高壓旋噴與靜壓注漿聯合工藝處理灌注樁樁端沉渣或持力層溶洞

邱興云

摘要：探討高壓旋噴與靜壓注漿結合處理灌注樁樁端沉渣或持力層溶洞工藝機理，結合工程實例，討論存在的問題

關鍵詞：高壓旋噴靜壓注漿灌注樁沉渣溶洞處理方法工藝機理工程實例 認識

Abstract: discusses high pressure rotary spray and static grouting treatment combined with the pile bottom bearing with or cave process mechanism, combined with the engineering practice, discussed the existing problems

Keywords: high-pressure rotary spray static grouting pile bottom cave treatment process mechanism engineering example know

中圖分類號：TU74 文獻標識碼：A 文章編號：

1前言

無論是鉆孔灌注樁，還是沖孔灌注樁，如果其樁端沉渣超出了設計允許范圍及持力層范圍內有溶洞，就必須進行處理，然后方能投入正常使用。比較常用的處理方法有：①高壓旋噴法、②靜壓注漿法、③風力清孔后注水泥漿法等。采用單一方法處理樁端沉渣

或持力層溶洞，效果往往不十分理想，實踐證明，采用綜合處理方法較為成功。

2高壓旋噴與靜壓注漿聯合工藝

1.1聯合工藝機理

對于灌注樁，由于在成孔過程中加入大量泥漿進行護壁及清渣，且泥漿的濃度較高，在灌注砼后其殘留的沉渣與泥漿往往結為一體，類似于角礫質土。經鉆孔取芯，見沉渣與泥膠結緊密，芯呈柱狀，常呈硬塑狀，同時在灰巖地區，持力層范圍內可能存在溶洞。如果采用單一的高壓旋噴法，對較大直徑的樁，很難獲得理想的效果，況且，用旋噴處理后，水泥漿液與沉渣、泥混合一體，其固結物的強度往往達不到設計要求。如采用單一的靜壓注漿，也難達到理想的處理效果。為此，可采用兩者相結合的方法。

在處理樁端沉渣或持力層范圍內的溶洞時，利用高壓清水旋噴射流將沉渣或溶洞內的充填物進行切割、分離，經較長時間的連續沖切，高壓水影響范圍擴大，使泥與沉渣分離開來。通過孔口返水，將顆粒較小的沉渣與泥一同帶出孔外，而顆粒較粗的則留在樁端或溶洞內。如此反復多次，在樁端形成一個較大的空洞，然后采用高壓旋噴和靜壓注漿相結合的注漿法，對清孔后的所有空洞、孔隙進行充填置換固結，以滿足設計樁身強度及基底承載力的要求。重復多次施壓，可以防止旋噴灌漿漿液的收縮以及增加灌注部位的密實度。

1.2聯合法設計與施工

1.2.1設計方法

結合近年來處理沉渣或溶洞的經驗，作如下設計：

①利用原抽芯鉆孔，孔徑為110 mm；

②采用清水作為高壓旋噴的介質，利用高壓水流所產生的沖擊力將沉渣或溶洞充填物切割、沖散。旋噴壓力為25～35 MPa；旋噴提升速度10~15cm/min；旋噴旋轉速度20~40r/min；旋噴噴射方向繞軸線水平方向360度范圍內；

③用水泥漿對清孔后的樁端空洞、溶洞及鉆孔進行灌注回填，靜壓灌注壓力為3.0～3.5 MPa；

④采用P.O42.5R水泥，應經過試驗及過篩的余量

不大于15％，漿液攪拌后不得超過2小時。旋噴注漿時水灰比采用1:1~1.2:1，靜壓注漿時水灰比采用0.5:1~0.8:1。

1.2.2施工工藝

①核對孔位

根據設計圖紙及檢測報告檢查核對樁基原有抽芯

鉆孔，做出標記并編號。

②高壓旋噴機就位

旋噴鉆機就位后，必須使鉆機處于水平狀態，且固定牢固，垂直對準原抽芯鉆孔的中心位置。

③高壓旋噴清孔

在插管過程中，用透明膠帶封住噴嘴防止管外泥砂或管內泥漿小塊堵塞噴嘴，下至設計深度后由下而上噴射清水，多次重復，直至孔口冒出清水。

④高壓注漿作業

噴嘴插入設計深度后，由下而上按設計要求的施工參數進行噴射作業，應注意檢查漿液初噴時間、漿液流量、壓力、旋轉和提升速度等參數，如有故障及時排除。

⑤靜壓注漿

下入注漿管，安裝止漿塞，進行壓密注漿，直至達到設計的注漿壓力。

清孔時，如一次清孔效果較差，可重復步驟③多次，達到理想的清孔效果為止。

1.2.3工藝要求

①鉆孔傾斜度不得大于1％，樁位偏差≤1cm；

②高壓旋噴清孔時，水壓力一定要大，水壓越大，效果越好。清孔時間要充足；

③每根樁上，要等到所有的鉆孔清洗完畢，并保證每個鉆孔內不再有沉渣后，方可灌注水泥漿；

④灌注水泥漿時，中途盡量不要提升導管，見孔口有濃水泥砂漿返出后，可進一步加壓灌注，達到設計要求后方可拔出導管；

⑤制成的水泥砂漿若超過2小時仍未灌注的應廢棄，以保證水泥漿質量。

2工程實例

2.1概述

韶關市某小區7#、8#住宅樓，為擬建18層鋼筋砼框架結構建筑，其基礎設計采用沖孔灌注樁基礎，樁徑1500mm，共設計43根樁。

根據韶關市某質量檢測中心提供的檢測結果資料，所檢測的29根樁中有25根樁均存在不同程度的樁端沉渣或持力層缺陷，設計要求對缺陷樁進行補強加固處理。經多種方案的分析、對比，決定采用高壓旋噴與靜壓注漿聯合工藝進行處理。

2.2方案設計與施工

①原樁基檢測抽芯孔，樁基每樁3孔，鉆孔深度進入穩定基巖層5.0m；

圖1鉆孔孔位布置示意圖

②高壓旋噴水壓力為25～35 MPa MPa，單次清孔時間3小時；

③高壓旋噴注漿加固處理范圍為從樁端軟弱層（溶洞）底下0.5m至樁端松散部位或樁身缺陷部位以上0.5m，采用P.O42.5R水泥，水灰比采用1:1~1.2:1；

④靜壓注漿采用P.O42.5R水泥，水灰比采用10.5:1~0.8:1，壓力為3.0～3.5 Mpa。

通過上述方法處理后，在樁端形成一個純水泥漿或細石砼固結體，充填于原充填物的位置，類似于接樁，高強度的純水泥漿固結體將樁端與基巖連接起

來，以此來提高灌注樁的承載力，減少其沉降量，從而達到樁基處理目的。

2.3處理效果評述

處理完后，經質檢單位在處理的每根樁樁身上隨機布置兩個抽芯鉆孔，對樁端沉渣或持力層溶洞處理效果進行檢驗，從抽芯情況看，23根樁原沉渣部位或溶洞部位已全部被高強度的純水泥漿固結體所置換充填，水泥漿與樁端砼及樁端基巖均膠結緊密，并取樣對水泥漿強度進行抗壓試驗，強度等級均符合設計要求；但另外兩根樁的處理效果較差。因此，可以說明，采用高壓旋噴與靜壓注漿聯合工藝處理灌注樁樁端沉渣或溶洞是可行的，且效果較顯著；個別樁處理效果較差，其原因可能是清孔時間較短或是樁底沉渣之間的孔隙未連通，成形一個封閉的沉渣區。

3結語

由于高壓旋噴與靜壓注漿聯合工藝應用于處理灌注樁樁端沉渣還處于經驗積累階段，同時處理樁端沉渣或持力層溶洞相對難度大，所以在工程中應用時還是應注意現場監測，靈活施工，才能獲得良好的效果?？偨Y前人經驗及自身經歷的工程實踐，得出以下認識：

①高壓旋噴與靜壓注漿結合處理灌注樁樁端沉渣或持力層溶洞，因其清孔程度及置換體強度均超過某一種單純的處理方法，處理效果較顯著。

②在清孔時，要有足夠的水壓，才能達到設定的清孔范圍，高壓旋噴的水壓是越大越好。

③清孔時，應清洗完所有鉆孔后方能開始灌注水泥漿，并應進行兩個回次以上的清孔，才能保證清孔徹底，獲得好的處理效果。

④如果樁端沉渣或持力層溶洞存在幾個封閉區，高壓旋噴很難將砼或巖石切碎形成通道，因此處理效果也不理想。

總的來說，高壓旋噴與靜壓注漿結合處理灌注樁樁端沉渣或持力層溶洞，在方案可行的條件下，選擇合理的設計與施工參數可取得良好的技術與經濟效益。

參考文獻

[1]中華人民共和國行業標準：建筑地基處理技術規范(JGJ79-2002).北京：中國建筑工業出版社,2002

[2]林宗元. 巖土工程治理手冊. 沈陽：遼寧科學技術出版社. 1993.

[3]崔可銳.巖土工程師實用手冊.北京：化學工業出版報社.2007

注：文章內所有公式及圖表請以PDF形式查看。