淺談人工挖孔樁旋噴注漿加固方案
2011-12-07 來源：中國(guó)鳴網(wǎng)
1、工程概況
工程樁為人工挖孔樁，設(shè)計(jì)樁端持力層為強(qiáng)風(fēng)化層，原工程樁于94年完工，樁徑為φ1200、φ1400和φ2000，承載力設(shè)計(jì)值分別為5250kN、7770kN和11780kN。本次工程樁設(shè)計(jì)樁徑φ1200，承載力設(shè)計(jì)值為5250kN。
根據(jù)勘察報(bào)告，該工程場(chǎng)地地質(zhì)自上而下分別為：（1）人工填土：層厚2.0~3.2米；（2）第四系濱海相淤泥：層厚0.5~3.85米，第一道粘土：層厚0.6~3.6米；第二道粉質(zhì)粘土：層厚0.3~2.2米；第三道中砂：層厚0.3~0.7米。（3）砂質(zhì)粘土：層厚12.2~32.6米。（4）粉質(zhì)粘土：層厚3.5~9.0米。（5）燕山期花崗巖。
該場(chǎng)地土層自樁頂往下主要為殘積粉質(zhì)粘土，該土層粉質(zhì)含量高，在挖孔樁過程中易產(chǎn)生“流泥”，目前場(chǎng)內(nèi)已施工了9口降水井，但因該土層滲透系數(shù)小，降水效果不明顯，本次施工的41根工程樁除西南側(cè)的11根工程樁已施工至設(shè)計(jì)持力層，其余30根樁均出現(xiàn)嚴(yán)重的涌泥現(xiàn)象，目前已產(chǎn)生了1000方左右的“流泥”，樁周土體塌空現(xiàn)象嚴(yán)重已無法繼續(xù)施工，樁底離設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)風(fēng)化還差2~5米。同時(shí)，施工樁長(zhǎng)已與原工程樁的樁底標(biāo)高基本一致，由此可初步判斷在目前無法施工的工程樁周邊的19根原工程樁的樁端持力層存在疑問。
2、原因分析
該工程施工中產(chǎn)生嚴(yán)重“流泥”的主要原因有以下幾點(diǎn)：
2.1、該場(chǎng)地人工挖孔樁施工降水的原因。該工程施工降水在現(xiàn)場(chǎng)已出現(xiàn)“流泥”現(xiàn)象后才進(jìn)行降水井施工，因降水工作沒有提前進(jìn)行（按一般工程經(jīng)驗(yàn)應(yīng)在挖孔前1個(gè)月開始降水效果較好），因此降水井的效果不明顯。
2.2、根據(jù)開挖的土層來看，該場(chǎng)地的殘積土主要為細(xì)粒花崗巖風(fēng)化而來，粉質(zhì)含量高，滲透系數(shù)小，因此也造成了降水井效果不明顯，開挖中易“流泥”。
2.3、根據(jù)與原工程樁的樁底標(biāo)高對(duì)比，目前工程樁的樁底標(biāo)高與原工程樁的極為一致，也就是說，本次可施工至持力層的樁，原工程樁也可施工到設(shè)計(jì)標(biāo)高；本次無法施工至持力層的樁，原工程樁可能在施工目前樁底時(shí)也出現(xiàn)了大量的“流泥”，且樁端在該層位就終孔了，因此周邊已留下了部分的空洞，在本次施工至該位置后，對(duì)原來尚未恢復(fù)、處理的土層進(jìn)行了二次擾動(dòng)，因此“流泥”現(xiàn)象更為嚴(yán)重。
3、處理措施
鑒于以上的情況，因此應(yīng)考慮必要的措施進(jìn)行處理，以保證工程安全、順利地進(jìn)行下去，考慮到該工程存在新舊工程樁的問題，我們從新樁和舊樁兩個(gè)方面來考慮處理方案。
3.1、新施工工程樁的處理方案：
新施工工程樁出現(xiàn)“流泥”問題的樁長(zhǎng)基本在樁頂下25米左右，距離持力層（強(qiáng)風(fēng)化花崗巖）約2~4米，若考慮改變樁型，采用沖鉆孔樁則存在工期長(zhǎng)、坑底泥漿難以排出、“流泥”段泥漿護(hù)壁困難等問題。我們擬采用加固樁端及樁周的方法進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固。
樁端應(yīng)清除浮泥后立即封底，并預(yù)埋套管，套管應(yīng)從樁底至樁頂，為單重管旋噴樁提供導(dǎo)管，每根樁擬埋設(shè)4根。
在樁身砼澆筑完成3天后進(jìn)行單重管旋噴樁施工。加固的范圍為樁底至強(qiáng)風(fēng)化層之間的土體，旋噴樁控制注漿壓力不小于20MPa，旋噴提升速度不大于15cm/min，且在局部位置進(jìn)行復(fù)噴，注漿采用水泥凈漿，水灰比為0.5:1。
樁周采用預(yù)埋注漿管，對(duì)側(cè)壁進(jìn)行注漿處理，以提高“流泥”段的側(cè)壁摩阻力，并對(duì)因“流泥”引起的空洞具有一定的充填作用，以減少后期因土層下陷引起的負(fù)摩阻和地基土承載力下降。每根樁內(nèi)預(yù)埋管不少于4根。詳見加固平面圖。
按上述方法加固后經(jīng)驗(yàn)算，φ1200樁的單樁極限承載力可達(dá)到9000kN以上。
3.2、舊工程樁處理方案
對(duì)于舊工程樁擬采用樁底及樁周的分段注漿進(jìn)行加固。對(duì)于φ1200的樁中布置1個(gè)孔，樁周布置6個(gè)孔；對(duì)于φ1400的樁中布置1個(gè)孔，樁周布置8個(gè)孔；對(duì)于φ2000的樁中布置3個(gè)孔，樁周布置12個(gè)孔。注漿采用分段高壓注漿，注漿壓力大于2.5MPa，每段注漿高度控制在33cm，樁周的注漿處理范圍為樁頂下15m至樁底。
4、加固處理工序
4.1、首先應(yīng)探明原工程樁的樁端持力層狀況及確定應(yīng)進(jìn)行加固的舊樁數(shù)量及位置。對(duì)場(chǎng)地東西兩側(cè)可根據(jù)本次施工的工程樁持力層狀況及樁底標(biāo)高與原工程樁的施工記錄進(jìn)行對(duì)比，可基本判斷其是否進(jìn)入持力層，對(duì)已進(jìn)入持力層（強(qiáng)風(fēng)化層）的樁可不進(jìn)行處理。對(duì)于中部的舊樁可先布置4個(gè)地質(zhì)補(bǔ)勘孔，判明強(qiáng)風(fēng)化的層位，與原工程樁的施工記錄進(jìn)行對(duì)比，判斷原工程樁是否進(jìn)入持力層（強(qiáng)風(fēng)化層），對(duì)有疑問的樁再隨機(jī)抽取1~2根進(jìn)行取芯驗(yàn)證。該工作可在7天內(nèi)完成。
4.2、對(duì)本次施工的工程樁按上述方案進(jìn)行澆筑、處理。處理的程序?yàn)棰俜獾?rarr;②預(yù)埋管→③澆筑樁身砼→④旋噴處理→⑤樁周注漿。其中①~③工作需7天，間歇一周后可進(jìn)行④、⑤工作，擬安排2~3套的旋噴設(shè)備，在10~15天內(nèi)完成工作。
4.3、對(duì)原工程樁的處理程序?yàn)棰巽@孔→②樁底注漿處理→③樁周注漿處理。每臺(tái)套設(shè)備對(duì)一根樁的處理時(shí)間約需4天。該工作可與2同時(shí)進(jìn)行。
4.4、加固效果的檢驗(yàn)。加固后需進(jìn)行靜載檢測(cè)，可在加固完成15天后對(duì)加固的樁進(jìn)行載荷試驗(yàn)，以確定承載力為驗(yàn)收和設(shè)計(jì)單位提供依據(jù)。對(duì)于檢測(cè)有兩種方案可選擇。①在加固前先對(duì)中部原工程樁已判定未進(jìn)入設(shè)計(jì)持力層的樁選取1根進(jìn)行靜載試驗(yàn)，以確定其承載力情況，為后期的加固提供依據(jù)；在加固后將新舊樁基作為一個(gè)整體進(jìn)行隨機(jī)取樣進(jìn)行靜載試驗(yàn)。②先對(duì)新舊工程各取1根進(jìn)行加固處理，然后對(duì)該兩根樁及中部原工程樁已判定未進(jìn)入設(shè)計(jì)持力層的樁選取1根共3根進(jìn)行靜載試驗(yàn)，可判定加固效果，以確定后續(xù)的加固工作是否要進(jìn)行調(diào)整；對(duì)驗(yàn)收試驗(yàn)因有前期的靜載資料可考慮用高應(yīng)變檢測(cè)進(jìn)行承載力確定。
最終，選取3根工程樁做單樁豎向抗壓靜荷載試驗(yàn)，確定其單樁豎向抗壓極限承載力。結(jié)果如下表1、圖2。
5、結(jié)論及其它
本工程采用人工挖孔樁與高壓旋噴注漿相結(jié)合的方法，很好地解決了施工場(chǎng)地受限制及水下流泥、塌孔導(dǎo)致人工挖孔困難的問題，達(dá)到預(yù)期的目的，與沖鉆孔灌注樁相比，工程提前約一個(gè)月，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益，積累了技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。
在對(duì)因“流泥”引起的空洞進(jìn)行注漿處理后，減少了后期因土層下陷引起的負(fù)摩阻和地基土承載力下降，在樁基承載力有降低的情況下可考慮樁土的共同作用進(jìn)行驗(yàn)算；對(duì)于局部的樁的樁端落在強(qiáng)風(fēng)化層承載力不一致而產(chǎn)生的變形協(xié)調(diào)可考慮在底板構(gòu)造上采取措施進(jìn)行調(diào)整
