周勇 李鑫 田春 譚剛 楊嚴(yán)

【摘要】個(gè)紹采用固結(jié)灌漿及高壓旋噴樁結(jié)合的地基處理方式，解決各地質(zhì)分區(qū)地基不均勻性問題，有效加固軟土覆蓋層，控制工后沉降和工后差異沉降，提高地基土強(qiáng)度，改善回填壓實(shí)土結(jié)構(gòu)不均勻問題，并提高地基整體強(qiáng)度;減小新近高填方回填壓實(shí)土后期遇水濕陷、蠕變及重力沉降等問題，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)基底加固，保障結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定。

【關(guān)鍵詞】固結(jié)灌漿;高壓旋噴樁;工后沉降;基底加固

【中圖分類號(hào)】 TU472.3＋6????????? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】 B

成都天府國(guó)際機(jī)場(chǎng)配套市政項(xiàng)目范圍內(nèi)，包括雨水暗渠、下穿隧道、綜合管廊等大型現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)筑物，該區(qū)域范圍內(nèi)存在大量前期場(chǎng)平新近填土，填土厚度變化較大，地質(zhì)條件較為復(fù)雜，由于天府國(guó)際機(jī)場(chǎng)建設(shè)工期緊迫，無(wú)法使該類地基達(dá)到沉降自穩(wěn)的需求，本標(biāo)段暗渠軟弱土層較深基本位于6.0～12.0 m范圍，若是將場(chǎng)平新近填土，清除換填，以減小沉降，提高承載力，將導(dǎo)致工程造價(jià)大幅度提高，且通過多次方案比較，最終采用了在場(chǎng)平新近填土對(duì)部分節(jié)段結(jié)構(gòu)坐落于基巖和 CFG樁群樁柔性復(fù)合地基上采用固結(jié)灌漿及高壓旋噴樁施工工藝加固軟基處理[1]，通過工程項(xiàng)目施工實(shí)踐證明該技術(shù)既保證了質(zhì)量，又有良好的效益。

1技術(shù)處理簡(jiǎn)述

當(dāng)遇到軟土覆蓋層較深，且上部基礎(chǔ)荷載較大，工后差異沉降難度大，基礎(chǔ)換填受限時(shí)，采用固結(jié)灌漿孔及高壓旋噴樁樁均采用一次跟管鉆進(jìn)、全孔分段自下而上灌漿的施工方法：所有固結(jié)孔 L =12.0 m一次成孔，孔深度6.0～12.0 m 范圍內(nèi)采用固結(jié)灌漿自下而上分段（0.50 m/段）邊拔邊灌連續(xù)灌漿作業(yè)，各孔固結(jié)灌漿施工完成后立即埋設(shè) L =6.0 m、小100 mmPVC管拔管進(jìn)行高壓旋噴樁施工，待混凝土強(qiáng)度達(dá)要求后，與新近填土共同作用形成復(fù)合式地基，以保證地基承載力，避免不利沉降，減小新近高填方回填壓實(shí)土后期遇水濕陷、蠕變及重力沉降量[2]。

2施工準(zhǔn)備

2.1空壓機(jī)

固結(jié)灌漿施工用高壓空氣采用美國(guó)壽力 H750（或 H900）型移動(dòng)式空壓機(jī)供高壓空氣，按每個(gè)地區(qū)1臺(tái)空壓機(jī)進(jìn)行配制。在鉆孔時(shí)，將移動(dòng)式空壓機(jī)布置在各地區(qū)平臺(tái)上，再將風(fēng)管接入洞內(nèi)各工作面。

2.2施工用水

利用施工現(xiàn)場(chǎng)公共水源，水質(zhì)應(yīng)符合《混凝土拌用水標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ63-89）的規(guī)范，不得使用含泥量超標(biāo)的水。

2.3施工用電

用電主要以發(fā)電機(jī)自發(fā)電為主，從發(fā)電機(jī)接至各工作區(qū)域灌漿工作面各用電點(diǎn)。

2.4制、供漿系統(tǒng)

設(shè)置1個(gè)制漿站，制漿站配制1臺(tái)高速制漿機(jī)、2臺(tái)雙層攪拌桶、2臺(tái)3SNS 泵、記錄儀1套，灌漿泵均布置在各灌漿工作區(qū)域附近。

2.5施工排水

制漿站排水：在制漿站旁各挖一5 mx5 mx2 m的沉淀池，廢水排放前先排至沉淀池，經(jīng)沉淀與過濾后再抽排至對(duì)外排污系統(tǒng)，并視現(xiàn)場(chǎng)情況定期對(duì)沉淀池進(jìn)行清理，將清理出的沉淀物運(yùn)至指定棄渣場(chǎng)。

3鉆孔、固灌、高噴工藝流程

施工流程見圖1。

3.1孔位布置

已完成小600 mmCFG混凝土樁3排計(jì)12孔，現(xiàn)布設(shè)5排固結(jié)灌漿及高壓旋噴孔計(jì)32孔，排距0.86 m，孔距1.0 m， 以 CFG樁的孔排距均勻布置（圖2），鉆孔傾角為90。（垂直孔），鉆孔孔徑小146 mm、孔深 L =12.0 m。

3.2鉆孔工藝

鉆孔以 xZ-90A鉆機(jī)及小146 mm偏心錘鉆具跟管成孔，平均孔深12.0 m，確保進(jìn)入老土層0.5 m。

3.3沖洗工藝及保護(hù)

灌漿前采用中壓空氣對(duì)孔內(nèi)進(jìn)行3 min沖吹，確?？變?nèi)巖粉、泥渣沉淀不大于20 cm，孔口采取堵塞保護(hù)，以防孔內(nèi)掉人雜物造成堵孔現(xiàn)象。

3.4固結(jié)灌漿工藝

3.4.1固結(jié)灌漿分段

固結(jié)灌漿孔采用全孔分段自下而上灌漿方法，預(yù)計(jì)孔深度12.0～6.0 m范圍內(nèi)采用分段（0.50～1.5 m/段）邊拔管邊灌漿連續(xù)作業(yè)，各孔段固結(jié)灌漿結(jié)束立即進(jìn)行高壓旋噴施工，固結(jié)、高噴段搭接長(zhǎng)度0.5 m。

3.4.2固結(jié)灌漿方式

固結(jié)灌漿孔采用純壓封閉灌注法。

3.4.3固結(jié)灌漿壓力

（1）固結(jié)灌漿壓力I序孔0.10-0.20 MPa、I序孔0.20-0.30 MPa、Ⅲ序孔0.30-0.50 MPa。

（2）采用純壓封閉灌漿，壓力表安裝在回漿管路。壓力值讀取壓力表指針擺動(dòng)的中間值，指針擺動(dòng)范圍小于灌漿壓力的20%，采用自動(dòng)灌漿記錄儀能測(cè)記錄間隔時(shí)段內(nèi)灌漿壓力的平均值和最大值。

（3）灌漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)壓力，每級(jí)壓力的灌漿時(shí)間不少于5 min。

3.4.4水灰比及漿液變換原則

3.4.4.1水灰比

固結(jié)灌漿水灰比 I序孔采用水泥漿液0.8：1、0.5：12個(gè)比級(jí);起灌比級(jí)0.8：1;I序孔采用水泥漿液1：1、0.8：1、0.5：1

3個(gè)比級(jí)，起灌比級(jí)1：1;Ⅲ序孔采用水泥漿液2：1、1：1、0.8：1

3個(gè)比級(jí)，起灌比級(jí)2：1。

3.4.4.2漿液變換原則

（1）總原則是由稀至濃逐級(jí)變換。

（2）灌漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減少，或當(dāng)注入率不變而壓力持續(xù)升高時(shí)不得改變水灰比。

（3）當(dāng)某級(jí)漿液注入量已達(dá)300 l以上或灌注時(shí)間已達(dá)10 min，而灌漿壓力和注入率均無(wú)改變或改變不顯著時(shí)，應(yīng)改濃一級(jí)水灰比。

（4）當(dāng)注入率大于30 l/min 時(shí)，視現(xiàn)場(chǎng)具體情況可越級(jí)變換水灰比。

3.4.5灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

在設(shè)計(jì)灌漿壓力下，達(dá)到規(guī)定灌漿壓力后，正常起拔套管;當(dāng)灌漿超過設(shè)計(jì)壓力以后急劇上升時(shí)，可連續(xù)起拔管，直至降至設(shè)計(jì)壓力以下，改回正常起拔管。當(dāng)注入率單孔不大于10 l/min，，繼續(xù)灌注10 min后，可結(jié)束灌漿。

3.4.6灌漿特殊情況處理

3.4.6.1冒漿處理

灌漿過程中發(fā)現(xiàn)冒漿，應(yīng)視具體情況采用嵌縫、表面封堵、低壓、濃漿、間歇、待凝等方法進(jìn)行處理。

3.4.6.2串漿處理

（1）如被串孔正在鉆孔，應(yīng)立即停鉆，并將孔口堵塞。

（2）若不具備對(duì)被串漿孔進(jìn)行同時(shí)灌漿，則應(yīng)塞住被串漿孔，待灌漿孔結(jié)束后，對(duì)被串漿孔進(jìn)行重新掃孔、沖洗，而后繼續(xù)鉆進(jìn)、灌漿。

3.4.6.3灌漿中斷處理

（1）灌漿作業(yè)必須連續(xù)進(jìn)行，若因故中斷，應(yīng)盡快及時(shí)恢復(fù)灌注，若中斷時(shí)間小于30 min，可按中斷前相關(guān)指標(biāo)繼續(xù)復(fù)灌。

（2）若中斷時(shí)間較長(zhǎng)或超過30 min，應(yīng)立即設(shè)法沖洗，若沖洗無(wú)效，則應(yīng)在重新灌漿前進(jìn)行掃孔，再恢復(fù)灌漿。復(fù)灌開始時(shí)應(yīng)使用該段中斷前的開灌水灰比進(jìn)行灌注。若注入率與中斷前相近，即可采用中斷前的水灰比繼續(xù)灌注;如注入率較中斷前減少較多時(shí)，應(yīng)逐級(jí)加濃繼續(xù)灌注;若注入率較中斷前減少很多，且在短時(shí)間內(nèi)停止吸漿，應(yīng)采取補(bǔ)救措施。

3.4.6.4注漿量大難以結(jié)束情況處理

（1）采取低壓、濃漿、限量、限流、間隔灌漿等。

（2）摻加速凝劑、減水劑等，灌注速凝漿液。

4高壓旋噴工藝

4.1樁位布置

高壓旋噴樁樁位與固結(jié)灌漿孔位一致，灌漿結(jié)束后孔口預(yù)埋 L =0.5 m、110 cmPVC管或作好其他標(biāo)記以便于固結(jié)灌漿完成后高壓旋噴施工時(shí)確認(rèn)樁孔位。

4.2工藝參數(shù)

該標(biāo)段高壓旋噴樁施工采用雙管法，施工樁徑：小600 mm、樁長(zhǎng)：6.0 m，為確保施工樁質(zhì)量，高噴起始段與固結(jié)灌漿停灌段搭接0.5 m。

高壓旋噴樁工藝參數(shù)如表1所示。

4.3 高噴機(jī)到位

（1）高噴機(jī)就位鉆桿對(duì)準(zhǔn)孔位，用水平尺測(cè)量機(jī)體水平、立軸垂直，鉆機(jī)要平穩(wěn)牢固。

（2）測(cè)量鉆桿長(zhǎng)度，測(cè)量噴嘴中心線是否與鉆桿方向一致。

（3）施工時(shí)應(yīng)進(jìn)行地面漿試噴，保證管路暢通無(wú)堵塞。

（4）在下鉆桿過程中，為防止泥砂堵塞噴嘴，應(yīng)邊射水邊下鉆，水壓力一般不7過5 MPa，若壓力過高，則易將孔壁射塌。

4.4旋噴制漿

高壓旋噴樁施工采用雙管法，用 P.042.5R級(jí)普通硅酸鹽水泥，水灰比1：1、相對(duì)密度1.50以上。在漿液使用前檢查輸漿管路和壓力表，保證漿液順利通過輸漿管路噴入地層。旋噴用的水泥漿液在進(jìn)入高壓泵施噴之前，要進(jìn)行過濾，保證不7過0.5 mm的顆粒進(jìn)入，且無(wú)石塊等雜質(zhì)，以免堵塞鉆桿，配置的漿液應(yīng)流動(dòng)性好，便于泵送、噴射。

4.5噴射作業(yè)

高壓旋噴樁為自下而上連續(xù)作業(yè)。

（1）當(dāng)鉆桿下至設(shè)計(jì)深度，噴嘴達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高，即可噴射注漿。

（2）開噴送人符合設(shè)計(jì)要求的水泥漿，待漿液返出孔口正常后，開始提升，提升速度30～35 cm/min， 旋轉(zhuǎn)速度20 r/min。

（3）高壓旋噴樁噴射過程中出現(xiàn)壓力突降或驟增，必須查明原因，及時(shí)處理。

（4）噴射過程中拆卸鉆桿時(shí)，應(yīng)進(jìn)行下落搭接復(fù)噴，搭接長(zhǎng)度不小于0.2 m。

（5）噴射過程中因故中斷后，恢復(fù)噴射時(shí)，應(yīng)進(jìn)行復(fù)噴，搭接長(zhǎng)度不小于0.2 m。

（6）噴射中斷7過漿液初凝時(shí)間，應(yīng)進(jìn)行掃孔，恢復(fù)噴射時(shí)，復(fù)噴搭接長(zhǎng)度不小于0.1 m。

（7）噴射過程中孔內(nèi)漏漿，應(yīng)考慮從孔口加入速凝劑，停頓數(shù)分鐘后再繼續(xù)觀察返漿情況考慮是否繼續(xù)噴射。

（8）噴射過程中孔內(nèi)嚴(yán)重漏漿，停止噴射，提出鉆桿，采取堵漏措施。

（9）為了提高樁的承載力和確保處理質(zhì)量，在樁頂2 m 范圍內(nèi)復(fù)噴。

4.6復(fù)噴

因地表無(wú)蓋重影響高噴效果，采用樁頭0～2.0 m復(fù)噴，確保高噴質(zhì)量。

4.7充填回灌

高壓旋噴樁結(jié)束后，孔口水泥漿會(huì)產(chǎn)生析水沉淀回縮，應(yīng)及時(shí)向孔口充填灌漿，直到孔口漿面不再下沉為止。

5試驗(yàn)檢測(cè)方法

（1）采用sM植物膠雙管法取芯，檢測(cè)地基土密實(shí)度及均勻性并注水檢測(cè)地層的透水性;鉆孔取芯全孔不掉鉆、不漏水，加固后地基土結(jié)構(gòu)較密實(shí)。

（2）靜載試驗(yàn)，檢測(cè)復(fù)合地基承載力;全孔所取巖芯漿結(jié)石充填明顯，復(fù)合地基承載力明顯提升。

（3）進(jìn)行沉降變形實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

6試驗(yàn)工藝及成果分析

6.1鉆孔工藝成果分析

試驗(yàn)區(qū)已施工12個(gè) CFG樁，現(xiàn)布施32個(gè)固結(jié)、高噴試驗(yàn)孔，鉆孔工藝分為低風(fēng)壓跟管鉆孔和高風(fēng)壓跟管鉆孔兩種方法。低風(fēng)壓跟管鉆孔成孔后出渣不暢，無(wú)法正常安裝灌漿栓塞，故改用高風(fēng)壓跟管鉆孔，灌漿施工效率顯著。單孔完成鉆進(jìn)時(shí)間：40 min/孔 L =12 m，單臺(tái)鉆機(jī)完成工程量360.0 m（30孔/d）。

6.2固結(jié)灌漿工藝成果分析

6.2.1固結(jié)灌漿工藝分析

6.2.1.1灌漿水灰比

試驗(yàn)孔分0.8：1、1：1、2：13種起灌水灰比進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。Ⅰ序孔采用0.8：1漿液起灌，無(wú)壓、無(wú)回漿、說明孔隙大、連通性好、吸漿量大，故變漿為0.5：1升壓達(dá)到設(shè)計(jì)值結(jié)束灌漿;I序孔采用0.8：1漿液起灌，有壓、回漿大、說明孔隙減小、吸漿量小，故 I序孔起灌水灰比調(diào)整為1：1起灌， 1：1、

0.8：1升壓達(dá)到設(shè)計(jì)值結(jié)束灌漿;Ⅲ序因孔隙細(xì)微灌入差，故采用2：1漿液起灌，2：1、1：1升壓達(dá)到設(shè)計(jì)值結(jié)束灌漿。

6.2.1.2灌漿壓力

試驗(yàn)孔方案設(shè)計(jì)灌漿壓力為：I序孔0.30～0.50 MPa、I 序孔0.50～0.80 MPa、Ⅲ序孔0.80～1.00 MPa。灌漿試驗(yàn)過程中，隨著壓力遞增淺表地層反復(fù)被擊穿發(fā)生串漿、冒漿而待凝，影響灌漿效率和質(zhì)量，故后續(xù)灌漿試驗(yàn)采用 I序孔0.10～0.20 MPa、I序孔0.20～0.30 MPa、Ⅲ序孔0.30～0.50 MPa，對(duì)試驗(yàn)孔跟管管壁冒漿、串漿進(jìn)行良好控制，提高了灌漿效率，更能確保灌漿質(zhì)量。

6.2.1.3灌漿段長(zhǎng)

固結(jié)灌漿試驗(yàn)原設(shè)計(jì)段長(zhǎng)采用0.50 m/段邊拔管邊灌漿，灌漿效果較好、但效率低;實(shí)際采用1.50 m/段邊拔管邊灌漿，灌漿效果差別不大，效率明顯提高。

6.2.1.4灌漿方式

固結(jié)灌漿試驗(yàn)原設(shè)計(jì)四周Ⅰ序孔采用純壓式灌漿，Ⅱ、Ⅲ序孔采用循環(huán)式灌漿。由于循環(huán)式灌漿孔內(nèi)多一組管路，嚴(yán)重影響拔管拆卸、安裝效率，后改進(jìn)為孔內(nèi)純壓半路回漿式灌漿，提高施工效率，但對(duì)回填土固結(jié)灌漿質(zhì)量影響不大。

6.2.2固結(jié)灌漿成果分析

6.2.2.1各次序孔單位注入量分析

由附表1可知：Ⅰ序孔平均單位注入量為214.5 kg/m， Ⅱ序孔平均注入量為77.7 kg/m， Ⅲ序孔平均單位注入量為43.2 kg/m， 由此可見：?jiǎn)挝蛔⑷肓侩S施工加密排序而遞減的規(guī)律顯著。

6.2.2.2單位注入量頻率分析

固結(jié)灌漿32段，單位注入量區(qū)間段數(shù)/頻率%，Ⅰ序孔50～100 kg/m的1段，頻率為5%;100～200 kg/m的10段，頻率為50%;200～300 kg/m的5段，頻率為25%;300～400kg/m的2段，頻率為10%;400～500 kg/m的1段，頻率為5%;500～800 kg/m的1段，頻率為5%。

Ⅱ序孔_50 kg的5段，頻率為83%;50～100 kg/m的1段，頻率為17%。

Ⅲ序孔_50 kg的6段，頻率為100%（圖3）。

6.2.3固結(jié)灌漿效率分析

單臺(tái)灌漿設(shè)備完成灌漿時(shí)間：75 min/孔、L =6.0 m，單臺(tái)灌漿設(shè)備完成工程量96.0 m（16孔/d）。

6.3高壓旋噴樁工藝分析

6.3.1高壓旋噴樁工藝分析

20#、33#兩孔選用高壓噴嘴2.2 mm，壓力25 MPa、提升速度25 cm/min、注入水泥量133.3 kg/m孔口返漿較大;其他31孔均選用高壓噴嘴2.0 mm，壓力30 MPa、提升速度30 cm/min、注入水泥量83.3 kg/m孔口返漿相對(duì)較小。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)雙管法注入水泥量小于100.0 kg/m，雖然孔口返漿相對(duì)較小，但很難保證高噴質(zhì)量，提升速度需降低。

6.3.2高壓旋噴樁進(jìn)度分析

單臺(tái)噴漿設(shè)備完成噴漿時(shí)間：40 min/孔、L=6.0 m，單臺(tái)噴漿設(shè)備完成工程量180.0 m（30孔/d）。

6.4鉆孔取芯檢查結(jié)果分析

（1）鉆孔取芯全孔不掉鉆、不漏水，說明加固后地基土結(jié)構(gòu)較密實(shí)。

（2）全孔所取巖芯漿結(jié)石充填明顯。

（3）取芯鉆孔破植物膠后，注水未滲漏形狀完好。

7該技術(shù)主要技術(shù)特點(diǎn)

（1）有效改善回填壓實(shí)土結(jié)構(gòu)不均勻問題，并提高地基整體強(qiáng)度。

（2）控制工后沉降和工后差異沉降，減小新近高填方回填壓實(shí)土后期遇水濕陷、蠕變及重力沉陷量。

8適用范圍

該技術(shù)適用于回填壓實(shí)土、原位地基處理土區(qū)的固結(jié)灌漿和高壓旋噴樁加固處理，在保證成樁質(zhì)量的前提下，技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果最佳。

9結(jié)束語(yǔ)

采用該技術(shù)，有效改善回填壓實(shí)土結(jié)構(gòu)不均勻問題，并提高地基整體強(qiáng)度;控制工后沉降和工后差異沉降，減小新近高填方回填壓實(shí)土后期遇水濕陷、蠕變及重力沉陷量，減少了大量土石方工程量，減小了換填，避免了大量土石方借用、棄置、轉(zhuǎn)運(yùn)等所需新增用地量，節(jié)約土地，符合我國(guó)基本國(guó)情。由于新近填土沉降周期較長(zhǎng)，過大沉降將導(dǎo)致構(gòu)筑物破壞，承載力達(dá)不到要求。而采用開挖換填進(jìn)行地基處理往往工期較長(zhǎng)，應(yīng)用該技術(shù)進(jìn)行地基處理，節(jié)約施工工期。

采用該技術(shù)，減少了土石方作業(yè)，對(duì)原有自然地貌的破壞，保護(hù)了環(huán)境;避免了土石方施工中，投入大量機(jī)械、車輛，減少了機(jī)械噪聲和廢氣的排放;避免了土方運(yùn)輸，產(chǎn)生的揚(yáng)塵，減少了灑水作業(yè)，節(jié)約了用水，環(huán)保效益顯著。

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