一种群桩持力层悬殊的处理方案——桩底注浆与褥垫层综合应用

叶南杰 熊添祥

中国建筑第四工程局有限公司

一种群桩持力层悬殊的处理方案
——桩底注浆与褥垫层综合应用

叶南杰 熊添祥

中国建筑第四工程局有限公司

本文的研究对象是贵州省六盘水中心城区城市快线工程豆腐山互通桥群桩桩底处理技术，通过介绍桩底后注浆和褥垫层综合应用处理群桩持力层悬殊的方法，对以后因群桩底持力层悬殊造成的差异沉降的处理方案选择提供参考。

桩底持力层；悬殊；桩底注浆

1 注浆与褥垫层概述

注浆又称灌浆，它是将一定材料配制成的浆液，用压送设备将其灌入地层或缝内使其扩散、胶凝或固化，以达到加固地层或防渗堵漏的目的。注浆技术是一门适用性强，应用范围广的工程技术，已广泛应用于矿山、水利工程等各个领域。为适应不同的工程建设需要，新型的注浆材料、先进的注浆工艺和专用的注浆设备不断被研制出来。注浆根据被注载体、液体材料、注浆压力大小及机理等分类。根据地质条件、注浆压力、浆液对土体的作用机理、浆液的运动形式和替代方式可将静压注浆分为：渗透注浆、压密注浆、劈裂注浆、充填注浆、强制注浆、电动化学注浆。

2 豆腐山互通桥工程概况

2.1 工程简介

豆腐山互通桥主线桥分为左右两幅，桥跨径布置为(30+40+30)m，桥长110m,采用预应力混凝土箱梁。

桥墩采用1.4×1.6m 墩柱接承台接1.8m桩基础，桩顶设置承台。0#、3#台为U型桥台接承台，承台下各为6根φ1.5m群桩基础。

3 桩底后注浆和褥垫层综合应用

用桩底注浆及褥垫层综合应用解决因群桩底持力层悬殊造成的差异沉降问题。持力层为软质岩的砂岩或极松岩的强风化砂岩，注浆时便于浆液扩散，桩底注浆强度达到后，整个持力层面容许承载力会大幅度提高，减少上部桩基受力后的沉降量；持力层为石灰岩的硬质岩，上部桩基受力后，整体沉降量极少，为均衡群桩底持力层悬殊造成的差异性沉降，在桩底持力层为石灰岩等硬质岩的桩底设置褥垫层，计算出褥垫层厚度，预设受压后沉降量，使因群桩底持力层悬殊造成的沉降差减小到设计规范范围内。

4 施工工艺

4.1 施工工序

根据《钻孔桩桩底注浆技术规程(试用稿)》以及参考周边类似工程的施工经验，桩底注浆施工工艺流程如图1：

4.2 注浆管选择与布置

豆腐山互通桥桩基采用冲击钻成孔，施工过程中严格按照冲击钻成孔工艺施工。需要桩底注浆的桩基，在桩身钢筋笼上设置φ110δ5mm钢管及φ57δ3mm无缝钢管。桩身砼浇注后，φ110δ5mm钢管先作为声测管检测用管，桩身完整检测合格后，再作为注浆管。

4.3 施工方法

4.3.1 注浆管加工、制作

(1)注浆管采用Φ110×5套管连接，为防止漏浆，焊缝必须饱满、无气孔、无毛刺；

(2)注浆管在下钢筋笼时同时放入，注浆管采用12#铅丝捆扎或采用点焊与钢筋笼固定，每隔1～2米固定一道，桩基混凝土浇注前，注浆管顶采用封头(或水泥砂浆)堵牢，在注浆管中灌满水，避免桩基砼浇筑过程中注浆管上浮；

(3)桩基混凝土浇注强度满足要求后，进行桩身砼完整性超声波检测；合格后采用钻机在Φ110×5注浆中钻孔，钻孔直径90mm，钻孔深度根据注浆深度确认，本工程钻孔深度5m。

4.3.2 注浆管开孔

桩身砼完整性超声波检测合格后，即可用一台SGP-10型灌浆泵(最大达10Mpa，排浆量大于5m3/h，活塞式压浆设备)压浆，用清水开孔，以防砼包裹注浆管。

4.3.3 注浆施工

图1

(1)水泥浆液配置及搅拌

配比：根据设计参数，425#水泥：水=1：0.5～0.7。

(2)拌制：在搅拌机内加足水，然后边搅拌边加入水泥。搅拌好的水泥浆液经滤网过滤后送到储浆桶。

(3)水泥浆压注参数

①注浆总量控制：注浆水泥量根据现场试注时确定。

②注浆速度：一般控制在50－80L/min，压浆时间10－20min。

③注浆压力：一般开始压力2－6 Mpa，终止压力小于2 Mpa(或已满足单桩注浆量)。

(4)注浆施工操作

①先清理好管头并安装好注浆管密封装置。

②连接高压管，使浆液通过高压泵→高压管→密封接头→注浆管→注入地层。

③先送清水开通，清洗通道待压力稳定在1～2Mpa时，把配置好的水泥浆注入地层。

④注浆量满足设计要求时，关闭管口阀门进行迸浆。

⑤拆除注浆管道，在注浆管不冒浆后拆除密封装置。

(5)质量控制

①每根注浆管尽量一次注满注足(80%的桩注浆量)，以防一次堵塞或注不下。

②用清水开塞，使管道畅通后在注浆，如开塞压力在2～8 Mpa波动，应多压几分钟，使其慢慢开通。同时要检查管头的密封情况，确保管子的开通率。

③桩位较密集区注浆，易出现冒浆，应跳位注浆，跳位距离不得小于3米或暂停4－6小时后在注。

④要用升级法控制注浆压力和注浆量，防止过早冒浆，在满足单桩注浆量时，才能增加压力。

⑤尽可能用小水灰比、小压力注浆，使桩端桩身浆液饱和。

(5)终止压浆条件

以注浆水泥量满足设计要求，终止压浆。

4.3 质量保证措施

⑴下注浆管前，应认真检查管内是否有异物，安装管口密封装置前清除管口杂物，以防堵塞或进入泥浆。

⑵下注浆管时，要严格遵守操作规程，严防跑管，保证注浆管下入质量。

⑶注浆前应对注浆、灰浆搅拌机进行检查，使其处在良好的工作状态，确保恩能连续注浆。

⑷为保证浆液质量，对水泥、水、添加剂采取计量投料，确保水灰比的正确性。严禁使用受潮过期及质量不稳定的水泥。

⑸注浆要连续，如因故中断要立即处理，尽快恢复，以确保注浆效果。

4.4 异常情况补救措施

出现异常情况首先分析原因，并采取相应补救措施，常见的有如下情况：

(1)压力骤然下降

宜采用间隔注浆的方法来处理，即停注一段时间后再注。

(2)压力骤然上升

当注浆量相差较大时，宜提高压力维持一段时间“开塞”，如仍无法进行，应采取洗管法清洗注浆管。注浆量相对较少时可停止注浆。

(3)大量冒浆

采用间隔注浆法施工。

4.5 褥垫层施工

(1)需桩底设置褥垫层的桩，在冲击钻孔施工时，当钻孔深度达到设计要求时，应对孔深、孔径孔形、孔深、成孔竖直度及孔底沉渣厚度进行检查，确认满足设计要求后，请监理工程师批准，监理工程师认可后，立即进行清孔。

(2)褥垫层设置：

为避免桩身混凝土进入褥垫层，影响褥垫层调节沉降能力，需在级配碎石上铺设隔离层。

本桥桩基为冲击钻成孔，清孔后，先往孔内倒60cm厚级配碎石，然后用冲击钻的钻头下到级配碎石顶面稍加旋转，抹平级配碎石，再向孔内倒约20cm小碎石(瓜子片)或粗砂，再用冲击钻钻头旋转抹平，以小碎石(瓜子片)或粗砂作为隔离层。

如采用人工挖孔成孔的桩基，可在桩底铺平压实的级配砂石上铺设一层防水卷材，作为隔离层。

(3)褥垫层设置完成后，桩身按照正常灌注桩施工。

5 结语

该持力层悬殊的群桩经过桩底注浆及褥垫层处理后，对桩基进行检测，表明桩基承载力达到设计要求，同时施工期间及施工后的沉降计算及观测表明，差异沉降量均在规范的容许范围内，效果明显。但是，桩底注浆及褥垫层的设置均通过了专业计算，桩底岩土体性质，注浆形式，褥垫层材质的弹性模量及厚度，均对群桩沉降处理效果有较大影响。桩底后注浆和褥垫层综合应用处理群桩持力层悬殊的方案对以后类似问题处理方案选择提供一种参考。

[1]该书协作组.岩土注浆理论与工程实例[M].北京：科学出版社.2001.4

[2]郭建平.注浆技术简介及其发展[J].山西交通科技.2003.10

[3]张有 欧阳永龙.浅议岩土注浆加固技术的发展与应用[J].中国矿业.2005.6