基于壓力注漿加固樁基基底溶洞的研究

彭永秋

（廣東省建筑工程機械施工有限公司，廣東 廣州 510500）

0 引言

溶洞是珠三角地區常見的不良地質現象。如果對溶洞的處理措施不當，對在此區域的工程建設將造成極大的工程隱患，甚至引發工程事故。樁基礎作為一種應用非常普遍的基礎形式，在其施工過程中難免會因為各種原因引發一些質量缺陷。本文就是以在溶洞地質條件下因外部原因造成樁基礎無法穿透溶洞的實例，提出一種壓力注漿加固樁基底溶洞的施工方法，可以有效地解決上述問題。

1 工程概況

珠海市科技創新海岸北圍市政道路工程三標段由廣東省建筑工程機械施工有限公司中標承建。其主要施工內容包括金環西路、中珠渠北路東段共約2.7 km城市次干道，含跨線橋1座。在跨線橋施工過程中，其中一橋墩（B22）基礎為鉆孔灌注樁單樁，樁徑2.5 m；據地質勘探資料的鉆孔柱狀圖表明：在-30.45～-30.95m有深為0.5m的空洞，全充填，充填物為軟塑狀褐黃色粘土；在-31.95～-33.55 m有深為1.6 m的空洞，全充填，充填物主要為軟塑狀褐黃色粘土；在-34.15～-34.65 m有深為0.5 m的空洞，全充填，充填物為粘土；在-34.65 m以下為微風化白云質灰巖。原設計終孔標高為-37m，但該樁鉆進至-33.53 m時，因突降暴雨，西側高壓電纜溝整體東移，擠壓護壁鋼護筒。為防止樁孔移位和高壓電纜爆炸，經有關單位現場考察，決定就此終孔，并灌注成樁。

因樁底基本落在溶洞上，在樁身砼達到28d齡期后，經建設方會同設計院商議決定對樁底溶洞進行注漿加固。

2 施工方案

2.1 加固原理及工藝流程

2.1.1 加固原理

鉆孔至空洞部位，用高壓將水灰比為0.6：1的水泥漿壓入孔內。將空洞內的軟塑充填物擠壓到空洞裂隙中，氣體由排氣孔排出，然后逐漸地讓水泥漿液充填整個空洞內，從而起到加固墩基礎的作用。

2.1.2 施工工藝流程及內容（見表1）

表1 施工工藝流程及內容一覽表

2.2 注漿孔的布置和注漿材料

最初方案設計注漿孔（JZ-3）和檢查孔（C1）各一個，但在實際施工中，根據檢查孔情況，又增設一個補1孔；為保證注漿質量，減少施工干擾，所有鉆孔均采用由承臺外傾向墩中心斜孔，探至溶洞底，傾角85～86°，具體見圖1“壓漿孔位及孔的傾向（透視）平面圖”。

圖1 B22墩底壓漿孔位及孔的傾向（透視）平面圖

通過現場配比的小樣試驗和壓水試驗，決定采用純水泥砂漿壓漿，水灰比0.6∶1，細砂約占水泥漿液的3%。

2.3 壓水試驗確定注漿壓力

注漿前必須先進行壓水試驗，以確認在上道工序中已檢驗有效的注漿管是否重新被堵塞，把溶洞充填物推至注漿范圍之外，確定注漿初壓力。實際測得此時泵壓力為0.3 MPa。

注漿壓力一般與樁長和地層巖土體性狀有關，注漿壓力不是一個固定的指標，但壓力過大或過小均影響樁底注漿質量，注漿壓力過大易產生冒漿和跑漿，壓力過小漿液在巖土體內不易實現劈裂、擠壓和滲透。因此，注漿壓力的調控要符合樁底注漿壓力變化的規律（由小到大）。根據工程實踐，一般以壓水試驗疏通注漿管時的壓力為注漿的初壓力，初壓力的2～3倍為注漿的終壓力，故該工程的注漿終壓力確定為0.8 MPa。

2.4 鉆進及注漿過程

當孔位布置后，按編號進行鉆探，因該工程鉆孔較少，空洞不大就不用跳孔鉆，當每孔鉆至土層與基巖分界線時停鉆清孔。同時將護壁套管上提0.5 m，把已調好的水泥砂漿投入孔底，同時拔起套管打入原孔位與水泥砂漿進行固結，凝固8 h后，再進行鉆孔，繼續鉆至設計標高，當第一孔完成此工作，可不注漿，開始鉆第二孔。當第二孔到達開始注漿設計標高（溶洞底）時，將注漿套管放入距空洞底部1.0 m高處準備注漿，注漿時應分多次注漿，注漿方式采用孔底返漿上行式，較大空洞注入3～5次，較小空洞不少于2次，直至將空洞注滿或注漿壓力達到0.8 MPa。

補漿情況：為了保證空洞被水泥漿充分充填，在每次注漿結束時都保證對每孔進行注漿回填封孔。在檢查孔檢測過程中對漿液不足的及時進行了純水泥漿補漿，直至注漿管內水泥漿液面12 h不下降，才停止注漿。

2.5 效果檢查

在工點布置了三個檢查鉆孔，其目的：

（1）通過鉆孔取芯檢驗注漿的效果和密實情況；

（2）在鉆孔中注水，觀察其水位變化情況；

（3）對注漿效果不理想的進行補漿；

（4）進行動力觸探或標貫試驗確定其強度。

通過鉆孔取芯，在-34.15 m～-34.65 m段，取出了完整水泥巖芯50 cm，其各項指標均滿足設計和規范要求，達到了預期加固樁基基底的目的。

3 結語

通過該項工程的實踐表明，壓力注漿加固鉆孔樁基底溶洞的方法操作簡便、效果明顯。該方法對溶洞地區需整體提高其承載力的高速公路、城市高架橋及機場跑道等提供了行之有效的解決方法。同時，對樁自身缺陷（樁底沉渣過厚、樁身混凝土離析，有夾層等）的修補，也可以作為一種參考。