高壓旋噴注漿加固補強施工方案研究

李曉鵬

1 工程概況

××廣場在建的高層部分采用旋挖樁基礎，樁身設計直徑800mm、1000mm、1200mm。設計樁身全斷面入持力層（中風化扁豆狀灰巖）深度≧500mm，混凝土強度C30。根據基樁檢測報告，樁身完整性類別存在Ⅲ類樁，部分樁底沉渣厚度超過規范要求，以及樁端落在黏土或破碎巖上，不滿足設計要求。本方案僅對樁底沉渣在1.0m范圍內的旋挖樁，采取補強處理方案。

根據《××廣場巖土工程詳細勘察報告》，自上而下地層分布：人工填土（Q4m1）：素填土：灰黃色、黃褐色、雜土，主要由粘性土、碎石組成，局部見歲塊狀灰巖，底部為原有薄層耕作層，厚度不均，孔隙大，稍濕，松散狀態。礫質黏性土：黃色、黃褐色，以粉質黏土為主，局部表現為黏土，稍濕，以硬塑性狀態為主，部分呈堅硬狀。強風化泥質粉砂巖：褐紅色，紅色，泥質結構，強風化狀態，以泥巖及泥質粉砂巖為主要成分。呈互層狀產出，巖芯多呈短柱狀，局部碎散成粉砂狀，巖體較破碎，巖芯采取率低；中分化泥質粉砂巖：褐紅色，紅色，泥質結構，中風化狀態，薄層——中厚層狀構造，以泥質粉砂巖為主要成分。部分含硅質巖及扁豆狀灰巖夾層，呈互層狀產出，巖芯多呈短柱狀，局部呈餅狀產出，巖體較完整，巖芯采取率一般；中扁豆狀灰巖：灰色，灰黑色，褐紅色，中風化狀態，由碳酸鹽灰泥和泥質組成的互狀層（即條帶狀結構）產出，兩者構成扁豆狀結構，巖體較完整，巖芯多短柱狀產出，芯樣采取率高，節理裂隙較發育，屬較硬巖。

2 施工方案

2.1 工藝流程（如圖1）

2.2 施工工序

2.2.1 測量放樣

根據樁號已布設好的控制點坐標，計算引孔的坐標位置，使用全站儀放出孔位，用水準儀測量地面高程，確定引孔深度。

圖1

2.2.2 鉆孔

孔位確定后，鉆機進場就位，孔徑要求不小于91mm。對于樁徑為800mm、1000mm的樁采用單孔清洗注漿法，樁徑為1200mm的樁采用雙孔清洗注漿法。應使鉆機底部平整穩固，在開鉆前利用吊錘鉆頭和鉆孔的垂直度進行檢測，并在鉆進2m時及以后每加一節鉆桿均需對鉆機調平校正，要求鉆孔的傾斜度≤1%。采用套管護壁水沖法鉆進成孔，鉆進深度應達到注漿固結段并應進入持力層不小于30cm。鉆孔過程中應仔細測量并記錄實際孔位、孔深及地層變化情況為注漿作業提供參考數據。對預留樁孔和已鉆好的樁孔應妥善保護，不得破壞和防止污物進入。

2.2.3 清洗樁底

高壓清洗樁底采用MDJ50機型高壓清水清洗樁底沉渣，利用高壓旋噴原理將樁底沉渣進行切割置換，水流起到切割作用，采用高壓水進行全方位高壓切割，并切割出有效的空間，氣流把被切割土層的物質進行全方位高壓清洗并對下部土層結構重新組合。雙重管在慢慢提升過程中，被氣流攪拌的重力物質下沉，填充有效的切割空間，較輕的物質由水置換將其帶出地面，這樣重復循環，每根樁清洗時間不低于1～3h，直至孔口返水以清水為止。

2.2.4 注漿作業

注漿采用旋噴注漿接觸注漿方法，對樁端持力層進行補強加固，形成新的復合地基，共同承擔上部機構承載力需要。旋噴注漿法為鉆頭下沉到成孔深度后停止鉆進，接通高壓水管，空壓管，啟動高壓清水泵、泥漿泵、空壓機并控制好儀表壓力，高壓泥漿泵壓力增到高壓旋噴注漿技術參數的確定值（20～40MPa），噴嘴由孔底旋噴直至孔口返水泥漿流出后，邊旋轉噴漿邊提升鉆桿，同時嚴格按照高壓旋噴注漿技術參數確定的提升速度提升鉆桿。在原旋挖樁鉆孔注漿時，同時也進行了接觸灌漿。因為同時進行的緣故，接觸注漿不再另作技術要求。注漿時嚴密監測場地情況，發現有竄孔、冒漿、漏漿、孔口涌水、吸漿量大等情況時，應及時停止注漿并向相關人員上報，應按本方案相關處理方法進行處理。

注漿液應是采用水灰比為0.6：1～0.8：1拌和而成的各種混合物，漿液在灌注是機械方法高速攪拌成均一性漿液。注漿水泥應用低堿度硫鋁酸鹽水泥（執行標準GB20472-2006）強度等級為42.5。注漿用水應符合拌制混凝土用水的要求，拌制漿液時水溫不得超過30℃。可能需要使用其他外加劑，如速凝劑、減水劑。凡能溶于水的任何外加劑應以溶液狀態加入漿液中，任何種類的外加劑的參數應通過試驗確定，以證實廠家的推薦用量，并經施工監理人批準。純水泥漿的攪拌時間，使用普通攪拌機時，不得少于3min；使用高速攪拌機時，宜通過試驗確定，一般不少于30s。漿液在使用前應過篩。制備后在初凝時間45min前施注的漿液或溫度超過40℃的漿液應予以廢棄，不得用于注漿作業。

高壓旋噴注漿技術參數的確定，對不同沉渣厚度和不同巖層結構，必須采用不同的參數（如表1）。

表1

2.2.5 注漿機械及要求

（1）攪拌機可選用雙層拌漿機并裝篩網。攪拌機的轉速和攪合能力應分別于攪拌槳類型和注漿泵相適應，并保證在注漿過程中迅速、均勻、連續地拌制漿液。

（2）注漿泵性能應于漿液類型、濃度相適應，容許工作壓力應大于注漿壓力的3.0倍，并應有足夠的排漿量和穩定的各種性能。注注純水泥漿應采用多缸柱塞式灌漿泵。

（3）注漿管路應保證漿液流動暢通，并能承受2.0倍的最大注漿壓力。

（4）注漿泵和注漿孔口處均應宜在壓力表最大標值的1/4～3/4之間。壓力表應經常進行檢定，不合格和已損壞的壓力表嚴禁使用。壓力表與管路之間應設有隔漿裝置。

（5）注漿塞應和采用的注漿方式、方法、注漿壓力及地質條件相適應。膠塞（球）應具有良好等等膨脹性和耐壓性能，在最大注漿壓力下能可靠地封閉注漿孔段，并且易于安裝和卸載。

3 施工注意事項

鉆孔時要控制好造孔的垂直度；在注漿施工中應通過現場試驗對注漿參數及漿液配比作進一步試驗調整，并在以后注漿施工過程中根據現場實際情況進行適當調整，以確保注漿效果；如出現堵管，堵管的處理要快速及時，不能慌亂，要按順序一步步盡快處理；注漿過程中要采取相應的措施來防止堵管，如多做試驗選定合理的凝結時間，注意壓力的變化，如壓力升高要及時提升鋅管；水泥漿液若發生沉淀、離析現象，應進行二次攪拌；施工過程中做好注漿施工的各種記錄，及時了解注漿壓力和流量變化情況并進行綜合分析，判斷注漿效果是否滿足設計要求，注漿作業時，每500mm記錄一次注漿參數；在鉆孔和注漿施工過程中，要做好各種機械設備和電路的檢查工作，消除各種不安全因素的存在；在拆除管路及注漿操作時應戴防護眼鏡，以免漿液濺入人眼，并做好勞動防護措施；注漿過程中發現竄漿時，若竄漿孔具備注漿條件，可以同時進行注漿，否則應將竄漿孔堵塞，待注漿孔注漿結束后，竄漿孔再進行掃孔，沖洗，然后繼續鉆進并注漿；注漿工作必須連續進行，若因故中斷時，應按下列原則進行處理：

①盡可能縮短中斷時間，及早恢復注漿；②中斷時間超過30min，應設法處理至原孔深，恢復注漿；③恢復注漿時，開始應用最大水灰比的漿液灌注，若吸漿量與中斷前相近時，即采取中斷前的水灰比；若吸漿量比中斷前減少，則漿液應相應加大濃度；④恢復注漿后，如果吸漿量中斷前減少很多，且在極短時間內停止吸漿則認為該漿段不合格，應重新鉆開進行注漿；⑤在孔口用涌水的注漿孔段，在注漿前應測記涌水壓力和涌水量根據涌水情況采取下列措施：自上而下分段注漿；短的段長；高的注漿壓力；注漿結束應用閉漿措施，閉漿時間不少于1h；閉漿待凝時間不少于24h；必要時在漿液中參加適量凝劑。

4 結語

本工程采取高壓旋噴注漿補強施工技術對缺陷樁加固效果明顯，一定程度上解決了樁身完整性缺陷及樁底沉渣較難處理的問題，其經濟效益和社會效益俱佳，為以后解決此類問題提供了一個成功的示范。