软弱杂填土条件下土体局部注浆固结辅助人工挖孔桩成孔施工技术

雷秀清

（山西三建集团有限公司，山西长治 046000）

0 前言

与传统的软基处理方式相比，注浆处理软基的技术先进性主要体现在不需要大型机械、对场地适应性强；机械设备组成较为简单、材料易于获取、适用范围广；操作简单、施工速度较快，人员不需要有特别高的专业要求。同时还可以根据不同的地质水文条件适当掺加不同类型的外加剂，以加速固结速度、提高软基处理质量。

1 工程概况

本项目为罗甸佳禾·时代广场，工程地址位于贵州神黔南布依族苗族自治州罗甸县城东新区湖滨大道与玉都大道交叉口东北角。本工程总建筑面积19万m2，一期工程约10万m2，其中6#楼建筑面积约2.4万m2，其中地下1层，地上32层，地下1层为车库，地上1～2层为商铺，3～32层为住宅。

6#楼设计基础形式为人工挖孔桩基础，分为圆形桩及长圆形桩（一字桩）。设计持力层为中风化岩层，深度基本在13.5～16.5m之间。地勘资料显示杂填土深度为自然地坪以下0.5～4.5m范围内，实际开挖时发现深度为0.5～9m范围内。并且土质构成复杂，大部分为建筑垃圾、生活垃圾、淤泥、腐殖质土等，多为近年来所倾倒、填筑，自然固结密实尚未形成，不具备可塑性。且该区域地表水丰富，土体均为饱和土，加之土壤透水性差，降排水效果不佳，开挖过程中发现土体蠕动变形严重，极大地影响施工作业安全及施工质量。

图1 现场土质

为了解决上述问题，项目部与建设单位多次组织勘察设计单位进行协商，并查阅类似工程资料、技术论文，同时与有相关施工经验的人员进行沟通后决定采用局部注浆固结软弱杂填土的方法解决上述问题。

局部注浆法可以在短期内利用水泥浆固结软弱杂填土，可以为后续人工挖孔桩的施工节约时间，但随之而来的问题是注浆压力如何控制、如何选择注浆点位、如何合理地掺加外加剂等，进而确保注浆固结效果。

2 项目主要特点及难点

2.1 主要特点

本项目的主要特点是利用水泥凝结后的固化作用来固结软弱杂填土，提高原地基的稳定性，以便于人工挖孔桩的顺利施工。此外注浆作业还具有对周围环境影响小、设备简单、操作便捷、进出场灵活、安全性较高的特点。

2.2 技术难点

采用注浆时的主要难点：①既要固结土体保证施工安全，又要避免压力过大，水泥浆扩散半径超过预期计划而给施工带来困难；②注浆压力的确定，尤其是周围有道路、地下管网、居民区等构筑物、建筑物时，为避免对上述区域造成不良影响，必须进行合理计算，根据经验确定时，必须先进行试验施工，进而确定最佳的注浆压力。

3 施工技术

3.1 工艺流程

测量定位→机具就位→钻孔→钻孔冲洗→安装灌浆塞→分段提升灌浆塞→灌浆封孔→移至下一孔位→结束注浆→定位开挖。

注浆时根据设计点位，按上述流程（除测量定位外）依次循环进行注浆。

3.2 工艺简介

局部注浆固结软弱杂填土施工，是利用150型勘察钻机进行钻孔，根据杂填土层厚度进行钻孔，平均钻孔深度8.5～9m，以达到原状土层或稳定岩层为准。钻杆∮91mm，打入预设深度后，提出钻杆并下钢套管（∮89mm），随后套入塑料灌浆管（∮60mm），接口部位用栓塞栓紧。注浆时由调浆设备进行调浆（采用42.5R水泥，水灰比0.45～0.5），通过加压设备将水泥浆注入孔内，孔口使用干水泥进行封孔，防止水泥浆外溢。注浆压力一般控制在0.3MPa左右，遇有特殊情况时，视情况增大或减小注浆压力，以控制水泥浆扩散范围。同时可视土体含水率适当增加外加剂，如水玻璃、早强剂等，以尽可能地水泥浆的硬化时间，从而保证后续工序的尽早施工。

3.3 注浆压力的控制

处理软弱杂填土时，由于填土深度、土体密实度、不透水饱和土含量等都不尽相同，在不同的点位注浆作业时，必须采用不同的注浆压力，以保证在各点位的注浆效果基本相同。

在注浆施工时，需先进行钻孔取样，确定杂填土深度，并经实验室分析进而确定土壤类别，含水量、透水性能等技术指标，最终确定注浆压力。注浆过程中必须保证压力稳定，不得忽大忽小，以此来保证注浆效果。

3.4 机械就位及钻孔

（1）根据测放出的点位，合理布置机械设备，就位后必须进行校正，垂直度必须满足相关勘察机械作业规范的要求。机械性能应能满足施工要求，电源线路必须完好无损，严格按照“一机一闸一漏”进行管理。场地极其松软时，可在机械下部支垫木板，场地上应铺设跳板，人员在跳板上作业。

（2）钻杆采用∮91mm空心钻杆，以便提取土样，进而确定土层状况是否达到预设土层。注浆钻孔深度8.5～9m，以达到原状素土为准，钻孔结束后必须使用清水冲洗至回水清净为止。

3.5 拌制水泥浆

（1）制浆机的技术性能须满足要求，保证能均匀、连续地拌制浆液，水泥浆液的搅拌时间不少于30s。

（2）配备水泥浆时须按配比计量，误差应小于5%。水泥选用42.5R普通硅酸盐水泥，同时可根据要求掺加适量的水玻璃，以加快浆液的固化速度。

（3）水泥浆液自制备至用完的时间不大于2h，且在施工时不得停止搅拌。拌制浆液时应计算当日的注浆量，避免材料浪费。

（4）水泥浆输送管道长度不得大于30m，中途不得有破损或打结。

（5）每日注浆完毕后，对注浆管道、制浆机均应进行清洗，清洗后的废水不应随意排放，应先排放至指定的现场排污管道中，经沉淀后再进行排放或二次利用。

图2 注浆施工现场

3.6 注浆

（1）注浆时须将注浆管套入钢套管内并用栓塞拴紧，伸入孔底开始注浆，也可以采用60mm塑料管伸入孔底进行注浆。注浆作业一般情况下均是从下到上均匀进行注浆，并应伸入稳定岩层或原土中，伸入距离可参考规范中的相关要求。注浆压力一般为0.3MPa左右，扩散半径0.75m左右，当以桩孔为中心1.5m范围内地表有水泥浆溢出，或在规定压力下，注入率不大于0.4L/min时，继续注浆30min后可结束灌浆。

（2）注浆结束后不得立即开始进行人工挖孔作业，必须在水泥浆固结，且软弱杂填土层达到稳定、不蠕动的要求后，方可进行人工挖孔及钢筋混凝土护壁施工。

（3）桩孔开挖时，为保证施工安全必须采用各桩跳挖的方式进行开挖，当开挖过程中发现浆液尚未固结时，应暂停开挖，待浆液固结后再进行开挖。单孔每天的开挖深度不得大于1m，开挖完成后及时进行钢筋混凝土护壁施工。

（4）注浆完成后，应进行检查，当局部土体状态极差时，可增加注浆点位，加大注浆压力增加注浆量，以保证注浆固结效果。

4 实施效果及推广前景

在贵州省及周边省市建筑行业发展，高层建筑愈来愈多，而在这些省市的建筑中，人工挖孔桩作为最常见的基础形式，相较于钻孔灌注桩、旋挖桩等来说更易于进行扩底、桩底清理，桩径也更容易保证并能保证混凝土浇筑质量。但相应地，与机械成孔相比人工挖孔桩在施工过程中对于安全、质量的要求也更加严格。

在地质条件复杂的情况下，如遇流沙、溶洞、软弱破碎岩层或大面积超深软弱杂填土时，孔桩开挖就会存在极大的困难及安全风险，也带来了巨大的安全隐患，经常出现施工时无异常现象，但隔天护壁便被挤垮，饱和土中无法排出的水，由于局部压力失稳便集中涌向开挖的装空中。但若要利用大面积开挖整体换填的方法来处理软基，必将导致工期、成本的大大增加，同时由于土层厚度大，承载力弱，开挖过程中非常容易发生车辆陷入等状况，同样存在极大的安全风险。若采用缩短每日开挖深度，加大护壁钢筋和护壁厚度，在土层蠕动作用的挤压下，又极易发生垮塌，造成极大的浪费并严重威胁作业人员的人身安全。

注浆施工后，罗甸佳禾·时代广场6#人工挖孔桩基础已顺利施工完成并通过了基础验收，目前主体结构已施工至25层，经日常沉降观测，未发现超出规范允许的变形。

由于注浆作业设备简单，操作容易，处理软基、固结软弱杂填土、固结破碎围岩、兼做截水帷幕等又具有良好的效果，因而具有广阔的推广应用前景，尤其是在西南地区应用前景广阔，同时也给我集团公司在开拓周边市场、处理类似工程中提供了重要的技术手段。

5 结束语

采用局部注浆固结软弱杂填土的方法对软基进行处理后，土体得以固结，承载力、稳定性都大大提高，人工挖孔桩的桩孔开挖施工得以顺利进行，土层的蠕动变形大大减小甚至不再发生蠕动，土层内无法排出的水，也在与水泥的反应中大大减少。此外局部注浆在固结土层的同时，还可以起到截断地下水的作用相当于利用水泥固结体形成了一道截水帷幕，大大减少了地下水对施工区域的影响，降低了桩孔开挖的难度及安全风险，缩短工期、降低了施工成本。经工程实践，满足建设单位的各项要求，同时极大地促进了工程的顺利进行。