地基注浆在富水地区既有铁路旁施工挖孔桩中应用

孙焰

摘要：结合工程实际情况采用地基注浆，本文介绍如何进行地基注浆的施工要点，确保固结土层和填充岩层裂隙、溶槽效果，确保人工挖孔桩的施工。

关键词：地基注浆；挖孔桩；地下水；岩层裂隙、溶槽

Abstract: combining the actual situation the grouting engineering foundation, this paper introduces how to carry on the foundation of the grouting construction points, ensure consolidation soil and rock strata filling fissures, grooves effect, ensure that artificial dig-hole pile construction.

Keywords: foundation grouting; Dig-hole pile; Groundwater; Rock fracture, grooves

中图分类号：TU4文献标识码：A 文章编号：

1 工程概况

湘桂铁路柳州枢纽工程中柳南客专引入段DK540+789.5客车线堡隆路框架桥，位于既有湘桂铁路柳州南至进德站区间左侧，主框架体右侧边距既有湘桂铁路下行线中心6.95m。受框架桥主体影响，防护桩紧挨框架桥结构体设置于既有湘桂铁路路肩上，桩边距离既有线中心5.0m，桩径1.5m×1.5m，桩中心间距5m，采用人工挖孔桩，共16根，其中12m深有7根；13m深有5根；15m深有2根；17m深有2根；桩顶标高为97.45m。

该桥地表覆土约5m左右，下部为白云质灰岩。地下水位较高为94.28m（基本与地面标高平齐）。

2 施工过程中出现的问题

DK540+789.5客车线堡隆路框架桥该孔桩于2011年1月13日开始施工，施工期间经春运，施工地段紧靠既有线，且既有线路基地质复杂，地下水极丰富，挖孔桩施工一直不顺利。由于施工难度大，且春运期间停工、至2011年4月20日开孔的大部分单号桩才挖至3.5m—4.0m左右，最深桩为7米。期间遇到以下几个问题：

2.1 既有线路基地质情况差

该孔桩位于既有湘桂线路肩上，据目前各桩施工现场情况，既有铁路路基基底未经过处理，直接填筑于原地表，从锁口向下地质情况依次是，人工填土（铁路碎石废碴，约1m）--软黏土（约3m，下部含有一层黑於泥）--膨胀土（约3米,含砂高）--岩层。

⑴在开挖穿越软黏土层过程中，地下水线上部软黏土，能形成孔壁；地下水线以下层，软黏土层含水丰富，经过水流动易形成流朔状软泥坍塌，形成空洞，严重影响既有线路基稳定。

⑵在开挖穿过软黏土后，孔桩内膨胀土层含水丰富并有一定的水压力，土层含砂高，经过水流动易软弱，易形成流朔状软泥在水压及既有线动载作用下突然坍塌，形成空洞，且随后部水压及土压不断向前坍塌，坍塌体成流朔状软泥涌至孔桩内，空洞能向深部发展，直至空洞体与孔桩内坍塌达到压力平衡，空洞体主要由靠既有线侧壁体向孔桩内坍塌；清理软泥过程中，空洞体由于前部压力减软，空洞不断形成软泥再次涌向孔桩内，流朔状软泥无法清除且支护护壁也无法进行，因此给既有线路基稳定造成严重影响，危及既有线的运营安全。

⑶因该处地下水位较高，在孔深3m时已有水，再加上施工周期较长，孔桩周围土层长时间受水流的作用，形成泥浆流至孔桩内，致使部分孔桩护壁内形成空洞，后期又在孔下爆破，爆破产生的振动，加剧了护壁后土体的坍塌。各孔在不同深度均有空洞。

2.2 地下水极其丰富

经调查，该段路基地势低洼，孔桩在开挖2～3m深后遇水，用两台三相抽水泵（60m3/h）不间断抽都无法抽干。由于施工周期比较长，长时间这样大功率的抽水，对地下水位有极大的干扰，抽水时带出淤泥，使附近土层形成空洞危及既有铁路路基稳定。

2.3 现场施工开挖情况，地下水丰富等情况，施工过程对既有线运营安全及施工安全存在一定的安全隐患。

⑴开工后安排对单号桩开挖，在开挖3m深时见水，软黏土和膨胀土在遇水后呈淤泥状，无应力，抽水时与水一同流动抽出，极易坍塌，难以支护护壁。

⑵在开挖至岩层过程中，由于岩层裂隙多，存在岩层溶槽，富水层不断由岩壁向孔桩内流水，孔桩内地下水无法抽干，以至在钻眼过程中钻出的粉尘无法排出炮眼外，在钻0.5m深后就出现卡钻，无法取出钻头，造成炮眼无法成孔，对岩层的下挖难以进行。

⑶孔桩施工过程中出现多次大量涌水现象。3#、5#、7#、9#、11#桩都出现过不同程度的涌水。综上原因，主要是该桥既有线路基及岩面以上土层软弱，地下水丰富，基坑开挖后，土层受抽水水流影响，土层变为流朔状且部分为流砂，特别是孔桩内靠既有线侧的孔壁土体流塌，无法进行挖孔桩护壁支护，严重影响了在挖孔防护桩内进行作业的人员安全，也无法确保挖孔防护桩的护壁支护质量；进而对右侧既有湘桂下行线的路基形成空洞，严重影响既有湘桂铁路下行线的运营安全。

3 处理方案

对地基进行注浆处理。对防护桩四周钻孔注浆，固结地下土层空洞，形成帷幕阻水。

在框架桥靠既有湘桂铁路沿线路方向通长加钻2排注浆，钻孔间距1m，桩之间为1.5m的按0.5m间距加密，注浆孔深度低于对应桩底3m，遇溶洞溶槽时适当加密加深。

钻孔后进行注浆（水泥浆），注浆过程发生长时间压力上不来时，浆液中加入适当比例“水玻璃”材料，确保注浆速凝并迅速形成围幕效果，严格控制压浆量，出现异常及时报告。

施工根据布置图进行，在钻进过程中取芯鉴别，判断岩层情况。钻杆突然下落则为溶洞；钻孔后试验如不返水，则表示裂隙或溶槽发育强烈。根据钻孔揭示的地质情况，及时调整钻孔布置，进行针对性布孔。

4 地基注浆施工

4.1 钻孔施工工艺

4.1.1 工艺流程。根据处理方案的钻孔注浆图 布置注浆孔→放点→钻机就位→套管跟管钻进成孔→分层注浆→结束移孔。

4.1.2 注浆布孔。在溶洞预注浆布孔前，充分熟悉超前钻资料， 根据溶洞发育的洞高、标高、填充情况等，初步判定溶洞发育形状，并以此进行针对性布孔，同时在注浆钻孔过程中应抽取岩土芯样对溶洞发育情况进一步判定和复核，以便及时调整钻孔布置。

4.1.3 注浆钻孔。注浆钻孔采用 XY-100 型地质钻机，钻孔为直径 108～91mm二级结构， 钻进方法为采用泥浆护壁、回转钻进、全孔段取芯的钻进方法。

4.1.4 注浆施工

（1） 注浆材料。注浆材料一般采用 P.O.32.5 普通硅酸盐水泥，水泥的细度要求为通过 80μm 方孔筛的筛余量不宜大于5%。采用双液注浆时选用的水玻璃模数为 2.4～3.4，浓度宜为 30～45波美度。

（2） 注浆方法。桩基穿越多层溶洞预注浆主要采用套管分层注浆法。注浆设备选用 BM150 型注浆泵注浆,注浆压力控制在 0.2～0.6Mpa 范围注浆速度为15～20L/min。

4.2 松软土层易塌孔的钻孔措施

（1）、挑选技术成熟稳健的钻工来操作钻机。

（2）、因为岩层钻孔需要较长的时间，为了避免钻机长时间扰动以及冲孔流动用水对松软土层的侵蚀，而造成塌孔、卡钻现象出现，使钻孔无法继续进行。施工过程通过分析研究决定，此次将施工分为两个阶段进行：第一阶段，填补空洞，加固土层至土石分界面（2-3m岩层）；第二阶段：全面加固至孔桩底3m，形成帷幕，阻断地下水。第一阶段作业封孔1m左右，要求封孔稳固结实，注浆管采用花钢管。

（3）、钻孔施工过程中采用护壁管跟进，防止塌孔发生。

4.3 淤泥、沙层致使钻孔无法顺利进行的钻孔措施

（1）、将聚丙烯酰胺粘合剂倒入钻孔内，在钻孔过程中将淤泥和沙砾粘结在一起，形成护壁，避免其随水流动。

（2）、钻孔过程中采用护壁管跟进。

（3）、两阶段施工的实施，是固结淤泥及沙层，保证施工顺利进行的一项有利措施。但由于采用了聚丙烯酰胺粘合剂，在第一阶段施工过程中，钻孔底的沉渣也极有可能粘合在一起，无法冲洗出孔，对于这一部分钻孔，我们采用加深50cm的办法，以确保达到理想的效果。

（4）、钻好一个孔后，及时进行封孔压浆，完成后再进行下个孔开钻，这样可以有效避免淤泥和砂流窜，影响整片施工。

4.4 地下溶槽、裂隙纵横交错，钻孔间隙有无法固结之处的注浆措施

（1）、水灰比一般控制为0.6:1～1:1。开始注浆时采用稀浆灌注，当灌入量较大时可据情况采用浓一级的浆液灌注。控制注浆压力(孔口压力表读数）在0.3～0.4Mpa，终注压力0.4～0.5Mpa，注浆段在终注压力下连续注浆10分钟的注入率不大于5L/min时，可终止注浆，以保证浆液充分流动。注浆应观察地面及周围有无异常，控制注浆量。遇空洞应先进行粗砂充填，并采用低压注浆。

（2）、在孔桩内四角及中心加布钻孔、注浆，保证孔桩施工范围各软弱层加固完毕，溶蚀、裂隙填充充分，不留死角。

（3）、封孔要封至土石界面（离岩层面50cm），注浆采用花管，用以充分保障注浆效果。

（4）、对于串浆的钻孔采取同时注浆的方式进行。

4.5 个别桩位遇到溶洞溶槽较大的处理措施

地基注浆后在孔桩开挖施工过程中3#、9#桩出现过钻炮眼钻穿孔桩内正底部的溶洞溶槽，水从桩底冒出，水压巨大，并夹有泥砂。

针对这种特殊情况，采取了停止孔桩开挖；由于孔内水位高，采取钢管从锁口跟进至开挖面，钻机从钢管内下钻至桩底部以下3m；从钢管内向地基进行注浆。

5 效果检查

堡隆路框架桥挖孔防护桩在运用地基压浆处理岩溶后，效果明显，基本阻断了地下水流，完全杜绝了涌水、涌泥现象的发生，保障了防护桩的顺利施工，确保了既有湘桂铁路的安全运营。

考虑该地段地质过于复杂，情况特殊，为防止意外发生，工程作业人员在孔桩挖完的第一时间内，便下放钢筋笼、浇筑混凝土。堡隆路框架桥16根防护桩在单位员工的齐心协力下，按铁路局的工期要求保质、保安全地全部浇筑完成。顺利完成了计划目标。

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