移尺寸，及時對垂直度進行監控是可行的控制手段，可有效地防止樁體垂直度超標現象發生。

④控制標準。按照設計要求，樁施工工程中，樁位、垂直度、有效直徑的允許偏差應符合表1中的規定。鉆孔傾斜度需嚴格控制在1.0%以內，防止孔較深及樁密度大時，鉆探損壞相鄰已成樁。鉆孔時應根據地層情況，采用泥漿護壁，防止塌孔、縮孔、影響成樁質量。需嚴格控制孔深、沉渣厚度，泥漿排放量。

4.2.2 注漿

①控制注漿管、布袋、水泥等材料質量，按期校驗計量設備，保證水泥漿的配比攪拌質量。

②注漿管選用PVC注漿管，一次性注滿，注滿后須隨時觀察樁頂下沉情況，確保在樁體初凝前及時補漿。采用安裝自動記錄壓力和流量的注漿設備，并配備即時打印機，當場打印小票，作為施工工程控制憑證。

③應貫徹“快下管，早注漿”的原則，確保成樁效果。

④成樁順序應按“先周邊，后中間，跳樁施工”的方法，提高加固效果并防止對周邊建筑物的影響。

⑤注漿參數需根據試樁總結確定，在大面積施工中嚴格按試樁總結出的漿液配合比、注漿壓力等參數組織施工。

⑥現拌漿液時，每次必須有3次以上隨機抽樣，保證其各項指標滿足要求。

5 結語

布袋注漿樁是注漿技術和土工織物綜合應用而成的新技術，在華東沿海地區連鹽鐵路軟土路基地基加固中得到充分的應用。經實踐證明，該技術在處理沿海地區軟土路基能夠滿足客貨共線鐵路路基的穩定和工后沉降控制要求，取得了一定的社會和經濟效益。

在存在硬夾層和軟弱層的復雜軟土地質中，布袋注漿樁能穿過硬夾層，在其中的軟弱土層能較好地撐開土工織物，硬化后形成葫蘆樁，從而符合設計要求的加固軟弱層的意圖，具有明顯優勢。

布袋注漿樁漿液在布袋內成樁，易形成有規則的樁體，質量可靠。設備均為常見設備，操作簡單，各工序可平行施工、流水作業，施工進度快。布袋能起到控制漿液流失、減少環境污染和提高材料利用率的作用，具有較高的推廣應用價值。

漿液基本性能達到如下標準從而保證樁體質量：黏度：30～35s，比重1.4～1.5g/cm3，析水率<3%，室內標養28天無側限抗壓強度大于4MPa，注漿壓力一般為0.2～0.6MPa，注漿流量一般為50～75L/min。

布袋注漿樁質量控制要點包括成樁前的注漿材料質量控制、成樁過程質量控制兩個階段。成樁前質量控制要點含原材料和攪拌兩個方面，控制內容主要為原材料質量、漿液配比、漿液性能等；成樁過程質量控制要點包括成孔和注漿兩個方面，控制內容主要為樁位、樁體垂直度、鉆頭直徑、注漿參數、補漿時間等。其中鉆頭直徑的選擇直接關系到布袋注漿樁地基加固的效果，必須通過試樁確定。

基于布袋注漿樁在鉆孔過程泥漿排放易侵蝕待加固的路基，在布袋注漿樁施工前可對基面進行一層灰土處理，既保護路基面不受鉆孔時泥漿侵蝕，也利用路基面排水。同時需妥善處理泥漿排放，做好現場文明施工。

參考文獻：

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