梁仟名

摘 要：珠海橫琴新區(qū)梧桐樹(shù)大廈礫砂層埋藏較深，厚度較大，含水量豐富，透水性強(qiáng)，塔樓灌注樁開(kāi)挖后需補(bǔ)樁，在補(bǔ)樁沖孔施工中由于開(kāi)挖形成較大水頭差，出現(xiàn)連續(xù)涌水、流砂、塌孔等現(xiàn)象。對(duì)成孔失敗的原因進(jìn)行了詳細(xì)分析，經(jīng)論證，選用袖閥管雙液分層注漿法對(duì)樁位及周邊深層礫砂層進(jìn)行加固止水，對(duì)袖閥管雙液注漿施工方案進(jìn)行了詳細(xì)介紹。經(jīng)加固的礫砂層能滿足沖孔施工要求，流砂、塌孔等現(xiàn)象得到控制，補(bǔ)樁施工得以順利實(shí)施。

關(guān)鍵詞：灌注樁；沖孔；補(bǔ)樁；塌孔；原因分析；袖閥管雙液注漿；加固；深層砂層

1 工程概況

珠海橫琴梧桐樹(shù)大廈塔樓為樹(shù)形建筑，總高188.8m，四層地下室，±0.000為絕對(duì)標(biāo)高5.4m，樁頂標(biāo)高為-16.2～-21.6m。該項(xiàng)目位于橫琴口岸服務(wù)區(qū)，是服務(wù)區(qū)四項(xiàng)目之一，該區(qū)考慮地下車庫(kù)聯(lián)通，采取共用支護(hù)體系的形式開(kāi)挖地下室土方，該項(xiàng)目施工進(jìn)度較快，在開(kāi)挖至-10.5m時(shí)，由于塔樓樹(shù)形懸挑鋼結(jié)構(gòu)形式改變，上部荷載增加較大，需在原施工灌注樁外圍進(jìn)行補(bǔ)樁。

補(bǔ)樁初期，同時(shí)進(jìn)行的3個(gè)樁位分別位于塔樓的北、西、南側(cè)，由于深層砂層較厚，沖孔樁成孔過(guò)程中均出現(xiàn)流砂、涌水和塌孔的情況，現(xiàn)場(chǎng)緊急采取回填膨潤(rùn)土、加大泥漿比重等措施均無(wú)法防止塌孔，經(jīng)錘尺丈量，塌孔位置在-35～-45m之間，孔口不斷流出清水，無(wú)法成孔。

2 原因分析

該項(xiàng)目補(bǔ)樁與原施工灌注樁采用同一成孔工藝，口岸服務(wù)區(qū)另一項(xiàng)目也采用沖孔的形式成孔，并未出現(xiàn)連續(xù)塌孔的情況，即便個(gè)別樁有流砂、涌水發(fā)生，通過(guò)加大泥漿比重可避免塌孔。可見(jiàn)該項(xiàng)目補(bǔ)樁沖孔出現(xiàn)異常，并非該成孔工藝不適用與口岸服務(wù)區(qū)地質(zhì)。

地質(zhì)詳勘報(bào)告反映：該項(xiàng)目位于海邊，地下水埋深1.21～2.83m，平均1.93m，水量豐富。地下礫砂層埋深-26.34～-53.64m，滲透系數(shù)K′=11.1×10-2～18.8×10-2cm/s，平均15.0×10-2cm/s，為強(qiáng)透水層，為場(chǎng)地主要含水層。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)發(fā)現(xiàn)，口岸服務(wù)區(qū)四項(xiàng)目共用一個(gè)大基坑，為樁錨支護(hù)體系，該項(xiàng)目已開(kāi)挖至-10.5m，其余三個(gè)項(xiàng)目還處于-0.5m標(biāo)高處施工灌注樁，二者高差達(dá)10m。同時(shí)發(fā)現(xiàn)該大基坑尚有局部止水帷幕未完成施工。

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況和場(chǎng)地地質(zhì)條件進(jìn)行分析，該項(xiàng)目沖孔過(guò)程中，由于場(chǎng)地存在將近10m水頭差，而場(chǎng)地下方存在厚度較大、透水性強(qiáng)的礫砂層，在強(qiáng)大水頭差的作用下，地下水在礫砂層中極易形成滲流通道，沖孔樁施工穿透砂層時(shí)，地下水極易突破泥漿護(hù)壁，通過(guò)樁孔向地表泄壓，這意味著樁孔為地下水提供了泄壓孔，塌孔是不可避免的。

初期實(shí)施的3個(gè)孔位均在砂層范圍內(nèi)出現(xiàn)流砂、涌水現(xiàn)象，最終因水壓過(guò)大，無(wú)法通過(guò)加大泥漿比重和回填膨潤(rùn)土阻止塌孔。塌孔之后緊急回填土試圖填實(shí)孔內(nèi)空間，事后仍不斷涌出清水。這些現(xiàn)象與上述原因分析極為吻合。

3 加固措施

根據(jù)上述原因分析，加固原理主要是阻止承壓地下水流經(jīng)樁邊砂層，避免流動(dòng)水帶走砂粒，引起塌孔。為了達(dá)到固化砂層和防止產(chǎn)生涌水問(wèn)題，徹底解決流砂塌孔問(wèn)題，經(jīng)多方論證后，項(xiàng)目部決定對(duì)砂層采取袖閥管雙液注漿加固砂層方法進(jìn)行處理。

砂層加固的目的是實(shí)現(xiàn)沖孔樁成孔至澆筑水下混凝土過(guò)程中保持孔體完整，避免塌孔導(dǎo)致成樁失敗。

該項(xiàng)目采用1m直徑?jīng)_孔灌注樁，在樁位及周邊共設(shè)置5根袖閥管進(jìn)行注漿加固，加固范圍為1m直徑的立方體，按袖閥管孔平面布置圖分別進(jìn)行1～5#管注漿施工。每個(gè)樁位按地質(zhì)詳勘報(bào)告估算砂層厚度，加固長(zhǎng)度為礫砂層上下各2m的范圍。

袖閥管注漿液的主要材料為水泥漿和水玻璃，漿液凝結(jié)速度快，初凝時(shí)間短，能起到瞬間加固砂層和防止地下水流動(dòng)帶走漿液，損失凝結(jié)材料的問(wèn)題。漿液通過(guò)高壓注漿方式能以劈裂擠壓形式及時(shí)填充砂層中的空隙，進(jìn)入砂層中的軟弱部位，形成有一定強(qiáng)度的人工加固體，增強(qiáng)砂層的密實(shí)度和壓縮模量，減少加固體的滲透系數(shù)。

4 施工方案

4.1 加固范圍

該項(xiàng)目補(bǔ)樁共37根，每根樁注漿孔布置5個(gè)，加固范圍共計(jì)185個(gè)。

4.2 加固注漿參數(shù)

袖閥管套殼料采用膨潤(rùn)土現(xiàn)場(chǎng)配置，采用42.5普通硅酸鹽水泥和水玻璃混合液，水玻璃模數(shù)為3.0～3.3，水灰比為1：1，水玻璃摻量為3%，注漿壓力控制在1～2MPa。

4.3 工 期

投入3臺(tái)鉆機(jī)施工，每臺(tái)鉆機(jī)每天鉆孔3個(gè)，185個(gè)孔施工時(shí)間為21d。

4.4 勞動(dòng)力配置

投入鉆孔人員9人，注漿人員3人，雜工3人，安全員1人。

4.5 主要機(jī)械配置

采用XY-100型鉆機(jī)3臺(tái)、？準(zhǔn)110mm鉆頭，采用泥漿護(hù)壁鉆進(jìn)，全孔取芯，鉆進(jìn)長(zhǎng)度至砂層以下2m，同時(shí)做好記錄。注漿泵BW-250型2臺(tái)，漿液攪拌機(jī)2臺(tái)。

4.6 袖閥管施工工藝流程

測(cè)放孔位→鉆機(jī)就位→鉆孔→制備套殼漿→注入套殼料→下袖閥管→制備注漿液→漿液注漿→第一次注水→第二次注漿→第三次注漿→第N次注漿→封孔口。

4.7 施工方法及技術(shù)要求

（1）定位：全站儀測(cè)放樁位的坐標(biāo)點(diǎn)，采用拉線和卷尺量測(cè)的方法定出另外4點(diǎn)坐標(biāo)，用木樁標(biāo)注。

（2）鉆機(jī)就位及鉆孔：鉆機(jī)進(jìn)場(chǎng)就位，應(yīng)使鉆機(jī)底部平整穩(wěn)固，在開(kāi)鉆前利用吊錘對(duì)鉆頭和鉆孔的垂直度進(jìn)行檢測(cè)，并在鉆進(jìn)2m時(shí)及以后每加一節(jié)鉆桿均需對(duì)鉆機(jī)調(diào)平校正，要求鉆孔的傾斜度≤1%。施工采用兩序法，地質(zhì)鉆一次造孔泥漿護(hù)壁，灌漿自下而上施灌。鉆機(jī)采用泥漿護(hù)壁造孔，孔深按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行。

（3）備、置換套殼料：套殼料采用膨潤(rùn)土現(xiàn)場(chǎng)配制。成孔后立即通過(guò)鉆桿將套殼料置換孔內(nèi)泥漿，方法是將通過(guò)循環(huán)泥漿的管接到擠壓式注漿機(jī)上，在注漿壓力的作用下，通過(guò)鉆桿將孔內(nèi)泥漿置換成套殼料。套殼料在壓力的作用下，通過(guò)鉆桿進(jìn)入鉆孔底部，隨著套殼料的進(jìn)入，泥漿從地面孔口置換出來(lái)，置換出來(lái)的泥漿通過(guò)鉆孔口的泥漿溝排到泥漿循環(huán)池。在發(fā)現(xiàn)排出的泥漿中含有套殼料時(shí)，停止置換。

（4）裝袖閥管：在套殼料置換完成后要立即插入袖閥管。袖閥管插入前根據(jù)深度要進(jìn)行連接，在插入時(shí)相鄰兩節(jié)袖閥管用長(zhǎng)度為20cm的套管連接，采用膠合劑將袖閥管和連接套管粘牢。第一節(jié)袖閥管安裝好堵頭，再對(duì)管中注入清水，目的是減小袖閥管的彎曲度。袖閥管每節(jié)連接好后，依次下放到鉆孔中，直到孔底，下放時(shí)盡量保證袖閥管的中心與鉆孔中心重合。根據(jù)注漿要求，在注漿管部位下B型注漿管，非注漿部位下A型管。將注漿管下入注漿管孔中，要確保注漿管下到孔底，上部要高出地面20cm，利用注滿水的注漿管的重力作用，使注漿管不會(huì)浮起，最后在注漿管上部蓋上蓋，以防止雜物進(jìn)入注漿管，影響注漿作業(yè)質(zhì)量。

（5）制漿：等到套殼料具有一定的強(qiáng)度后（時(shí)間不得少于24h），可進(jìn)行注漿施工。制漿材料采用42.5普通硅酸鹽水泥，水灰比為1：1，水玻璃摻量為3%。

（6）注漿：注漿應(yīng)先按1～5的序號(hào)分別進(jìn)行，4～5#適當(dāng)提高注漿壓力，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求的加固目的。注漿過(guò)程中主要通過(guò)聽(tīng)聲音、看壓力、看注漿量（由前面灌漿現(xiàn)場(chǎng)工藝試驗(yàn)取得參考數(shù)據(jù)）來(lái)判斷注漿的實(shí)施效果。注漿中應(yīng)密切注意注漿壓力的變化。每段注漿時(shí)，壓力表應(yīng)出現(xiàn)兩次峰值，在注漿剛開(kāi)始，出現(xiàn)第一次峰值，持續(xù)的時(shí)間很短；隨后壓力逐漸下降在一定范圍內(nèi)相對(duì)平穩(wěn)，持續(xù)時(shí)間在一分鐘左右，壓力表出現(xiàn)第二次峰值，當(dāng)出現(xiàn)第二次峰值后，將注漿內(nèi)管上提進(jìn)行下一段注漿。壓力表出現(xiàn)第一次峰值是由于套殼料引起的，當(dāng)套殼料被擠碎，這個(gè)峰值很快下降；隨著漿液的注入，砂層中間的空隙被填充，注漿壓力也逐漸增大，達(dá)到第二次峰值。

（7）結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：保持注漿壓力（1.0～2.0MPa）下，注入量<1～2L/min，并穩(wěn)壓20min，即可結(jié)束注漿。在注漿過(guò)程中，應(yīng)觀察相鄰注漿孔的返水、排水、冒漿情況，若周圍有漿液冒出，說(shuō)明注漿效果好。做注漿記錄，包括注漿壓力、注漿量、水泥用量等。

（8）封孔：在壓密注漿結(jié)束后，采用悶蓋將孔口封閉并保護(hù)好，以便重復(fù)使用。

5 結(jié) 語(yǔ)

經(jīng)過(guò)注漿加固的砂層能滿足沖孔施工要求，補(bǔ)樁施工不再出現(xiàn)砂層坍塌現(xiàn)象，透水現(xiàn)象基本得到控制，不再出現(xiàn)涌水。采用袖閥管雙液注漿定位準(zhǔn)確、瞬時(shí)能起到強(qiáng)化和加固作用，比單液注漿更能控制砂層穩(wěn)定。經(jīng)過(guò)深層砂層加固處理后，沖孔樁施工不再出現(xiàn)涌水、塌孔現(xiàn)象，補(bǔ)樁得以順利實(shí)施。