布袋注浆桩施工工艺及参数确定

韩 芳 上海铁路局沪杭铁路客运专线股份有限公司

近年来，复合地基理论的研究和应用发展很快，一批新的桩型和施工工艺应运而生，一些设计思想也给人耳目一新的感觉。布袋注浆桩作为一种新的技术，正在被广泛推广使用，尤其在场地受限或互层状软土地层加固时更能灵活发挥其特性。

布袋注浆桩是一种软土分层注浆技术和土工织物综合应用的地基加固处理新工艺，是以土工织物袋和注浆浆液形成似圆柱状或葫芦状硬化体来加固土体的软土地基加固施工工艺。该工法由铁道第四勘察设计院首次提出，并在广深四线研究试验成功。

布袋注浆桩主要特点为：布袋可以形成排水通道，当土体中存在超孔隙水压力时，土中的水分会沿着织物排出土体，注浆布袋桩形成排水通道加速了土体的固结，更有利于相邻注浆布袋桩对土体的压密。此外，注浆布袋在受到浆液压力时，能将浆液中较稀的部分从布袋内排出，降低了布袋内水灰比，从而加速凝固，得到高密度、高强度的硬化体。浆液在布袋内的压力大于布袋周围的被动土压力，布袋的隔离作用使得浆液体得以通过膨胀布袋达到压密土体的目的，并形成较规则的注浆体。即使使用强度较低的浆液，由于布袋的抗拉强度较高，也能使注浆布袋桩起到加筋土体的作用，在软弱地层中，注浆布袋桩增加了土体的稳定性。

1 工程概况及试桩目的

沪杭客专莘庄至上海南联络线工程施工里程为DK0+000-DK7+849.5，全长7849.5 m，均为软土路基，采用布袋注浆桩进行地基加固。布袋注浆桩桩径0.4 m，加固深度10～12 m，间距1.2 m，按正方形布置，设计要求水泥土无侧限抗压强度不小于1 MPa。通过试桩确定施工地段桩体注浆压力、注浆量、注浆管提升速度等工艺参数，试桩施工中加强对既有线的变形监测，确定施工对既有线的影响，采取有力措施保证既有线的运营安全，用以指导下一步布袋注浆桩的正式施工。

2 试桩技术参数要求

（1）试桩地点：DK0+000-DK7+849.5每隔300 m 与既有线最近的一根桩。

（2） 每米注浆量：120 L，125 L，130 L。

（3）开孔直径：100 mm，110 mm。

（4）注浆速度：50 L/min，60 L/min，707 L/min，75 L/min。

（5）注浆压力：0.2 MPa，0.3 MPa，0.4 MPa。

（6）水灰比：1.0:0.75:0.65（水：水泥：粉煤灰），试桩过程中根据实际情况可加入适量的外加剂，掺入量为水泥用量的2%，以改善水泥浆液的性能。

（7）试桩数量：22 根。

（8）钻机及灰浆泵类型：地质钻机和灰浆液压泵。

3 布袋注浆桩施工工艺

布袋注浆桩施工工艺流程分为：钻机成孔→制浆（将水泥、粉煤灰与水置于搅拌筒内拌和、搅拌贮浆）→注浆（浆液通过液压泵压入注浆管）→布袋膨胀成桩。

（1）成孔：布袋注浆桩采用GY-150B 型泵机一体式工程钻机成孔，钻机高度约3.0 m，宽度1 m，长度1.2 m，开孔直径分 Φ370 mm、Φ300 mm、Φ200 mm3种，钻杆1.5 m 一节，钻孔深度为设计孔深，垂直度偏差小于1%,成孔时间约45 min。

（2）浆液拌制：水泥是布袋注浆桩浆液的主要成分，采用42.5 级普通硅酸盐水泥，为选取最佳效果，水灰比选取三种，分别为：1:0.75:0.65、1:0.8:0.65、1:0.65:0.55（水、水泥、粉煤灰），使用灰浆搅拌机拌制均匀。制备好的水泥浆在1h 内注浆完成，浆液在灰浆搅拌机中要不断搅拌。

（3）布袋绑扎、下放：布带选用Φ400 mm 卷筒型尼龙纤维袋，钻机成孔后及时下放套有布袋的注浆管，第一节注浆管连同绑好的布袋放入后，用钻机悬吊进行第二节接长，依次进行，管子连接要紧密，直至布袋下放到设计桩底，注浆管上端露出地面0.5 m 以上。布袋按照设计注浆长度套在注浆管上，布袋的底部用细铁丝绑扎两道，以免泄浆，中部每隔0.5 m 左右用铁丝扎紧，上端绑扎位置在设计桩顶0.5 m 以上，用14#铁丝将其和塑料套环扎牢。塑料套环套在注浆管上，与注浆管能相对滑动，在注浆完毕后，保证注浆管能顺利拔出已经撑开的布袋，同时，在带眼管节下端套有的塑料堵头会将塑料套环堵塞住，避免注入的浆液外溢。注浆管起到注浆通道和布袋导向撑的作用。

（4）注浆管由 Φ40 mm，壁厚 3 mm钢管组成，分为标准管节和带眼管节。标准管节长度为1.5 m，管节间以丝扣连接；带眼管节长0.8 m，管壁钻有孔径Φ20 mm，间距100 mm 的注浆孔眼，呈梅花状布置，管节底口封端并套有塑料堵头。带眼管节与标准管节以丝扣连接，安装在注浆管底端，浆液从带眼管节的孔眼中喷出注入布袋。

（5）注浆：制备好的水泥浆液不得离析，水泥浆从灰浆搅拌机中倒入储料斗中时，经由孔径3 mm 孔筛过滤，清除杂物。采用灰浆液泵，经胶管与储料斗、注浆管连接，开动灰浆泵注浆。注浆速度保持在50-75 L/min，注浆压力保持在0.2-0.6 MPa，试桩过程中采用了注浆管插到底直接注浆和注浆管边拔边注浆两种方法。

（6）拔管：按照边拔边注浆的方法时，每延米注浆量达到不小于125 L 时开始缓慢拔管进行下一节注浆。拔管过程中，如果压力低于0.2 MPa 停止拔管，当压力达到0.2-0.6 MPa，持续1 min 再缓慢拔管，推算布袋已充满浆液，即可停止注浆。按照注浆管直接插到底注浆的方法时，压力保持在0.2-0.6 MPa，直接注浆到布袋已充满，即可停止注浆。

（7）补浆：每根桩注浆完成后，在间隔1 h 左右进行补浆，根据试桩情况，水灰比越小，补浆量和补浆次数越少，补浆次数一般为1-3 次。

（8）清洗注浆管移位进入下一桩位。

4 成桩质量检验

布袋注浆桩设计检测要求为：①成桩7d 后，垂直钻孔取芯检测，观察完整性、均匀性，水泥结石7 d 强度不小于2.4 MPa，浆液结石率不小于75%；②布袋桩单桩承载力不小于100 kN。

5 工艺参数确定

经过不同配合比、不同直径钻头的施工，结合成桩效果及第三方检测报告结果，得出如下结论：

5.1 水灰比的对比结果

经比较选用水灰比1:0.8:0.65 比较合适，选用不同水灰比优缺对比详见表1。

表1 不同水灰比优缺对比表

5.2 钻头的选择

经比较，Φ200 mm 钻头的成桩效果很差，水泥浆用量明显不能达到不少于125 L/m 的设计要求，故不予采用，Φ300 mm 钻头成桩效果好，取芯完整性、单桩承载力、水泥浆用量都能符合设计要求。Φ370 mm 钻头成桩效果好，取芯完整性、单桩承载力都能符合设计要求，但水泥浆用量太大。

故选择Φ300 mm 钻头比较合适。

5.3 压浆形式的选择

本次试验采用了注浆管插到底直接注浆和注浆管边拔边注浆两种方法，注浆压力都保持在0.2-0.6 MPa，从钻芯取样的效果和用浆量两方面来看，由于管壁钻有孔径Φ20 mm，间距100 mm 的注浆孔眼，两种方法效果差别不是很大，考虑到施工功效，选择注浆管插到底直接注浆（施工工艺参数详见表2）。

表2 直接注浆施工工艺参数表

6 结束语

布袋注浆桩施工造价较低,成桩效果好,所用的材料、机械设备均为常规材料和设备,施工便利,故极具推广价值。沪杭客专首次在莘庄至上海南联络线路基段的运用, 做了大量的调查研究和充分的准备工作，保证了试桩的圆满成功。获得了施工地段桩体注浆压力、注浆量、注浆管提升速度等工艺参数，并在试桩施工中加强对既有线的变形监测，掌握了施工对既有线的影响情况等，为下一步布袋注浆桩的正式施工提供了依据，为后期全面开展施工提供了经验和借鉴。