联合工艺处理灌注桩桩端沉渣及持力层溶洞的应用探讨

2015-10-21邱兴云

地球 2015年8期

关键词：探讨

邱兴云

[摘要]探讨高压旋喷与静压注浆联合处理灌注桩桩端沉渣及持力层溶洞的工艺机理，结合工程实例，讨论存在的问题。

[关键词]高压旋喷静压注浆联合工艺工艺机理工程实例探讨

[中图分类号] P611 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-8-427-2

1前言

无论是钻孔灌注桩，还是冲孔灌注桩，如果其桩端沉渣超出了设计允许范围及持力层范围内有溶洞，就必须进行处理，然后方能投入正常使用。比较常用的处理方法有：①高压旋喷法、②静压注浆法、③风力清孔后注水泥浆法等。采用单一方法处理桩端沉渣

或持力层溶洞，效果往往不十分理想，实践证明，采用综合处理方法较为成功，但也存在处理效果不佳达不到设计要求的情况。

2高压旋喷与静压注浆联合工艺

2.1联合工艺机理

对于灌注桩，由于在成孔过程中加入大量泥浆进行护壁及清渣，且泥浆的浓度较高，在灌注砼后其残留的沉渣与泥浆往往结为一体，类似于角砾质土。经钻孔取芯，见沉渣与泥胶结紧密，芯呈柱状，常呈硬塑状，同时在灰岩地区，持力层范围内可能存在溶洞。如果采用单一的高压旋喷法，对较大直径的桩，很难获得理想的效果，况且，用旋喷处理后，水泥浆液与沉渣、泥混合一体，其固结物的强度往往达不到设计要求。如采用单一的静压注浆，也难达到理想的处理效果。为此，可采用两者相结合的方法。

在处理桩端沉渣或持力层范围内的溶洞时，利用高压清水旋喷射流将沉渣或溶洞内的充填物进行切割、分离，经较长时间的连续冲切，高压水影响范围扩大，使泥与沉渣分离开来。通过孔口返水，将颗粒较小的沉渣与泥一同带出孔外，而颗粒较粗的则留在桩端或溶洞内。如此反复多次，在桩端形成一个较大的空洞，然后采用高压旋喷和静压注浆相结合的注浆法，对清孔后的所有空洞、孔隙进行充填置换固结，以满足设计桩身强度及基底承载力的要求。重复多次施压，可以防止旋喷灌浆浆液的收缩以及增加灌注部位的密实度。

2.2联合法设计与施工

2.2.1设计方法

结合近年来处理沉渣或溶洞的经验，作如下设计：

（1）利用原抽芯钻孔或增补钻孔；

（2）采用清水作为高压旋喷的介质，利用高压水流所产生的冲击力将沉渣或溶洞充填物切割、冲散。旋喷压力为25～35 MPa；旋喷提升速度10～15cm/min；旋喷旋转速度20～40r/min；旋喷喷射方向绕轴线水平方向360度范围内；

（3）用水泥浆对清孔后的桩端空洞、溶洞及钻孔进行灌注回填，静压灌注压力为3.0～3.5 MPa；

（4）采用P.O42.5R水泥，应经过试验及过筛的余量

不大于15%，浆液搅拌后不得超过2小时。旋喷注浆时水灰比采用1：1～1.2：1，静压注浆时水灰比采用0.5：1～0.8：1。

2.2.2施工工艺

（1）核对孔位。根据设计图纸及检测报告检查核对桩基原有抽芯钻孔，做出标记并编号。

（2）高压旋喷机就位。旋喷钻机就位后，必须使钻机处于水平状态，且固定牢固，垂直对准原抽芯钻孔的中心位置。

（3）高压旋喷清孔。在插管过程中，用透明胶带封住喷嘴防止管外泥砂或管内泥浆小块堵塞喷嘴，下至设计深度后由下而上喷射清水，多次重复，直至孔口冒出清水。

（4）高压注浆作业。喷嘴插入设计深度后，由下而上按设计要求的施工参数进行喷射作业，应注意检查浆液初喷时间、浆液流量、压力、旋转和提升速度等参数，如有故障及时排除。

（5）静压注浆。下入注浆管，安装止浆塞，进行压密注浆，直至达到设计的注浆压力。

清孔时，如一次清孔效果较差，可重复步骤③多次，达到理想的清孔效果为止。

2.2.3工艺要求

（1）钻孔倾斜度不得大于1%，桩位偏差≤1cm；

（2）高压旋喷清孔时，水压力一定要大，水压越大，效果越好。清孔时间要充足；

（3）每根桩上，要等到所有的钻孔清洗完毕，并保证每个钻孔内不再有沉渣后，方可灌注水泥浆；

（4）灌注水泥浆时，中途尽量不要提升导管，见孔口有浓水泥砂浆返出后，可进一步加压灌注，达到设计要求后方可拔出导管；

（5）制成的水泥砂浆若超过2小时仍未灌注的应废弃，以保证水泥浆质量。

3工程实例

3.1概述

韶关市某小区7#、8#住宅楼，为拟建18层钢筋砼框架结构建筑，其基础设计采用冲孔灌注桩基础，桩径1500mm，共设计43根桩。

根据韶关市某质量检测中心提供的检测结果资料，所检测的29根桩中有25根桩均存在不同程度的桩端沉渣或持力层缺陷，设计要求对缺陷桩进行补强加固处理。经多种方案的分析、对比，决定采用高压旋喷与静压注浆联合工艺进行处理。

3.2方案设计与施工

（1）原桩基检测抽芯孔，桩基每桩3孔，钻孔深度进入稳定基岩层5.0m；

（2）高压旋喷水压力为25～35 MPa MPa，单次清孔时间3小时；

（3）高压旋喷注浆加固处理范围为从桩端软弱层（溶洞）底下0.5m至桩端松散部位或桩身缺陷部位以上0.5m，采用P.O42.5R水泥，水灰比采用1：1～1.2：1；

（4）静压注浆采用P.O42.5R水泥，水灰比采用10.5：1～0.8：1，壓力为3.0～3.5 Mpa。

通过上述方法处理后，在桩端形成一个纯水泥浆或细石砼固结体，充填于原充填物的位置，类似于接桩，高强度的纯水泥浆固结体将桩端与基岩连接起来，以此来提高灌注桩的承载力，减少其沉降量，从而达到桩基处理目的。

3.3处理效果评述

处理完后，经质检单位在处理的每根桩桩身上随机布置两个抽芯钻孔，对桩端沉渣或持力层溶洞处理效果进行检验，从抽芯情况看，23根桩原沉渣部位或溶洞部位已全部被高强度的纯水泥浆固结体所置换充填，水泥浆与桩端砼及桩端基岩均胶结紧密，并取样对水泥浆强度进行抗压试验，强度等级均符合设计要求；但另外两根桩的处理效果较差，从抽芯结果分析，同一条桩上的两个抽芯钻孔，其中一个显示桩底成渣已得到加固，另一个钻孔显示沉渣未得到加固。因此，可以说明，采用高压旋喷与静压注浆联合工艺处理灌注桩桩端沉渣或溶洞是可行的，且效果较显著，大部分处理的结果达到了设计要求；个别桩处理效果较差，其原因可能是清孔时间较短或是桩底沉渣之间的孔隙未连通，成形多个封闭的沉渣区。

4 结语及几点问题探讨

由于高压旋喷与静压注浆联合工艺应用于处理灌注桩桩端沉渣还处于经验积累阶段，同时处理桩端沉渣或持力层溶洞相对难度大，所以在工程中应用时还是应注意现场监测，灵活施工，才能获得良好的效果。总结前人经验及自身经历的工程实践，得出以下几点认识，供大家探讨指正：

（1）高压旋喷与静压注浆结合处理灌注桩桩端沉渣或持力层溶洞，因其清孔程度及置换体强度均超过某一种单纯的处理方法，处理效果较显著。

（2）在清孔时，要有足够的水压或风压，才能达到设定的清孔范围。

（3）清孔时，应清洗完所有钻孔后方能开始灌注水泥浆，以防止水泥浆液阻塞通道，并应进行两个回次以上的清孔，才能保证清孔彻底，获得好的处理效果。

（4）如果桩端沉渣没有连通区，存在几个封闭区，高压旋喷很难将混凝土切碎形成通道，同时增补钻孔的数量也不能太多，因此处理效果也不理想。

（5）桩端持力层溶洞的充填物、岩石的风化裂隙也影响处理效果。如果溶洞较大且充填为硬塑的粘性土时，清孔难度大，充填物难以完全清理；如果溶洞串珠型发育同时岩石的风化裂隙少发育，每个溶洞形成封闭区，也很难利达到处理效果。

总的来说，高压旋喷与静压注浆联合处理灌注桩桩端沉渣或持力层溶洞，在方案可行的条件下结合相关的地质资料，选择合理的设计与施工参数可取得良好的技术与经济效益，如遇特殊情况可更改处理方法或采取三种以上的联合工艺。

参考文献

[1]中华人民共和国行业标准：建筑地基处理技术规范（JGJ79-2012）.北京：中国建筑工业出版社，2012

[2]中华人民共和国行业标准：建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）.北京：中国建筑工业出版社，2008

[3]广东省标准：建筑地基基础设計规范（DBJ 15-31-2003）.北京：中国建筑工业出版社，2003