高压旋喷注浆法在桩底溶洞处理中的应用与探讨

洪俊财

（保利长大工程有限公司，广东 惠州510599）

0 引 言

华南石灰岩地区，地质情况十分复杂，多属于溶洞发育地区。岩溶地区的地质条件复杂，溶洞、溶沟、溶隙、石芽等十分发育，基岩面埋深不一，起伏较大，无规律性；另外岩土工程勘察工作的局限性，对大直径桩横截面范围内的地质情况无法完全摸清，有时出现实际施工揭露的地质情况与勘察资料不符的现象，往往在工程桩竣工验收时，发现桩体混凝土离析、断桩夹泥或桩底沉渣超过设计允许值，桩底存在软弱夹层或溶洞、溶蚀沟槽等，桩体强度或桩端持力岩层无法满足设计要求。为确保工程质量，保证主体工程安全，必须对桩体混凝土离析、断桩夹泥或桩底沉渣超过设计允许值、桩底存在软弱夹层或溶洞、溶蚀沟槽等的缺陷桩进行加固处理。本文结合在深圳某高速清水路高架桥桩基桩底溶洞处理实践中，应用高压喷射注浆工艺对缺陷桩底进行处理是一个可行的方法，并取得了较好的效果，为其他类似工程提供借鉴和参考[1]。

1 工程概况及设计参数

清水路高架桥为全长29×30 m，上部结构为预制箱梁简支桥面连续，下部结构为2×200 cm 桩基础+ 承台+ 花瓶墩身+ 盖梁形式。桩基设计类型为摩擦桩或端承桩。

设计图纸明确桩基若为摩擦桩设计，浇筑桩基混凝土前桩底沉渣厚度要求小于10 cm，要求地质符合率80%以上；若为端承桩设计，浇筑桩基混凝土前桩底沉渣厚度要求小于5 cm，桩端中风化或微风化岩石饱和，单轴抗压强度标准值不小于20 MPa，桩基嵌入基岩深度不小于1.5D。

1.1 地质情况

清水路高架桥右幅11# 墩共有桩基2 根。桩基均为桩径2.0 m，设计为端承桩，设计桩底持力层基岩为微风化灰岩。其中右幅11#-3 桩基0～5.0 m 为杂填土：杂色稍湿，压实，主要成份为碎石及粉质黏土及人工填土；5.0～9.0 m 为中砂：浅黄色，饱和，稍密，级配较好，夹有少量黏性土；9～23.0 m 强风化粉砂岩：褐灰色，风化裂隙很发育，岩芯呈碎块及块状，岩质极软，敲击易碎，局部夹有半岩半土状，遇水软化，饱水崩解；23.0～30.4 m 粉质黏土：黑褐钯，稍湿，硬塑，黏性一般，可见局部夹有未风化完全原岩，岩质较软，敲击易碎。30.4～32.0 m 中风化灰岩：灰-深灰色、灰白色，砂质结构，中厚层状构造，节理裂隙发育，岩芯多呈短柱状，节理面可见黄铁矿化、硅、钙质胶结，岩质较硬，锤击声脆。节长大于10 cm 碉约占80%，岩芯完整。32.0～41.7 m 微风化灰岩：灰白色，粒屑结构，块状构造，节理裂隙发育，岩芯完整，呈短柱状为主，岩质较硬，节长大于10 cm 的岩芯约90%。可见节理面有铁锰侵染及溶蚀现象。设计桩底标高分别为7.6 m，桩顶标高38.9 m，桩长为31.3 m。

1.2 桩的缺陷

在11#-3 桩基施工完后进行附近桩基施工时发生多次溶洞漏浆，为进一步了解地质情况，对周边区域进行地质扫描。根扰CT 试验检测报告发现11#-3桩底持力层出现溶洞，持力层不符合设计要求，地质扫描结果见图1。

图1 右幅11# 墩桩基CT 图

为进一步验证地质CT 试验检测结果对桩基进行钻孔抽芯检验，抽芯孔位按等边三角形布置，孔位距离桩中心50 cm，孔位布置示意见图2。

图2 右幅11#-3 桩基抽芯孔布置图（单位：cm）

抽芯深度按桩底高程以下3 d 持力层进行控制，11#-3 桩基设计桩底标高7.6 m，桩长31.3 m，抽芯长度37.3 m。

抽芯结果显示：1# 孔和2# 孔均未见溶洞；3# 孔距桩顶31.81 m-33.27 m 存在溶洞，洞内全填充，具体见图3、图4。

2 处理方案

根据抽芯结果显示，右幅11#-3 桩基桩底持力层部分出现溶洞，为了弥补由于地质原因造成的质量安全隐患，保证结构的安全性能和使用功能，对桩基底部持力层范围内的溶洞进行注浆加固处理。为了保证注浆的有效填充性和加固体的固结强度要求，本方案设计采用高压洗孔→高压旋喷注浆→静压注浓浆→终凝前补浆相结合的施工方法。利用抽芯孔对桩底进行高压清洗，清洗干净后先旋喷注浆后静压注浓水泥浆；最后在水泥浆液终凝前轮流对各孔口进行补浆。

图3 右幅11#-3 桩基1# 孔、2# 孔芯样图

图4 右幅11#-3 桩基3# 孔芯样图

施工目标：在桩底持力层经注浆处理后，在处理段内填充满水泥浆固结体，固结体胶结紧密，与基岩接触紧密，试件抗压强度（龄期7 d）达到30 MPa，从而提高持力岩层的完整性，并满足设计要求的桩底持力层强度大于15 MPa 要求。

2.1 加固工艺

根据抽芯钻孔情况，3 个孔有2 个未见溶洞，只有3# 孔显示存在溶洞。为保证压浆加固效果，必须保证孔底间能够相互联通，在利用现有的3 个抽芯孔的基础上，新增加2 个钻孔至桩底标高以下6.0 m处，新增4#、5# 孔设置在3# 孔附近。增加钻孔位置布置见图5。

图5 右幅11#-3 桩基增加钻孔布置图（单位：cm）

（1）注浆孔的钻孔

本次加固处理采用钻头直径101 mm 地质钻机。终孔深度为钻至现有孔位底部以下6.0 m（3 d 持力层）。钻孔时,准确记录孔位的岩性、填充物、漏水、连通、钻进速度等情况。

（2）埋设孔口压浆装置

将桩顶表面杂物清理干净，采用水泥砂浆在孔口埋设直径91 mm 孔口管和止浆阀门作为孔口封闭压浆装置, 待砂浆强度满足孔口高压憋浆施工要求后，方可进入下道工序。

（3）高压清水清洗

钻孔底部采用气举反循环清渣，清洗，孔内采用高压注浆泵产生的高压水射流对孔内的残留物、桩底溶洞填充物进行高压清水切割搅动，采用高压力（25～30 MPa）、慢转速（5～10 r/min）、慢提升（5～10 cm/min）等措施多次反复冲洗，直至返浆为清水为止。

（4）注浆浆液及配合比水泥浆

采用机械拌合，水泥采用P.042.5 普通硅酸盐水泥,注浆的强度要求不小于C30,现场水泥浆按水灰比0.7∶1 进行控制，为保证孔底压浆效果，在水泥浆中加入适量早强剂及压浆剂，压浆剂具有微膨胀性，对孔底溶洞填充效果较好，适量早强剂。

如压浆过程中浆液流动性大，可适当降低水胶比，适当掺入外加剂。桩基注浆终止标准应采用注浆压力进行控制，当注浆压力大于2 MPa 并持荷3 min，注意观察孔内浆液稠度，当孔内浆液溢出时达到配置浆液稠度方可停止注浆。

高压旋喷注浆施工采用ZJB- 45 型高压注浆泵进行旋喷注浆。注浆时采用其中一个孔作为注浆孔，其余孔作为出气孔进行注浆，每个孔循环一次。保证在该区段内多次反复进行旋喷注浆。

终凝前补浆：孔内压浆结束后,随时观察水泥浆浆液的凝固情况，在水泥浆终凝前轮流对每个孔口进行补浆,消除浆液凝固过程中的回缩，直至所有孔口浆液满浆。

3 质量保证措施

孔洞注浆施工时，在孔内注浓浆及孔口憋压浆时,浆液应根据施工实际情况可掺入减水剂。

孔洞长时间注浆无法提升压力或孔口不返浆时,应采用降低流量、间歇灌注、加浓浆液等方法，为保证固结体强度好，施工操作难度一般不采取掺加速凝剂。

孔洞处理完成待浆液初凝后，选择1～2 孔进行扫孔钻进，目的是判断浆液的充填情况是否饱满,若充填不饱满则进行再次压浆，直至充填饱满为止,最后对注浆孔进行浓水泥浆封孔。

4 处理效果检测

注浆完成28 d 对桩基再次进行抽芯检测，根据芯样显示注浆效果饱满，截取芯样进行硬度检测，抗压强度33.0 MPa（见图6）。满足设计要求。

图6 右幅11#-3 桩基补强后检测芯样图

5 结 语

对复杂岩溶区的灌注桩的缺陷桩的处理，采用高压喷射注浆法是可行的，不但施工简便，而且工期短、造价低、质量有保证。

在复杂岩溶区的冲孔灌注桩的质量检测，应采取多种检测方法进行比对和综合分析，以免误判而引发不必要工程事故。