高壓旋噴注漿法在樁底溶洞處理中的應用與探討

洪俊財

（保利長大工程有限公司，廣東 惠州510599）

0 引 言

華南石灰巖地區，地質情況十分復雜，多屬于溶洞發育地區。巖溶地區的地質條件復雜，溶洞、溶溝、溶隙、石芽等十分發育，基巖面埋深不一，起伏較大，無規律性；另外巖土工程勘察工作的局限性，對大直徑樁橫截面范圍內的地質情況無法完全摸清，有時出現實際施工揭露的地質情況與勘察資料不符的現象，往往在工程樁竣工驗收時，發現樁體混凝土離析、斷樁夾泥或樁底沉渣超過設計允許值，樁底存在軟弱夾層或溶洞、溶蝕溝槽等，樁體強度或樁端持力巖層無法滿足設計要求。為確保工程質量，保證主體工程安全，必須對樁體混凝土離析、斷樁夾泥或樁底沉渣超過設計允許值、樁底存在軟弱夾層或溶洞、溶蝕溝槽等的缺陷樁進行加固處理。本文結合在深圳某高速清水路高架橋樁基樁底溶洞處理實踐中，應用高壓噴射注漿工藝對缺陷樁底進行處理是一個可行的方法，并取得了較好的效果，為其他類似工程提供借鑒和參考[1]。

1 工程概況及設計參數

清水路高架橋為全長29×30 m，上部結構為預制箱梁簡支橋面連續，下部結構為2×200 cm 樁基礎+ 承臺+ 花瓶墩身+ 蓋梁形式。樁基設計類型為摩擦樁或端承樁。

設計圖紙明確樁基若為摩擦樁設計，澆筑樁基混凝土前樁底沉渣厚度要求小于10 cm，要求地質符合率80%以上；若為端承樁設計，澆筑樁基混凝土前樁底沉渣厚度要求小于5 cm，樁端中風化或微風化巖石飽和，單軸抗壓強度標準值不小于20 MPa，樁基嵌入基巖深度不小于1.5D。

1.1 地質情況

清水路高架橋右幅11# 墩共有樁基2 根。樁基均為樁徑2.0 m，設計為端承樁，設計樁底持力層基巖為微風化灰巖。其中右幅11#-3 樁基0～5.0 m 為雜填土：雜色稍濕，壓實，主要成份為碎石及粉質黏土及人工填土；5.0～9.0 m 為中砂：淺黃色，飽和，稍密，級配較好，夾有少量黏性土；9～23.0 m 強風化粉砂巖：褐灰色，風化裂隙很發育，巖芯呈碎塊及塊狀，巖質極軟，敲擊易碎，局部夾有半巖半土狀，遇水軟化，飽水崩解；23.0～30.4 m 粉質黏土：黑褐鈀，稍濕，硬塑，黏性一般，可見局部夾有未風化完全原巖，巖質較軟，敲擊易碎。30.4～32.0 m 中風化灰巖：灰-深灰色、灰白色，砂質結構，中厚層狀構造，節理裂隙發育，巖芯多呈短柱狀，節理面可見黃鐵礦化、硅、鈣質膠結，巖質較硬，錘擊聲脆。節長大于10 cm 碉約占80%，巖芯完整。32.0～41.7 m 微風化灰巖：灰白色，粒屑結構，塊狀構造，節理裂隙發育，巖芯完整，呈短柱狀為主，巖質較硬，節長大于10 cm 的巖芯約90%。可見節理面有鐵錳侵染及溶蝕現象。設計樁底標高分別為7.6 m，樁頂標高38.9 m，樁長為31.3 m。

1.2 樁的缺陷

在11#-3 樁基施工完后進行附近樁基施工時發生多次溶洞漏漿，為進一步了解地質情況，對周邊區域進行地質掃描。根擾CT 試驗檢測報告發現11#-3樁底持力層出現溶洞，持力層不符合設計要求，地質掃描結果見圖1。

圖1 右幅11# 墩樁基CT 圖

為進一步驗證地質CT 試驗檢測結果對樁基進行鉆孔抽芯檢驗，抽芯孔位按等邊三角形布置，孔位距離樁中心50 cm，孔位布置示意見圖2。

圖2 右幅11#-3 樁基抽芯孔布置圖（單位：cm）

抽芯深度按樁底高程以下3 d 持力層進行控制，11#-3 樁基設計樁底標高7.6 m，樁長31.3 m，抽芯長度37.3 m。

抽芯結果顯示：1# 孔和2# 孔均未見溶洞；3# 孔距樁頂31.81 m-33.27 m 存在溶洞，洞內全填充，具體見圖3、圖4。

2 處理方案

根據抽芯結果顯示，右幅11#-3 樁基樁底持力層部分出現溶洞，為了彌補由于地質原因造成的質量安全隱患，保證結構的安全性能和使用功能，對樁基底部持力層范圍內的溶洞進行注漿加固處理。為了保證注漿的有效填充性和加固體的固結強度要求，本方案設計采用高壓洗孔→高壓旋噴注漿→靜壓注濃漿→終凝前補漿相結合的施工方法。利用抽芯孔對樁底進行高壓清洗，清洗干凈后先旋噴注漿后靜壓注濃水泥漿；最后在水泥漿液終凝前輪流對各孔口進行補漿。

圖3 右幅11#-3 樁基1# 孔、2# 孔芯樣圖

圖4 右幅11#-3 樁基3# 孔芯樣圖

施工目標：在樁底持力層經注漿處理后，在處理段內填充滿水泥漿固結體，固結體膠結緊密，與基巖接觸緊密，試件抗壓強度（齡期7 d）達到30 MPa，從而提高持力巖層的完整性，并滿足設計要求的樁底持力層強度大于15 MPa 要求。

2.1 加固工藝

根據抽芯鉆孔情況，3 個孔有2 個未見溶洞，只有3# 孔顯示存在溶洞。為保證壓漿加固效果，必須保證孔底間能夠相互聯通，在利用現有的3 個抽芯孔的基礎上，新增加2 個鉆孔至樁底標高以下6.0 m處，新增4#、5# 孔設置在3# 孔附近。增加鉆孔位置布置見圖5。

圖5 右幅11#-3 樁基增加鉆孔布置圖（單位：cm）

（1）注漿孔的鉆孔

本次加固處理采用鉆頭直徑101 mm 地質鉆機。終孔深度為鉆至現有孔位底部以下6.0 m（3 d 持力層）。鉆孔時,準確記錄孔位的巖性、填充物、漏水、連通、鉆進速度等情況。

（2）埋設孔口壓漿裝置

將樁頂表面雜物清理干凈，采用水泥砂漿在孔口埋設直徑91 mm 孔口管和止漿閥門作為孔口封閉壓漿裝置, 待砂漿強度滿足孔口高壓憋漿施工要求后，方可進入下道工序。

（3）高壓清水清洗

鉆孔底部采用氣舉反循環清渣，清洗，孔內采用高壓注漿泵產生的高壓水射流對孔內的殘留物、樁底溶洞填充物進行高壓清水切割攪動，采用高壓力（25～30 MPa）、慢轉速（5～10 r/min）、慢提升（5～10 cm/min）等措施多次反復沖洗，直至返漿為清水為止。

（4）注漿漿液及配合比水泥漿

采用機械拌合，水泥采用P.042.5 普通硅酸鹽水泥,注漿的強度要求不小于C30,現場水泥漿按水灰比0.7∶1 進行控制，為保證孔底壓漿效果，在水泥漿中加入適量早強劑及壓漿劑，壓漿劑具有微膨脹性，對孔底溶洞填充效果較好，適量早強劑。

如壓漿過程中漿液流動性大，可適當降低水膠比，適當摻入外加劑。樁基注漿終止標準應采用注漿壓力進行控制，當注漿壓力大于2 MPa 并持荷3 min，注意觀察孔內漿液稠度，當孔內漿液溢出時達到配置漿液稠度方可停止注漿。

高壓旋噴注漿施工采用ZJB- 45 型高壓注漿泵進行旋噴注漿。注漿時采用其中一個孔作為注漿孔，其余孔作為出氣孔進行注漿，每個孔循環一次。保證在該區段內多次反復進行旋噴注漿。

終凝前補漿：孔內壓漿結束后,隨時觀察水泥漿漿液的凝固情況，在水泥漿終凝前輪流對每個孔口進行補漿,消除漿液凝固過程中的回縮，直至所有孔口漿液滿漿。

3 質量保證措施

孔洞注漿施工時，在孔內注濃漿及孔口憋壓漿時,漿液應根據施工實際情況可摻入減水劑。

孔洞長時間注漿無法提升壓力或孔口不返漿時,應采用降低流量、間歇灌注、加濃漿液等方法，為保證固結體強度好，施工操作難度一般不采取摻加速凝劑。

孔洞處理完成待漿液初凝后，選擇1～2 孔進行掃孔鉆進，目的是判斷漿液的充填情況是否飽滿,若充填不飽滿則進行再次壓漿，直至充填飽滿為止,最后對注漿孔進行濃水泥漿封孔。

4 處理效果檢測

注漿完成28 d 對樁基再次進行抽芯檢測，根據芯樣顯示注漿效果飽滿，截取芯樣進行硬度檢測，抗壓強度33.0 MPa（見圖6）。滿足設計要求。

圖6 右幅11#-3 樁基補強后檢測芯樣圖

5 結 語

對復雜巖溶區的灌注樁的缺陷樁的處理，采用高壓噴射注漿法是可行的，不但施工簡便，而且工期短、造價低、質量有保證。

在復雜巖溶區的沖孔灌注樁的質量檢測，應采取多種檢測方法進行比對和綜合分析，以免誤判而引發不必要工程事故。