软土地基无砂混凝土导管注浆和浸泡成型施工方法

夏从阳

南宁轨道交通集团有限责任公司

1 引言

软土地基处理现行技术采用挖除换填垫层法、抛石挤淤法、堆载预压法、深层搅拌法、地表导管注浆法、排水固结法及强夯法等，均存在换填材料级配不良好，机械碾压难易密实；受换填施工作业面狭窄限制，压实机械难以展开碾压，换填材料疏松不密实；软土层混凝土与硬地质间分层明显，联结不密实；因片石形状不规则，片石间空隙大不密实；注浆不均匀、注浆不饱满；施工振动大、噪声大，对附近建筑物安全和居民正常生活造成影响的技术问题。

2 施工方法

2.1 软土层开挖、移除和清理

根据工程施工图设计，在建筑物结构设计位置的软土层顶面四周，施工完成基坑围护结构和基坑坑外挡水、排水系统后，开挖移除经地基承载力检验达不到设计要求的软土层至外露出硬地质层界面，清理干净硬地质层表面上的软土。

2.2 钻孔和清孔

在软土层顶面以下的硬地质层界面上，经技术人员测量放样确定注浆孔位置后，采用空气钻垂直向下钻取深度为600mm且相邻前后排、左右排间距为800mmΦ100mm注浆孔，并保持孔洞顺直。钻孔后，注浆孔位在平面上呈梅花形状设置。钻孔完毕后，使用漏勺捞出注浆孔内硬地质渣块，清理干净注浆孔内悬浮泥浆。

2.3 注浆支架安装

将注浆导管前端穿过定位器顶端圆环，在距离钢管蒜瓣锥形状管口300mm位置处外周壁上焊接定位器，使钢管蒜瓣锥形状管口与定位器底面保持100mm～150mm距离。将注浆导管末端穿过定位孔盖上的中心圆孔，并使用封口胶密封住注浆导管末端端口，待水泥浆注浆时再撕开封口胶。将带有定位器注浆导管前端竖直向插入注浆孔内，下滑定位孔盖至注浆孔顶，调节定位孔盖安装角度，使定位孔盖全部覆盖注浆孔孔洞，将注浆导管与定位孔盖间缝隙焊接填满并固定。清理干净焊渣后，使用封口胶粘贴覆盖定位孔盖上的溢流孔，待软土层骨料填筑施工时才撕开封口胶外露出溢流孔。注浆支架安装后，确保注浆导管末端高出软土层顶面300mm。

2.4 水泥浆液面位置观测器安装

使用封口胶粘贴覆盖金属顶盖上的标尺孔、排气孔，并缠绕固定标尺，防止标尺在水泥浆液面位置观测器中上下、左右晃动。在软土层底部最低处ZJ1注浆导管上竖直向焊接一根外径Φ159mm水泥浆液面位置观测器。安装时，将水泥浆液面位置观测器底部端口位置与ZJ2注浆孔顶位置保持齐平，将水泥浆液面位置观测器顶部端口高出软土层顶面500mm，以便水泥浆液面位置观测。

2.5 注浆孔标识

采用NTS-341R10A型全站仪和棱镜对软土层区域内所有注浆孔顶进行高程量测，记录并计算出各注浆孔顶高程。根据各注浆孔顶高程量测结果，对所有注浆孔按照其高程由低向高进行编号，编号分别为：ZJ1、ZJ2、ZJ3、……ZJn，各注浆孔所对应的注浆导管编号也分别为：ZJ1、ZJ2、ZJ3、……ZJn，并在各注浆导管外露出软土层顶面部分，做好编号标识。

2.6 软土层填筑施工

2.6.1 骨料保湿闷料

将经质量检验合格的底层骨料和上层骨料，在施工现场按规格分类堆放。填筑施工前一天，须对骨料表面的泥土和粉尘进行冲洗，并保湿闷料一夜，保证骨料饱水且其表面没有明显的水流出。

2.6.2 侧模板安装

如若对软土层侧面外观有要求时，则在软土层沿长度方向两侧，分别安装厚度为10mm钢面模板，模板高度为软土层底部最低处至高出软土层顶面300mm；安装后，模板支撑须牢固稳定，模板拼缝须严密不漏浆，模板相邻两块表面高低差≤2mm，模板表面平整≤5mm。如若对软土层侧面外观没有要求时，则以软土层基坑坑壁替代侧模板，不需要另外安装侧模板。在侧模板或基坑坑壁表面上，使用红色油漆划线或短钢筋锚入基坑坑壁体，标识出软土层骨料填筑顶面标高线。

2.6.3 骨料填筑施工

（1）清理干净软土层区域内硬地质层表面上的软土、粉尘及污泥水，洒水润湿干燥硬地质层表面。撕开定位孔盖顶面上的封口胶，保持定位孔盖上的溢流孔畅通、无堵塞。

（2）在软土层区域内硬地质层表面上,采用人工铺筑第一层厚度为250mm～300mm、粒径为20mm～40mm底层骨料，以利于水泥浆液注浆时能充分充填、渗透、挤密硬地质层中裂隙或孔隙，并使用木质平板工具轻拍底层骨料顶面，使骨料间紧密。在铺筑过程中，严格控制定位孔盖顶处的骨料铺筑，严禁骨料棱角堵塞定位孔盖上的溢流孔，保持溢流孔与骨料间空隙空间畅通、无堵塞；严格控制水泥浆液面位置观测器底部端口处的骨料铺筑，严禁骨料棱角堵塞水泥浆液面位置观测器底盖上的溢流孔，保持溢流孔与骨料间空隙空间畅通、无堵塞。

（3）在第一层底层骨料顶面至软土层顶面高度范围内的骨料填筑时，须从第一层底层骨料顶面最低处开始分层填筑。分层填筑时，采用人工铺筑厚度为250mm～300mm、粒径为16mm～31.5mm上层骨料；每层骨料填筑后，使用木质平板工具轻拍上层骨料顶面，使骨料间紧密。

2.7 沉降监测器安装

（1）在距离软土层顶面150mm位置处且相邻左右排注浆导管间，预埋安装数量≥3个监测点沉降监测器底座和立杆；同时，在软土层顶面位置处的硬地质层表面上安装数量≥3个基准点沉降监测器底座和立杆。

（2）安装完各监测点沉降监测器底座和立杆后，采用人工铺筑完成上层骨料至软土层顶面，整平骨料，使用木质平板工具轻拍上层骨料顶面，使骨料间紧密。

（3）在沉降监测器立杆上，分别安装监测棱镜，拧紧螺杆蝴蝶螺母固定监测棱镜。

2.8 分流注浆装置和人工操作通道安装

2.8.1 分流注浆装置安装

在软土层顶面沿长度方向一侧和相邻前后排注浆导管间，分别采用外径Φ48mm×3.0mm钢管搭设安装分流注浆装置。安装后，使分流注浆装置高出软土层顶面900mm，且确保分流注浆装置在注浆时稳定、牢固。

2.8.2 人工操作通道安装

在软土层顶面沿长度方向横向分流管封口端一侧和相邻前后排注浆导管间靠近后排位置，分别采用外径Φ48mm×3.0mm钢管搭设安装人工操作平台支架，在人工操作平台支架上铺设钢质脚手板形成注浆或止浆人工操作通道。安装后，使人工操作通道高出软土层顶面400mm，且确保人工操作通道在注浆时稳定、牢固。

2.9 充填注浆施工和浸泡骨料施工

2.9.1 充填注浆施工

（1）配制水泥浆液和水泥砂浆。设置一个制浆站，配置水泥（砂）浆高速搅拌机1台、灌浆泵1台、1m3立式搅拌储浆桶3个、1台电子秤；制浆站分别搅制水泥：膨胀剂：减水剂：水=1150：70：23：320（kg/m3）=1:0.06：0.02：0.28（质量比）的M40水泥浆液和水泥：砂：膨胀剂：水=850：850：51：425（kg/m3）=1.00:1.00：0.06：0.50（质量比）的M30水泥砂浆；水泥浆液通过钢丝胶管泵送到分流注浆装置的注浆入口，泵送过程中必须保持浆液均匀；采用电子秤控制水泥浆液、水泥砂浆配合比的准确性；水泥浆液通过滤网过滤后方可输出使用。

（2）操作人员站立于人工操作通道，撕开注浆导管和水泥浆液面位置观测器顶端上的封口胶，采用钢丝胶管将注浆出口钢管与注浆导管相连接；检查水泥浆液面位置观测器顶端标尺孔中的标尺是否完整、上下能否自由滑动。

（3）操作人员站立于人工操作通道，打开编号为ZJ1注浆导管所对应的截止阀，关闭其他编号注浆导管所对应的截止阀。充填注浆时，以0.2MPa～0.3MPa注浆压力、5L/min～10L/min注浆速度，将水泥浆液从分流注浆装置的注浆入口泵送入，经纵向主流管→横向分流管→截止阀→注浆出口钢管→注浆导管→注浆孔底，充填、渗透、挤密注浆孔壁硬地质层中裂隙或孔隙和注浆孔孔洞后，溢流出定位孔盖上溢流孔，进入软土层骨料间空隙，充填、渗透、挤密注浆孔外部硬地质层中裂隙或孔隙和骨料间空隙，至骨料顶部出现水泥浆液并覆盖骨料40mm～60mm为止停止注浆。注浆停止后，在注浆导管全段范围内，采用M30干硬性水泥砂浆封填密实，再在注浆导管外露管口采用锥形木楔堵塞。

2.9.2 浸泡骨料施工

（1）拆除分流注浆装置和人工操作通道，使用橡皮锤敲击软土层两侧模板，使两侧骨料下沉密实，使用木质平板工具刮平水泥浆液面，静置水泥浆液浸泡骨料下沉密实至水泥浆液终凝。水泥浆液终凝成型后形成无砂混凝土。

（2）水泥浆液终凝后，在软土层顶面使用土工布覆盖润湿养护7天。在水泥浆液静置浸泡骨料至水泥浆液强度未达到设计强度时，不能拆除软土层两侧模板或在软土层顶面进行承重作业施工。

3 有效效果

与现有技术相比，采用水泥浆充填骨料间空隙和浸泡骨料下沉密实形成无砂混凝土，提高骨料间空隙注浆率、注浆均匀性和注浆饱满度，提高软土层整体承载能力；采用导管注浆充填、渗透、挤密注浆孔壁硬地质层中裂隙或孔隙，又锚固拉结无砂混凝土层，增强硬地质层与无砂混凝土层间的黏结能力；不需使用机械碾压，不受换填施工作业面狭窄限制，能提高处治材料整体密实性，减少机械使用成本；软土地基处理施工时间短，缩短整体工程施工工期，减少工程施工成本；使用机械设备噪声小、施工无振动，不影响附近建筑物的安全和居民的正常生活的有益效果。

4 结束语

软土地基施工质量好或坏是建筑物产生沉降、开裂、倾斜，甚至产生坍塌的关键因素之一，是工程施工质量控制的重要难题。在工程建设中，我们不断地总结施工经验、改进施工工艺、提高工程建设施工质量，以达到质量最优效果。