布袋注浆桩在路基工程的施工工艺及质量控制

吴 正 宇

(武汉工程大学，湖北 武汉 430073)

布袋注浆桩在路基工程的施工工艺及质量控制

吴 正 宇

(武汉工程大学，湖北 武汉 430073)

指出布袋注浆桩是软土注浆技术和土工织物综合应用而成的新技术，结合某路基工程的软基加固实例，对布袋桩的加固机理和其在路基工程软基处理中的施工工艺及质量控制进行了介绍，并得出布袋注浆桩在路基工程中应用有益的结论。

布袋注浆桩，路基工程，施工工艺，质量控制

布袋注浆桩是土工织物和软土注浆技术综合应用而成的新技术，其由注浆浆液在土工织物中硬化，形成类似圆柱状的柱体，从而与周围软弱地基形成复合地基来加固软基。其是由我国自主研发的一种新型桩基础，最早由上海市隧道工程公司研制成功，于1992年通过局级技术鉴定，并在20世纪90年代初开始在国内逐渐得到推广应用[1]。其适用于深厚淤泥、淤泥质土等软弱土层，也可用于粘性土、砂性土等[2]，并在道路、铁路的软土地基加固上作用明显。

1 布袋注浆桩的加固机理

布袋注浆桩的桩体由于套装在具有排水与隔离性能的土工织物中。土工织物—布袋可以形成所谓的排水通道，其有两种作用：1)当土体中存在超孔隙水压力时，土体中的水分会被桩体挤入土工织物中，加速了土体的固结，从而使布袋注浆桩能更好地对周围软弱土体进行挤密；2)当浆液中存在多余的水分时，浆液中较稀的部分能更快的排出，从而降低了布袋内水灰比，加速了浆液的凝固，得到高强度的硬化体。所以布袋注浆桩与常规的压密注浆桩相比，具有更好的压密效果，能更好的与周围的软弱土体结合，形成复合地基来加固土体。同时土工织物的隔离作用使得当浆液对于土工织物的压力大于土工织物周围的被动土压力时，浆液体可以膨胀土工织物从而达到压密土体的目的，并形成类似圆柱状的硬化体，其加固原理立面示意图见图1。

在布袋注浆桩的成桩过程中，确保布袋各项指标能够满足高压注浆下不致于破裂和浆液不渗漏，并能渗水；注浆压力应根据加固深度和地层情况，通过计算其段落静止土压力初步确定，或通过现场试桩确定；通过套环和堵头配合或橡皮阀进行技术处理，保证浆液压力在注浆过程和结束后的稳定，确保桩体直径和浆液不渗出。

2 工程概况

某路基工程位于深厚软土地基，场地土层分布如下：

①杂填土：土质以碎石及粘性土为主，层顶高程约为2.10 m～4.60 m，层厚0.20 m～2.60 m。②粉质黏土：褐黄色、灰色，软塑，局部流塑，含氧化铁铁锰质锈斑及铁锰质结核，层顶高程为-17.66 m～4.17 m，层厚0.40 m～15.70 m。③淤泥质粉质黏土：灰色，流塑，饱和，层顶高程为-10.07 m～3.12 m，层厚2.30 m～20.55 m。④砂质粉土：灰色，稍密～中密，饱和，夹薄层淤泥质粉质黏土，层顶高程为-29.56 m～-20.40 m，层厚2.00 m～2.10 m。⑤粉砂：褐黄色、灰色，中密～密实，饱和，局部夹薄层粘性土，层顶高程为-46.08 m～-24.70 m，层厚10.90 m～38.50 m。⑥细砂：青灰色，密实，饱和，由石英、长石、云母等矿物质颗粒组成，局部为中砂。根据场地地质条件,拟建建(构)筑物的基础采用冲(钻)孔灌注桩。

3 布袋注浆桩的施工工艺及其参数

3.1 施工工艺

布袋注浆桩的施工工艺主要分为：桩位放样、钻孔成孔、布袋注浆、成桩检测等阶段，详见图2，其工序如下：1)按照施工图纸进行桩位的放样，并按设计要求钻孔成孔，孔径约为280 mm。2)土工织物按照设计的要求套在注浆管外，同时为了保证注入袋内的浆液不从布袋两端溢出从而在两端用铁丝扎紧。3)注浆管连同每隔大约90 cm就用扎绳扎牢的布袋一并放入成孔中。4)将注芯管插入注浆管中并且通过注浆泵将搅拌好的浆液注入其中，其注浆方式应为自下而上，并且注浆量应大于布袋套体积。

3.2 布袋注浆桩的施工参数

注浆流量一般应在10 L/min～75 L/min，本路基工程采用的注浆流量恒定为55 L/min。注浆量用量应根据布袋成桩后的体积计算。本路基工程布袋桩直径0.4 m，成桩后桩径0.45 m，桩长25 m成桩体积V=3.98 m3，所以相应注浆量为3.98 m3。注浆布袋桩的注浆压力必须大于地层的被动土压力，否则达不到布袋膨胀的目的，一般控制在0.2 MPa～0.5 MPa。

同时现场必须严格按照实验的配合比拌制浆液。注浆浆液配方由水、粉煤灰(或细砂)、水泥等组成，必要时可添加膨润土。本路基施工时为改善水泥的和易性，以提高水泥浆液的强度和耐久性，在制作水泥浆液时，掺入适量的外加剂，如三乙醇胺、木质素磺酸钙等。三乙醇胺是一种早强剂，可增加桩的早期强度。木质素磺酸钙主要起减水作用，能增加水泥浆的稠度，有利于泵送，掺入量为水泥用量的0.2%。

最后浆液基本性能应达到如下标准:粘度29 s～35 s，密度1.4 g/cm3～1.5 g/cm3，析水率小于3%，单轴抗压强度大于2.5 MPa(龄期7 d)。试验室配比试验数据:粘度31 s，水灰质量比0.7∶1，粉煤灰45%，水泥55%，密度1.47 g/cm3，单轴抗压强度2.9 MPa～3.6 MPa(龄期7 d)。

4 布袋注浆桩的质量控制

4.1 成桩前灌注材料质量控制

成桩前灌注材料质量控制主要包括两方面：原材料和搅拌。原材料主要有水泥、粉煤灰、水和外加剂PPR管或钢管及布袋等，生产厂家需要提供对原材料的生产许可证和质量合格检验书，施工单位需要对各种原材料进行分批次检验，从而说明满足工程应用和相关规范要求。搅拌又可分为配料、搅拌和检验，其中配料就是根据工程需要的理论配合比进行配制适合现场条件的实际配合比；搅拌就是通过对现场搅拌站的设备性能进行研究，为其最大搅拌量、搅拌时间等参数的控制提供依据。

4.2 成桩过程的质量控制

布袋桩成桩过程质量控制主要包括成孔和灌注。成孔过程，对场地整平、布点、打桩顺序、桩位偏差和桩体垂直度等关键环节进行质量控制；灌注阶段控制施工技术参数。

4.2.1 成孔

1)场地布点。对施工场地内地上和地下管线进行核查、拆迁和防护。清除地表植被，挖除0.3 m左右地表种植土，预留排水坡度，做好排水沟等措施。按照设计要求，进行测量放线，布置场地桩位。场地整平较好，在布点过程中可用石灰来作醒目标志，但桩位中心一定要放置更能精确的标志物，如铁丝、钢钎等，控制精度在1 cm内。防止在桩机就位过程中偏差过大，造成钻孔结束后超过允许偏差。对桩位布点精确控制，可有效地防止桩位偏移现象发生。

2)成孔垂直度。在钻机作业前对垂直度进行校正；开工前，对主机上附带的垂直度刻度盘进行校验，采用全站仪在调试完毕的钻机主架上标设立杆中心线，钻杆前后、左右方向挂设垂球法进行校核(挂设线绳不短于2.0 m)；施钻过程中、结束后及时测设出偏移尺寸，及时对垂直度进行监控是可行的控制手段，可有效地防止桩体垂直度超标现象发生。

3)控制标准。按照《客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准》(铁建设[2005]160号)要求，桩施工工程中，桩位、垂直度、有效直径的允许偏差应符合表1的规定。a.钻孔倾斜度严格控

制在1.0%以内，防止孔较深及桩密度大时，钻探损坏相邻已成桩。b.钻孔时应根据地层情况，采用泥浆护壁，防止塌孔、缩孔、影响成桩质量。c.严格控制孔深，沉渣厚度，泥浆排放量。

表1 桩施工的允许偏差、检验数量及检验方法

4.2.2 灌注

1)控制注浆管、布袋、水泥等材料质量，保证水泥浆的配比及搅拌质量。2)采用安装自动记录压力和流量的注浆设备。3)应贯彻“快下管，早注浆”的原则，确保成桩效果。4)成桩顺序应按“先周边，后中间，跳桩施工”的方法，提高加固效果并防止对周边建筑物的影响。5)灌注参数(见表2)。6)及时统计记录注浆与钻孔情况。7)现拌浆液时，每次必须有3次以上随机抽样，保证其各项指标满足要求。

表2 灌注参数一览表

5 结语

1)布袋注浆桩，浆液在布袋内成桩，易形成有规则的桩体，质量可靠；土工织物中的浆液膨胀形成硬化体后，能很好的同周围的软弱土体结合，易形成复合地基，从而加固软土路基。2)在存在硬夹层和软弱层的复杂软土地质中，布袋注浆桩能穿过硬夹层，在其中的软弱土层能较好的撑开土工织物，硬化后形成较规则的圆柱状柱体，从而符合设计要求的加固软弱层的意图，具有明显优势。3)布袋桩施工设备均为常规机具，施工设备简单，材料来源方便，操作环境适应性强，可控性高，安全、环保，便于推广应用。4)浆液基本性能应达到如下标准从而保证桩体质量:密度1.4 g/cm3～1.5 g/cm3，单轴抗压强度大于2.5 MPa(龄期7 d)，粘度在29 s～35 s，析水率小于3%。浆液试验室配比:水灰质量比0.7∶1，粉煤灰45%，水泥55%；注浆压力一般为0.2 MPa～0.5 MPa，注浆流量，一般50 L/min～75 L/min。5)布袋桩质量控制包括成桩前灌注材料质量控制、成桩过程质量控制两个阶段。成桩前质量控制含原材料和搅拌两个方面，控制内容主要为原材料质量、浆液配比、浆液性能等；成桩过程质量控制包括成孔和灌注两个方面，控制内容主要为桩位、桩体垂直度和有效直径等。

[1] 上海隧道工程股份有限公司.柱状布袋注浆工法[Z].2004.

[2] 龚晓南.有关复合地基的几个问题[J].地基处理,2000,11(3):42-48.

[3] 李 明.布袋注浆桩在高速铁路软土地基加固中的应用[J].石家庄铁道学院学报，2006,9(3):134-137.

On construction craft of bag grouting pile in subgrade project and their quality control

WU Zheng-yu

(WuhanInstituteofTechnology,Wuhan430073,China)

The paper points out the bag grouting pile is the new technology integrating the soft soil grouting technique and the geo-textile grouting technology, combining with an instance of a roadbed engineering of soft foundation reinforcement, introduces the consolidation mechanism of the bag grouting pile and its construction craft and quality control in the soft foundation treatment on subgrade project, and achieves the conclusion of the application of the bag grouting pile in subgrade project.

bag grouting pile, subgrade project, construction craft, quality control

1009-6825(2014)03-0153-02

2013-11-05

吴正宇(1990- )，男，在读硕士

U416.1

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