分析帷幕注浆在富水地层桩基施工中应用

（四川省交通运输厅交通勘察设计研究院 四川成都 610000）

分析帷幕注浆在富水地层桩基施工中应用

晋 博

（四川省交通运输厅交通勘察设计研究院 四川成都 610000）

帷幕注浆具备没有很多的返浆以及废液处理、施工机械不会受到空间的制约以及对于环境与地下水没有污染等优势，对于不同的地层都可以获得渗透系数显著降低、增强土体强度的效果，并且带来优良的护壁效果。采取帷幕注浆可以改进在承压水头较高、渗透系数比较大地层当中开展超大桥桩基施工过程当中带来的成孔难题。本文首先探讨了帷幕注浆的设计，然后探讨了帷幕注浆的施工，最后分析了帷幕灌浆止水效果评定。

帷幕注浆；富水地层；桩基施工

1 引言

运用帷幕注浆能够改进在承压水头较高以及渗透系数比较大地层当中开展桩基施工带来的成孔难题。在具体桩基施工当中，要结合帷幕注浆的施工工艺以及设计重点，适当开展止水效果的评判，进而更好的推动帷幕注浆在富水地层桩基施工当中的应用。

2 帷幕注浆设计

2.1帷幕注浆作用机理

帷幕注浆是利用工作面钻孔，然后向孔中灌注水泥浆或者是水泥以及玻璃浆，浆液将它附近一定范围岩体当中的水或者是空气排挤出去，确保岩体的缝隙被具备可靠强度的浆液所填充紧密，孔中的浆液在非常高压力的效果作用之下渗进岩体的孔隙当中，然后将岩体孔隙当中的水排挤出来，浆液也可以在比较短暂的时间之内迅速凝结固化然而填充好岩体的缝隙，进而减少土体的渗透性，最终实现提高土体强度的目的。利用变化配方，加入不相同的固结材料，可以实现对不同浆液固化时间、固结之后强度以及填孔功能的有效控制。除此之外，掺入水玻璃的浆液具备非常优良的可灌性，适宜用在不同地层的防渗工程当中。最终这些浆液与岩体土体进行合并固结为一个整体，形成一种密闭式的帷幕，可以很好的发挥其防渗以及防流沙的效果。帷幕注浆在富水地层桩基施工当中具备以下优势：①施工机械不会受到空间的制约；②不会出现众多废液与返浆需要处理的情况；③在风化基岩以及砂层都可以获得比较好的止水作用，在粘性土层以及砂层也可以获得加图土体的效果；④对环境以及地下水不会产生污染。

注浆以后土体的物理性质具备下述显著的改进与变化：①土体中的含水率较少；②土体的渗透性降低，通常体现在渗透系数数值降低；③土体的强度会出现显著的增强，该项指标重点体现在土体内聚力数值的改变上。

2.2注浆孔的布置

结合施工现场的机具设备条件以及地质钻孔和地勘钻孔带来的地质材料，根据以往具体的施工成功经验，可以大致将钻孔的孔径确定为100mm，深度以进入到基岩当中1m为基准。如果浆液的扩展半径是500mm，在跟桩心同心的直径超过原来桩径2660mm以及1000mm两层上布设匀称。针对主引桥桩基需要设立33个注浆孔，B和D匝道的桩基就需要布设31个注浆孔，最终形成的帷幕效果图如图1所示。

图1 注浆孔平面布置图

3.帷幕注浆施工要点

(1)成孔

使用100型回旋钻机一次性成孔到设计深度。假如在成孔当中存在困难，可以利用不相同的地质情况采取不相同的钻机进行钻进，基岩适宜采取清水回旋钻进，回填土层可以使用冲击式钻机，卵石层适宜采取跟管或者是冲击方式钻进。为了保证注浆的质量，在钻进深度超过8m的时候需要采取分段式的注浆方法。在水压较低的时候，通常采取后退形式的注浆方法；如果地下水压比较大的时候，无法采取后退式注浆的时候，可以采取前进式的注浆。但是不管采取后退式还是前进式的注浆方式，都应该具备稳定的钻孔密闭设备，确保进行钻孔孔壁跟注浆套筒之间的固结。如果设定的注浆压力为1MPa，将最大涌水压力设定为0.277MPa，结合数据可以针对注浆孔的止浆系统以及封孔系统开展设计。

注浆

在成孔结束之后，在注浆以前，一定要将压水试验做好，结合试验过程当中单位吸水量进而明确灌浆浆液的浓度，在进行试验之前要先捞渣至孔内岩芯岩粉程度不能超过0.2m，然后再使用高压水对孔进行清洗一直到返清水再持续五分钟。压水试验技术需要严格依照压水试验的流程进行。使用压浆泵从下到上进行灌注，即使用射浆管下至最低位置处后连续向上部进行灌注。在注浆过程当中，浆液由稀变浓慢慢进行转换，压到地下水位上部大致1m。注浆的原始压力是0.6MPa，最终的压力是2.0MPa,。在试验过程当中，如果观察到返浆从稀变浓的情况，并且要经过三次实测，每相隔十分钟注入浆液低于1Lmin-1，然后维持压力在1MPa不间断灌注三十分钟，灌浆就可以结束了。

注浆压力和注浆量的关系

在对11个注浆孔的注浆量以及注浆压力统计探析可以发现，在设立的每一段注浆时间（10min）以及流量的条件下（限制在10-20Lmin-1），在地层的岩土性质发生变化的时候，注浆量以及注浆压力的关联也会发生变化。其大致的规律为，在杂填土层当中注浆压力较小，伴随深度的加大，进入到砂质泥岩岩层当中，注浆的压力也会加大，并且注浆量也会降低，在砂质泥岩当中压力大于2.5MPa，注浆量还不到土层的三分之一。

4.止水效果评定

因为选取了帷幕止水，桩基上面25m还是选取人工挖孔的方法，如果在挖孔过程当中发现帷幕的止水效果比较好，孔壁没有产生大量渗水的情况，少数位置产生了少许的渗水，但是对施工不会产生负面的影响，在之后的钻孔当中也没有产生塌孔的情况，就表明挖孔过程顺畅，整个桩基施工的进行是顺利的。

压水试验需要在注浆结束之后的两周开展。压水试验可以分为孔内分层压水以及孔口压水两种方式，后者试验的目的是计算出土层的整体渗透系数，前者可以得到各个土层的具体渗透系数。在试验当中采取吕荣试验计算公式与方法，得到岩土层的渗透系数。水压的具体控制要求：孔内开展分层压水的时候，在强风化基岩与风化基岩是0.6MPa；孔口水压是0.3MPa；在另外土层当中是0.3MPa。

（1）孔口压水试验与结果汇总分析：开展两个钻孔孔口的压水试验，其中A孔与B孔（图1）的压水试验P-Q曲线分别显示在图2与图3，A、B两个孔的P-Q曲线答题都是层流，但是B孔在水压力超过0.3MPa的时候产生劈裂情况。这表明注浆效果是不错的，土体的渗透性小、岩土的孔隙密闭性好。从试验结果能够得到下面的规律：①在通常的压力条件下，地层的整体渗透系数维持在10-5cm/s-1数量级别。②在水压力超过0.3MPa的时候，帷幕或许会产生水力劈裂的情况，进而使得渗透系数加大。

图2 A孔压水试验p-Q曲线

图3 B孔压水试验p-Q曲线

（2）分层压水试验与结果探析：分层压水试验选取钻孔埋设袖阀管，使用跟定位注浆相似的方法开展定位压水。一共开展12个点的层位压水试验。钻孔位置分别在C孔以及D孔（图1）。其中C孔在进行注浆以前进行钻孔取样，然后开展埋管并封闭孔口处理，D孔是注浆之后的分层压水试验孔，在经过14d之后进行钻孔取样，然后开展埋管封孔用作注浆之后分层压水的试验孔。注浆以后不相同的土层压水试验渗透系数都维持在10-5cm/s-1数量级别，详见表1。

通过压水试验能够提前明确岩体的孔隙率，结合孔隙率能够大体计算出某桩基附近所需要的泥浆数，与此同时，也能够结合该孔隙率与加固范围进而计算出地层当中泥浆的填充率。计算结果表明，地层当中泥浆的填充率为85%。

试验结果说明，帷幕注浆可以改进地基土体的工程性质，止水效果是非常优良的，可以达到预期的目的。帷幕注浆发挥了防止流沙与止水的效果，制止了在施工过程当中过度抽水对于河堤带来的安全威胁；经过注浆处理之后，土层帷幕的水力劈裂压力不会低于0.3MPa，符合工程施工当中水下位置深桩基的止水规定；在进行注浆作业的时候，知识钻孔具备少许的废水排放，大体上是没有废液处理问题的。帷幕在桩基成孔的时候发挥了护壁效果，作用优良。帷幕注浆技术确保工程期限，能够节约投入开支；注浆机具备操作方便，体积较小，可以在市区当中空间比较狭窄的空间进行作业。掺入水泥与水玻璃的双液注浆工法在不同的地层当中都获得显著降低渗透性，加大强度的施工效果。

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[2]邝建政.岩土注浆理论与工程实例[J].北京：科学出版社，2001.

[3]解永鑫,王欣,刘明.基于PowerMap的桩基施工管理创新[J].建筑施工，2017（01）.

TU75

B

1007-6344（2017）04-0237-02

刘思远（1995-）男，辽宁沈阳人，电子信息科学与技术专业

张云松（1996-）男，贵州毕节人，电子信息科学与技术专业

李帅（1997-）男，湖南衡阳人，电子信息科学与技术专业

作者简介：晋博 男 （1988-11） 本科 助理工程师 主要从事道路设计方面工作。