浅谈高压灌浆在桩底溶洞处理的应用

赵勇

广西基础勘察工程有限责任公司 541000

摘要：石灰岩地区采用灌注桩，桩基础施工完成后，由于岩溶的复杂性，如果抽芯检测发现在桩底三倍持力层范围内仍存在有溶洞，不能满足设计要求时，可采用灌浆补强处理，以确保桩基的稳定性。

关键词：桩底岩溶；灌浆补强；高压注浆

一、前言

在石灰岩地区，荷载要求较高的建筑物，常常采用钻（冲）孔灌注桩。由于岩溶的复杂性，在桩基施工前，未完全查清溶洞的分布情况，导致在桩基础施工完成后，抽芯检测发现有个别桩桩底3倍桩径持力层范围内仍存在有溶洞，不能满足设计要求。遇此现象时，可采用灌浆补强处理，以确保桩基的稳定性。

本文介绍笔者在桂林市某工程对桩底的溶洞作灌浆补强处理的一些方法措施。

二、工程实例

1、工程概况

桂林某大厦基础采用冲孔灌注桩，桩长要求为桩端进入完整岩石不小于6m。由于桂林位于石灰岩地区，故桩端以下板厚需不小于3D且不小于6m的较完整微风化灰岩作为持力层。冲孔灌注桩施工前我方对场地进行了超前钻施工，大致上探明了地下不良地质的发育情况，为穿越不良地质达到满足持力层较完整基岩3D及6m的要求提供了参考资料力。由于该块场地的地质情况极其复杂，超前钻施工无法探明不良地质的详细发育情况，故在成桩后进行的钻芯检验中发现了个别桩桩底持力层基岩3D及5m范围内仍存在大小不等的溶洞：

1）问题桩一

0～12.6m为混凝土；12.6～12.9m为较完整灰岩；12.9～13.2m为溶洞。

2）问题桩二

0～14.9m为混凝土；14.9～18.1m为较完整灰岩；18.1～19.0m为溶洞。

检测桩桩身混凝土质量和混凝土强度、桩底沉渣情况等结果揭示桩身混凝土灌注连续、完整、胶结强度满足设计要求只有小部分桩存在轻微缺陷。但桩底3倍桩径持力层范围内仍存在有溶洞，故不能满足设计要求。遇此现象时，可采用灌浆补强处理，以确保桩基的稳定性。

2、补强方法

桩底持力层基岩3D及5m范围内存在溶洞，需对其进行补强。补强方法为：首先清洗溶洞内的软弱充填物，其次高压旋喷注入高强度水泥浆使无法清洗干净的残渣与水泥浆胶结充分，最后向溶洞内压入高强度水泥浆直至充满溶洞以达到补强的效果。

3、补强施工

1）补强灌浆孔的布置及施工

存在问题需要做补强处理的桩的桩径为Ф1200。对于桩底存在有溶洞的桩，当洞高大于0.30m时，根据高压旋喷的波及范围，在桩底溶洞范围内均布2个灌浆补强孔。布孔原则：尽可能布在溶洞范围内。灌浆补强孔的孔径为Ф110，钻孔深度为进入溶洞底完整岩石1.0m，孔身垂直，孔内不允许有残留岩芯、岩块。另外必须做好钻孔施工原始记录，原始记录包括钻孔深度、溶洞范围及充填情况。若溶洞深度为达到0.3m，则采用单孔灌浆即可。

由于压入水泥浆时需憋压，故需要在孔口埋置一水管。水管要求高出孔口约0.3m，外露的一头需丝扣。水管采用3寸镀锌水管，在孔口用水泥砂浆埋设紧固防止松动。

2）桩底溶洞的清洗

桩底溶洞较深且较为密封，故清洗难度较大，一般只能采用高压清水切割清洗方法将溶洞清洗干净。高压清水切割清洗首先是将高压旋喷器放入已成孔的补强孔中，注入高压水流将溶洞内充填冲散；然后继续注水，利用水流负压将松散后的残渣冲出桩身带出溶洞，如此反复直至回流水流无残渣带出，则溶洞清洗完毕。（高压清水切割施工参数为：压力25Mpa～30Mpa，转速13r/min，提升速度15cm/min。气举施工参数：压力0.4～0.7Mpa，气量6～9m3。）

3）高压注浆水泥浆配制

水泥浆配置材料為：普通硅酸盐P42.5R水泥，水泥重量的10%的膨胀水泥和水泥重量的1%的减水剂作。水灰比为0.6～0.8。

4）高压旋喷注浆

将高压注浆器具放至补强孔孔底溶洞范围内，对桩底溶洞进行高压旋喷注浆，利用高压水泥的旋转喷射使水泥浆和溶洞内的残留物充分胶合，如此在溶洞范围内反复作业直至孔口处有水泥浓浆返出时止，抽出注浆器具移至下一孔，按以上步骤逐孔完成注浆施工。（高压施工参数为：压力20Mpa～25Mpa，转速13r/min，提升速度15cm/min。）

5）注、压浆水泥浆配置

水泥浆配置材料为：普通硅酸盐P42.5R水泥，水泥重量的10%的膨胀水泥和水泥重量的1%的减水剂（FDN粉剂）。水灰比为0.45：1。

6）注、压浆

高压旋喷注浆施工完毕之后，降低注浆泵压强，将高强度水泥浆注入补强孔内。注浆管下入孔底，打开注浆泵将高强度水泥浆灌入，灌入过程中将注浆管缓缓上提直至孔口，待孔口反出的水泥浆与注入水泥浆浓度基本相同时停止注浆，然后用封孔体系封闭孔口，注浆泵持续加压将高强度水泥浆继续注入孔内，待注浆压力达5Mpa以上后再连续压降20min方可停止注浆，注浆完毕后待水泥浆凝固1～2小时，若无明显下沉则施工完毕。

7）工艺流程

成孔及埋设，封口管注压浆施工，高压清水切割，气举反循环清渣，高压注浆水泥浆配制，高压旋喷注浆，注、压浆水泥浆配置，二次注压浆施工。

三、补强的难点及应对措施

一般情况下，按上述方法进行高压注浆补强，可达到补强目的。但由于有些溶洞具有连通性，或溶洞范围大，出现有水泥浆液流失大，甚至溶洞灌不满的现象，出现此现象时，可采用以下措施：

1、出现孔内水泥浆液流失较大的情况

在一次注压浆施工完成后，如果孔内水泥浆液流失较大，则要进行二次注压浆，二次注压浆压力达10Mpa以上，连续压浆约20min。

2、出现溶洞灌不满的情况

在灌浆过程中，如果由于桩底的溶洞范围较大，浆液流失严重，则停止灌浆施工，利用高压水流往溶洞内灌入中、细砂，使溶洞填满中、细砂砾。待溶洞充填满砂砾后，记录好灌入砂砾的方量，估算出溶洞的充填量，然后采取高压旋喷注浆，将水泥浆注入溶洞内，让倒入溶洞内的砂砾与水泥浆液充分胶结，最终形成固结桩体。旋喷注浆施工完毕，再往孔内压入高强度水泥浆液，达到补强目的。

如果桩底的溶洞范围并不大，但水泥浆浆渗漏量较大，则需加入外加剂水玻璃。注浆时需边注入水泥浆边加入水玻璃，这样可使水泥浆在较短时间内凝结，有效阻止水泥浆渗漏，使其可以充填满溶洞以达到补强目的。

四、补强效果的检测方法

可采用钻芯法以及小应变动测法进行检测灌浆补强效果。

五、结论

桩底溶洞经高压灌浆补强达28天后，经抽芯检测，水泥强度可达20～30MPa。说明灌浆补强取得了良好效果，可以确保桩基持力层的稳定性。

参考文献：

[1]《地基与基础工程施工工艺标准》ZJQ00-SG-008-2003[M].中国建筑工业出版社（2005）

[2]《地基处理手册》中国建筑工业出版社；第3版（2008-6-1）

[3]《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008中国建筑工业出版社；（2008-10-01）