粘土固化劑灌漿在防止人工挖孔樁護(hù)壁坍塌中的應(yīng)用

朱書勝 蔣 瑋

（湖南建工集團(tuán)有限公司 湖南長沙 410001）

1 工程概況

懷化恒大帝景首二期回填區(qū)抗滑樁樁截面為2×3m，護(hù)壁厚0.3m，開挖斷面為2.6×3.6m，共6根樁，采用人工挖孔進(jìn)行開挖成孔。

抗滑樁處表層為懷渝鐵路的開挖洞渣，主要為砂巖碎塊石，松散層最厚有16.1m，平均厚14.5m。

抗滑樁做好鎖口混凝土并待凝7d后，開始第一節(jié)樁身（1.0m高）開挖，開挖時側(cè)壁出現(xiàn)的小部分坍塌，立即采取了邊挖邊臨時模板支撐，并及時進(jìn)行了第一節(jié)的護(hù)壁混凝土澆筑。第二節(jié)樁身開挖時，出現(xiàn)側(cè)壁第一和二節(jié)同時坍塌的情況，見圖1。

圖1

2 處理方案

2.1 方案選擇

針對上述情況，護(hù)壁加固處理方案有以下幾種見表1。

經(jīng)對比，采用粘土固化劑灌漿對抗滑樁周邊進(jìn)行固化處理。

2.2 粘土固化劑灌漿

2.2.1 注漿材料

（1）粘土固化劑

特種粘土固化漿液的關(guān)鍵成分，由多種天然礦物材料經(jīng)高溫活化處理與研磨、拌合混配而成。粘土固化劑質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)：灰白色，粉沫狀固體，比表面積≥500m2/kg，細(xì)度0.08mm篩余≤8%，密度2.8～3.15g/cm3，含水率≤2%。

（2）水泥

表1 基礎(chǔ)固化處理方案對比

采用32.5復(fù)合硅酸鹽水泥。

（3）粘土

在60km外中方縣取自然粘土，土干凈、含砂量小、黏粘（即粒徑小于0.055mm）含量應(yīng)超過25%和塑性指數(shù)不小于15；由于粘土固化劑的高效作用，漿液的固化封堵與加固對粘土質(zhì)量要求并不很高。

（4）水

自來水。

（5）漿液材料配比確定

由特種粘土固化劑、水泥、粘土、水配制而成。漿液材料配比：粘土80%，水泥16.7%，固化劑0.33%。

（6）漿液水料比確定

采用 0.8：1，0.5：1 二檔，0.8：1 用于開灌，0.5：1 用于續(xù)灌、間隔灌注和封孔。

2.2.2 鉆孔和灌漿設(shè)備

（1）鉆孔設(shè)備

鉆孔采用XU-100地質(zhì)鉆機(jī)；鉆孔采用牙輪鉆頭鉆進(jìn)，遇鉆進(jìn)困難的大石頭時，采用金鋼鉆頭鉆進(jìn)。

（2）灌漿設(shè)備

灌漿泵采用SGB6-10型泥漿泵，漿液攪拌機(jī)采用400L雙層立式GX-Ⅱ型拌漿機(jī)，選用配套的高壓閥門、壓力表、壓力軟管、供漿管路、用于灌漿的孔內(nèi)栓塞等。

（3）粘土打漿機(jī)

將粘土打碎成粗漿放入泥漿池。

（4）高速攪拌機(jī)

采用攪拌轉(zhuǎn)速應(yīng)不小于400r/min的高速攪拌機(jī)打造漿液。作用為將粗漿已與干拌好了的水泥、粘土固化劑，與符合水料比的水一起高速攪拌。

2.2.3 工藝流程

平整場地→測量放樣→鉆機(jī)就位→鉆探施工→清孔→安裝灌漿管→打制粘土原漿→配制漿液→灌漿（由稀到濃）→停灌→卸灌漿管→封孔。

（1）制漿采用天然粘土造漿的制漿工藝流程：

①現(xiàn)場的鎖口混凝土已經(jīng)完成，且高于地面約400mm，鉆機(jī)要從鎖口混凝土上開孔，先要將場地填平鎖口高程，并在灌漿實施現(xiàn)場開挖一個≥2m3粘土粗漿池。

②用粉碎機(jī)將粘土和適量的水打造粘土粗漿入池。

③粗漿在池中析出多余水以滿足水料比不大于0.8：1的粗漿。

④將粘土粗漿泵送到第一個高速攪拌桶中高速攪拌1～2min，用量杯取一杯已攪拌均勻的粘土粗漿，測定粘土粗漿的含水量和含土量，然后按照灌漿段以及灌漿要求制定的水料比并向粘土粗漿中補(bǔ)加水，攪拌1～2min。

⑤將已干拌均勻的水泥和固化劑加入正在攪拌的原漿中，充分?jǐn)嚢?～10min，粘土固化漿液就配制完成。

⑥將粘土固化漿液過篩導(dǎo)入第二個高速攪拌桶中繼續(xù)高速攪拌7～10min，待灌。

（2）鉆孔工藝

在鎖口混凝土上，距樁邊0.4m處定位鉆孔，先鉆灌1序孔，再鉆灌2序孔。孔距中間為0.6m，兩邊為0.8m，抗滑樁3m方向為6個孔，2m方向為5個孔，每個樁共18個灌漿孔。

圖2

（3）灌漿要求

為了確保灌注質(zhì)量，在灌漿中必須嚴(yán)格執(zhí)行如下技術(shù)措施和操作規(guī)程：

①為減少吸漿量，節(jié)省造價，采取自上而下分段灌漿，第一段帶兼有壓漿的作用，將栓塞栓在鎖口混凝土內(nèi)進(jìn)行灌漿。

②土體下段的鉆孔必須在前段灌注后2h以后進(jìn)行。

③因松散體內(nèi)空隙率有45%，為節(jié)省成本，漿液擴(kuò)散半徑為0.5m，灌漿壓力不大于0.06MPa，每米需灌漿的體積有0.353m3，每米粘土固化劑灌漿用泥土：水泥：固化劑為778kg：162kg：32kg，在特殊情況下在未達(dá)到壓力可停灌，確定是否間隙灌注或終止灌注。

（4）漿液濃度變換原則

施工中，根據(jù)灌注的實際情況需要適時改變漿液的濃度，漿液濃度的變換原則：首次采用0.8：1的漿液，然后改為0.5：1續(xù)灌，直到灌完。

（5）灌漿結(jié)束

灌漿結(jié)束條件：終灌時，利用粘土固化漿液基本無析水性等特點，當(dāng)灌注達(dá)到設(shè)計壓力后，吸漿量小于10L/min，可以結(jié)束灌漿。

2.2.4 施工要求

為減少吸漿量，節(jié)省造價，采用自上而下灌漿法，每段3m，下段的鉆孔必須在前段灌注后2h以后進(jìn)行；灌漿工作管下至距孔底≤50cm處；灌漿開始先用稀漿，經(jīng)過3～5min后再加濃泥漿稠度，灌漿中應(yīng)先對第一序孔灌，采用少灌多復(fù)的方法，一序孔灌漿結(jié)束后，再進(jìn)行二序孔。

3 工程造價

工程量：6根樁×18個孔×平均深度14.5m=1556.0m。

表2 粘土固化劑灌漿材料用量表

粘土固化劑鉆孔灌漿定額單價603.32元/m，造價為1556.0×603.32=94.5萬元，而水泥灌漿單價為776.18元/m，造價為1556.0×776.18=121.5萬元，節(jié)省27萬。

4 機(jī)械人員配置

配置二臺套鉆灌設(shè)置，人員23人。

5 工期

24h作業(yè)，工期20d。

6 效果

圖3

粘土固化劑灌漿后人工垂直開挖1m，圖片是抗滑樁的一個角，可清楚可見，在有粘土無空隙的碎石層里漿液充填不明顯，但是有孔隙的砂礫石層充滿漿液，開挖無任何坍塌現(xiàn)象，能很好控制護(hù)壁的厚度，保證邊坡穩(wěn)定性，保障開挖的安全性，同時粘土固化劑強(qiáng)度比水泥強(qiáng)度低，易開挖成本節(jié)省30%以上，具有較好的操作性和經(jīng)濟(jì)性。

7 結(jié)語

對于無粘結(jié)性的砂礫石層人工挖孔樁，特別是大尺寸的方樁，開挖極易坍塌，為保證邊坡穩(wěn)定，保障安全性，粘土固化劑灌漿是個很好的解決方案。