高壓旋噴+壓力注漿固結法對樁基溶洞的處理

黃 嚴 華

(佛山市三水建筑工程質量監測站，廣東 佛山 528100)

高壓旋噴+壓力注漿固結法對樁基溶洞的處理

黃 嚴 華

(佛山市三水建筑工程質量監測站，廣東 佛山 528100)

結合佛山市三水區某工程的實際情況，提出了高壓旋噴+壓力注漿固結法處理樁基下持力層溶洞的方案，并闡述了具體的施工技術與設計方法，通過靜載試驗表明，處理后樁基的豎向承載力滿足設計要求。

樁基，溶洞，高壓旋噴，壓力注漿，承載力

0 引言

巖溶是可溶性巖石在水的溶蝕作用下，產生的各種地質作用、形態和現象的總稱。巖溶產生主要有三個條件：1)具有可溶性巖層；2)具有溶解能力(含CO2)和足夠流量的水；3)具有地表下滲、地下水流動的途徑[1]。溶洞是巖溶洞穴，是地表水和地下水對可溶巖層經過化學作用和機械破壞作用而形成的地下溶蝕現象。溶洞對樁基的影響主要表現為使構筑物部分或全部懸空，大大降低樁基使用的可靠度，其充填物使建筑物基礎圍巖的初始應力分布不均，使結構物受力復雜，因此對樁基下溶洞必須進行工程處理。對于溶洞埋深較淺時，可采用孔內拋填片石、粘土[2]和下套管護壁至基巖面等方法處理[3]；對于溶洞埋深較大時，一般采用注漿加固樁周、樁底土體，充填溶洞來提高地基承載力。本文通過工程實例，介紹了應用高壓旋噴+壓力注漿固結法處理樁基下持力層溶洞的成功經驗。

1 工程概況

擬建場地位于佛山市三水區南山鎮漫江工業園南區。該工程為一衛浴公司綜合樓，12層，框架結構，建筑面積36 351 m2。工程基樁采用旋挖灌注樁，工程樁總數114根，樁徑1 000 mm～1 500 mm，樁端持力層為中風化泥灰巖。地質概況：0 m～0.5 m:素填土；0.5 m～3.7 m：淤泥質粘土；3.7 m～9.8 m：粉質粘土；9.8 m～14.1 m：全風化泥灰巖；14.1 m～28.5 m：強風化泥灰巖；28.5 m～47 m：中風化泥灰巖。

在對該工程樁進行鉆芯法檢測時發現，其中67號樁樁底約0.3 m處有溶洞，高度為52 cm,92號樁樁底約1 m處有溶洞，高度為75 cm,溶洞內充填有粘土泥質成分，在鉆芯取樣時因循環水沖洗無法取到樣。這兩根樁的持力層顯然不滿足設計要求，必須對樁基下方的溶洞進行處理。

溶洞情況見圖1。

2 高壓旋噴+壓力注漿固結法的設計與施工

2.1 溶洞的處理方案

考慮到該工程溶洞的高度與洞內填充物的情況，處理方法采用高壓旋噴+壓力注漿固結方案。首先用鉆機鉆孔，再采用高壓旋噴設備，下入三重管至溶洞位置，利用高壓水、壓縮空氣形成的混合射流，把溶洞中的充填物切割、沖洗并返出，最后進行壓力注漿充填、固結溶洞和巖石裂隙。

2.2 施工設計

1)鉆孔直徑110 mm～130 mm，鉆孔深度至穿過溶洞1 m，并根據取出的巖芯確認溶洞位置。

2)鉆孔布置間距為500 mm～600 mm，按樁直徑1.0 m，1.2 m分別布置3孔、4孔。具體詳見圖2。

3)旋噴采用三重管高壓噴射法施工，對溶洞段位反復沖洗3次～5次，至回水完全澄清并持續15 min后結束。

4)在孔口安裝孔內循環灌漿塞，注漿管下入至溶洞位置，先充填注漿至回漿管返漿后，再通過調節回漿管的調壓閥，逐漸增加注漿壓力，注漿壓力為0.4 MPa～1.0 MPa。注漿水灰比可按照0.8，0.6，0.5由稀變濃逐級變換。終灌標準為：注漿壓力達到0.8 MPa～1.0 MPa，注入率不大于2 L/min后，繼續灌注15 min，可結束灌漿。

5)灌漿材料采用32.5R普通硅酸鹽水泥。根據工期需要適量摻入早強減水劑。

6)采取跳孔施工措施，防止相鄰孔竄漿。相鄰孔灌漿完畢后待凝24 h，才能鉆下一孔。

2.3 高壓旋噴施工

1)注漿主要技術參數的選擇，對施工質量的影響起著決定性的作用，根據本工程的地層特征，初擬選表1所列參數。施工中應根據實際情況作適當的調整。

表1 噴射注漿主要技術參數

2)要求專人負責施工監控，隨時了解各種設備的工作情況，水、氣、漿的壓力和流量，噴射的提升速度和各種參數進行測量、記錄并整理分析。

3)孔位按設計位置，誤差不大于5 cm，孔斜不大于1%。

4)下噴射管時，要求按一次噴射的參數下至設計深度。為防止噴嘴堵塞，可采用邊送低壓水、氣，邊下管的方法。

5)當噴射管下到設計深度后，送入符合要求的水、氣，噴射1 min～3 min，按表1所列的提升速度，自下而上旋轉提升，直到設計高度。

6)對溶洞段位反復沖洗3次～5次，至回水完全澄清并持續15 min后結束。

2.4 壓力灌漿

灌漿設備及布置：漿液攪拌采用自制的500 L快速攪拌筒，轉速250 r/min，制漿量為6 m3/h；灌漿泵采用BW-250漿泵，鋪設φ32二層鋼絲編織膠管送漿至工作面；泵站應緊鄰水泥倉，設置在交通便利處，以便于材料供應。

灌漿材料：采用32.5R普通硅酸鹽水泥，灌漿用水泥必須符合質量標準，不得使用受潮結塊的水泥。灌漿用水應符合拌制水工混凝土用水的要求。

灌漿壓力：開灌時，采用自然壓力進行充填灌漿；至回漿管返漿后，通過調節回漿管的調壓閥，逐漸增加注漿壓力，注漿壓力為0.4 MPa～1.0 MPa。

灌漿水灰比：可按0.8，0.6，0.5由稀變濃逐級變換。

終灌標準：注漿壓力達到0.8 MPa～1.0 MPa，注入率不大于2 L/min后，繼續灌注15 min，可結束灌漿。

封孔：用壓力水或壓縮空氣將孔內積水和污物吹洗干凈后，下入注漿管至孔底，泵入水泥漿封孔。封孔用水灰比為0.5。

3 樁基豎向承載力檢測與評價

注漿結束28 d后進行單樁豎向抗壓靜載試驗，按DBJ 15—60—2008建筑地基基礎檢測規范有關規定進行，試驗加荷方式為慢速維持荷載法[4]。加載分級進行，采用逐級等量加載，分級荷載為最大加載量的1/10，其中第一級為2倍分級荷載。卸載分級進行，每級卸載量為加載分級荷載的2倍，逐級等量卸載。其靜載試驗結果見表2。

表2 靜載試驗結果表

從檢測結果可看出，處理后的單樁在最大荷載作用下未達到極限承載狀態，其豎向抗壓極限承載力滿足設計要求。說明運用高壓旋噴+壓力注漿固結處理樁基下持力層溶洞的施工技術在該工程上是可行的。

4 結論與建議

通過本工程的檢測結果證明，運用高壓旋噴+壓力注漿固結法處理樁基下持力層溶洞時可以滿足樁基豎向抗壓靜載試驗要求。

在施工過程中，鉆孔時必須采取跳孔施工措施，防止相鄰孔竄漿。注漿時應密切監控，根據施工實際情況動態調整注漿壓力、注漿間歇時間、漿液濃度。

[1] 常士驃，張蘇民.工程地質手冊[M].第4版.北京：中國建筑工業出版社,2008.

[2] 翟世鴻，王靖濤.巖溶地區橋樁設計與施工若干問題淺析[J].土工基礎，2004(2)：37-40.

[3] 牛小平，林懿雙.巖溶地區某特大橋樁基成孔施工技術及對策[J].廣東土木與建筑，2003(2)：33-35.

[4] 孫映霞，張智浩，王金安，等.巖溶區樁基破壞模式研究及穩定性分析[J].工業建筑，2012,42(9)：96-102.

The application of high press revolving spraying+press grouting consolidation method in handling karst cave under piles foundation

Huang Yanhua

(SanshuiDistrict,FoshanCityConstructionEngineeringQualityTestingStation,Foshan528100,China)

Combining with the actual situation of a engineering in Foshan Sanshui district, this paper proposed the scheme of high pressure jet grouting + pressure consolidation treatment of pile foundation under bearing layer karst cave, and elaborated specific construction technology and design method, through the static load test showed that the vertical bearing capacity after pile foundation treatment met the design requirements.

pile foundation, karst cave, high pressure jet grouting, pressure grouting, bearing capacity

1009-6825(2017)05-0109-02

2016-12-03

黃嚴華(1971- )，男，工程師，注冊巖土工程師

TU473.1

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