深水長(zhǎng)大型樁基復(fù)雜地質(zhì)滲漏水段多管復(fù)合型雙液注漿固化止水施工技術(shù)

范延軻

1 工程簡(jiǎn)介

黃岡市巴河特大橋全長(zhǎng)1500m，布孔為20×40m+（70+120+70）m+4×38m+（33+50+33）m+5×33m。主橋（70+120+70）m剛構(gòu)連續(xù)梁跨越巴河，橋面寬度34.5m，其中21#、22#為本橋主墩，采用“先堰后樁”方式施工，即先施工矩形雙壁鋼套箱圍堰，后施工橋梁樁基。主墩間為Ⅲ級(jí)通航。

21#、22#主墩，樁徑Ф2.0m、樁長(zhǎng)69m、每墩左右幅共布置樁基18根。施工鋼平臺(tái)標(biāo)高為21.5m，河床標(biāo)高為+0.000m，圍堰底標(biāo)高為-7.5m，鋼圍堰頂部標(biāo)高+15.951m，水位線標(biāo)高為+12.200～+22.000m。自施工鋼平臺(tái)至設(shè)計(jì)樁底約94m。

1.1 地質(zhì)條件

21號(hào)墩所處巖土層地質(zhì)特征如下：

①-4中砂（Q4a1）：灰黃色，濕，稍密狀，主要成分石英及長(zhǎng)石，采取率40%。

①-5中砂（Q4a1）：灰黃色，濕，中密狀，主要成分石英及長(zhǎng)石，采取率45%。

①-6粗砂（Q4a1）：上部灰黃色，底部淺灰色，濕，稍密狀，主要成分石英及長(zhǎng)石，采取率40%。

①-7粗砂（Q4a1）：上部灰黃色，底部淺灰色，濕，中密狀，主要成分石英及長(zhǎng)石，采取率45%。

③-1構(gòu)造角礫巖（泥質(zhì)膠結(jié)）：灰褐色，母巖較雜，主要為絹云母綠泥石片巖、灰?guī)r、泥灰?guī)r及片巖，泥質(zhì)膠結(jié)，巖芯破碎，多為角礫狀或碎塊狀，采取率35～45%，RQD=2～5%，，該層揭露厚度為8～36.3m，個(gè)別鉆孔未揭穿。

③-2構(gòu)造角礫巖（鈣質(zhì)、鐵質(zhì)膠結(jié)）：灰白色，巖石較破碎，局部較完整，巖芯呈塊狀及中短柱狀，母巖主要為砂巖及片巖，其間為石英、長(zhǎng)石、鈣質(zhì)或鐵質(zhì)膠結(jié)，采取率50%，RQD=l0～15%。該層揭露厚度為L(zhǎng)5～31.5m，個(gè)別鉆孔未揭穿。

1.2 區(qū)域地質(zhì)活動(dòng)

區(qū)域構(gòu)造活動(dòng)頻繁。茅山-蔡家樓斷裂帶與擬建巴河特大橋小角度斜交，斷裂帶寬1Km。北東為變質(zhì)巖，南西為沉積巖，構(gòu)造活動(dòng)頻繁，尤以變質(zhì)巖區(qū)最為強(qiáng)烈，幾乎所有的變質(zhì)巖都不同程度地被壓碎和破裂，斷裂帶走向325～330°，平均傾角60°左右，屬壓性斷裂。

1.3 問題樁基簡(jiǎn)述

由于21#、22#墩位于茅山-蔡家樓斷裂帶，地質(zhì)情況復(fù)雜多變，每根樁基地質(zhì)均不相同，不可預(yù)測(cè)性大、施工困難。

21號(hào)墩樁基施工過程中左幅21a#-1（1#，以下簡(jiǎn)稱）樁、21b#-0（2#）樁和右幅21b#-3（3#）樁均因地質(zhì)因素出現(xiàn)問題。三根樁目前情況簡(jiǎn)介如下：

1#：設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)69m，設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高-4.03m，設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高-73.03m。現(xiàn)在鋼護(hù)簡(jiǎn)直徑2.3m，護(hù)簡(jiǎn)底標(biāo)高-10.084m。該樁基第一次鉆進(jìn)至94m處上部開始滲水漏漿、漏漿位置為護(hù)筒底處的3l.5m，標(biāo)高為-10m。后回填濾渣至33.5m，放置直徑2.1m的護(hù)筒，長(zhǎng)35.3m，總共封底施工四次，均為成功。

2#：設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)69m，設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高-4.03m，設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高-73.03m。現(xiàn)在鋼護(hù)簡(jiǎn)直徑2.3m，護(hù)簡(jiǎn)底標(biāo)高-8.99m。該樁基鉆進(jìn)至73m時(shí)上部開始滲水漏漿，漏漿位置為30.5m，標(biāo)高為-9m。

3#：設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)69m，設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高-4.03m，設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高-73.03m。現(xiàn)在鋼護(hù)簡(jiǎn)直徑2.5m，護(hù)簡(jiǎn)底標(biāo)高-8.55m。該樁基鉆進(jìn)至92m時(shí)上部開始滲水漏漿，漏漿位置30m，標(biāo)高為-8.5m。回填黃土、石頭至33m。灌注21b#-2樁基時(shí)砼流入21b#-3樁基，上升至28m。

2 施工過程中樁基遇到的問題分析及處理措施

2.1 樁基問題分析

鉆孔過程中，由于孔內(nèi)某段漏漿，使得鉆孔底部的沉渣無法清理，給鉆孔帶來了困擾。分析樁孔出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象主要有以下幾個(gè)方面的原因：

（1）區(qū)域本身處于茅山-蔡家樓斷裂帶，構(gòu)造活動(dòng)頻繁，變質(zhì)巖區(qū)幾乎所有的變質(zhì)巖都不同程度地被壓碎和破裂。

（2）漏漿段皆處于河床底基坑附近，在基坑施工過程中的擾動(dòng)使此段原本膠結(jié)的巖層發(fā)生破裂加快裂隙帶和空洞的形成。

（3）漏漿段所處巖土層皆為構(gòu)造角礫巖，巖層主要特征為泥質(zhì)膠結(jié)，巖心呈碎塊狀，母巖較雜，主要為砂巖、灰?guī)r、泥灰?guī)r及片巖。其中泥砂結(jié)板現(xiàn)象較常見，但在鉆孔過程中進(jìn)行了擾動(dòng)使得巖石強(qiáng)度更低，容易使巖石破裂形成裂隙帶和空洞。同時(shí)掉落入鉆孔底的泥巖、砂巖也容易板結(jié)，給孔底清渣又增加了難度。

2.2 樁基問題處理措施

樁基施工問題出現(xiàn)后，采取以下施工措施，但實(shí)施效果不太理想，現(xiàn)反饋如下：

（1）大功率反循環(huán)鉆施工;此措施施工時(shí)，由于圍巖破碎，護(hù)筒內(nèi)泥漿“跑、漏”，泥漿液面與水面平齊，泥漿無法循環(huán)，造成反循環(huán)鉆施工無法施工。

（2）沖擊鉆施工;此措施施工時(shí)，由于孔徑大、地質(zhì)圍巖破碎及深水浮力大錘頭重力不足的因素影響，成孔困難且易發(fā)生局部塌孔埋鉆的現(xiàn)象發(fā)生。

（3）氣舉反循環(huán)鉆施工：此措施施工時(shí)，對(duì)孔內(nèi)圍巖擾動(dòng)較大，易造成大塊圍巖脫落，造成卡鉆等，施工進(jìn)度較慢且成孔效果差。采用此鉆機(jī)時(shí)需注意由于鉆機(jī)自重過大，超施工鋼平臺(tái)設(shè)計(jì)荷載值，需提前加固鋼平臺(tái)。

2.3下步打算

經(jīng)過不同施工措施處理后未能有效進(jìn)行樁基施工。經(jīng)相關(guān)專家及專業(yè)技術(shù)人員等人員研討，確認(rèn)此處地下圍巖過于破碎，需先對(duì)地下圍巖進(jìn)行加固處理，樁基施工才能有效進(jìn)行的統(tǒng)一意見。

經(jīng)多次研究確定采用多管復(fù)合型雙液注漿固化止水施工技術(shù)對(duì)破碎圍巖、滲漏水段裂隙等不良地質(zhì)進(jìn)行固化處置。

3 注漿施工方案

3.1 注漿前準(zhǔn)備工作

（1）注漿施工前，安排潛水員摸清具體的空洞位置、數(shù)量以及大致尺寸。

（2）根據(jù)注漿段的具體位置布置水包，水包頂端。

（3）布置注漿管，三根注漿管（分別編號(hào)為a、b、c）緊貼鋼筋籠內(nèi)壁均勻布置，根據(jù)潛水員探清的注漿段內(nèi)空洞情況在注漿管下端轉(zhuǎn)接彎頭，彎頭另一端接放入空洞的加工注漿管，然后按照以上工序往鋼筋籠內(nèi)再布置兩圈注漿管。為了更好的固定注漿管，應(yīng)在水位線往上15-20公分處設(shè)置固定夾。為了使?jié){液往樁孔外空洞和裂隙帶擴(kuò)散，還應(yīng)設(shè)置一根注漿管（編號(hào)為d）注漿用于封堵樁孔內(nèi)滲漏段及上方一段的區(qū)域。

3.2 注漿施工

3.2.1 注漿原理簡(jiǎn)要概述

（1）劈裂：首先注入高壓水把充填在裂隙、空洞里無規(guī)律的砂層、泥層沖散以及把部分板結(jié)的泥質(zhì)膠結(jié)巖塊劈開，為漿液流入提供更好的通道。

（2）擠壓：通過單液漿使劈裂開的松散泥巖、砂巖以及片巖向空洞、裂隙內(nèi)集中并擠壓成團(tuán)，便于漿液與沖散的巖塊更容易的接觸。

（3）包裹：高壓注入雙液漿能快速包裹成團(tuán)的巖石塊，并且漿液凝結(jié)速度較快可以快速形成一個(gè)完整的固結(jié)體，可以有效控制漿液擴(kuò)散范圍，達(dá)到防滲止水效果。

3.2.2 注漿材料及設(shè)備

3.2.3 注漿順序

（1）樁孔內(nèi)注漿

首先進(jìn)行孔內(nèi)注漿。通過注漿管d，來封堵鉆孔內(nèi)空隙，注漿段長(zhǎng)為破碎帶長(zhǎng)度加上頂蓋長(zhǎng)度（2m）。首先注入水灰比為0.75∶1，5%～10%速凝劑的雙液漿，注入量達(dá)到預(yù)算注漿的三分之二時(shí)，剩余的三分之一開始注入水灰比為0.6∶1，18%速凝劑的雙液漿。

（2）樁孔外注漿

待注入鉆孔內(nèi)的漿液凝結(jié)24h后開始鉆孔外注漿。先注最下面的注漿管c，c-1、c-2、c-3同時(shí)開工。具體注漿流程為先注高壓水（1～1.5MPa）10～15min，然后開始注水灰比為1：1的單液漿，注單液漿到起壓或者注漿量達(dá)到1m3時(shí)開始注水灰比為0.75∶1，5%-10%速凝劑的雙液漿，如果壓力讀數(shù)不斷增大，則不需要將漿液加濃，壓力表不起壓則需要注入水灰比為0.6∶1，18%速凝劑的雙液漿。b、a管按照c管的施工流程依次進(jìn)行。

3.2.4 注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)、工期

（1）樁孔內(nèi)注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

注漿過程中應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)樁孔內(nèi)注漿面的高度，達(dá)到預(yù)計(jì)的高度（注漿段長(zhǎng)度加頂蓋長(zhǎng)度）時(shí)即可終孔。

（2）樁孔外注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

樁孔內(nèi)的注漿應(yīng)根據(jù)孔內(nèi)注漿的情況和壓力來判定注漿是否結(jié)束，a、b、c 三圈注漿管注入的漿液量和每圈注漿管的注漿量與空洞和裂隙的發(fā)育緊密相關(guān)，但也應(yīng)是在總注漿量均分的范圍附近，所以樁孔內(nèi)的注漿時(shí)注漿量達(dá)到預(yù)算的注漿量或者注漿壓力達(dá)到1.5～3MPa時(shí)可以停止注漿。

（3）施工工期

3.2.5 注漿量計(jì)算

預(yù)算破碎帶長(zhǎng)為3m，頂蓋為2m。

（1）樁孔內(nèi)的注漿量

式中：D1為樁孔直徑，為2.3m;

H1為樁孔內(nèi)注漿高度，為5m;

1.25為考慮到注漿過程中會(huì)有一部分漿液往樁孔外滲透。

（2）樁孔外的注漿量

考慮漿液擴(kuò)散范圍為樁孔外1.5m的范圍。

式中：D1為樁孔直徑為2.3m;

D2為樁孔外擴(kuò)散圈的直徑為5.3m;

H2為樁孔外注漿高度為5m。

4 其他要求

（1）在注漿過程中應(yīng)全程監(jiān)測(cè)鋼圍堰的變形以及豎向位移，防止注漿過程中漿液的較大壓力導(dǎo)致鋼圍堰的變形和抬升。

（2）施工前潛水員應(yīng)探清空洞和裂隙的具體位置，并將特制的注漿管接入空洞和裂隙內(nèi)。

5 結(jié)束語

通過地質(zhì)注漿能夠有效控制樁基下部破碎圍巖段滲漏水，保證了樁基快速、安全施工，為工程項(xiàng)目總體工期可控提供了有力保障。但此注漿方式效果受地質(zhì)圍巖影響較大，對(duì)于圍巖裂隙、破碎等有良好效果。在347國道黃岡市巴河特大橋樁基圍巖注漿固化施工中，通過潛水員多次探摸，對(duì)破碎圍巖段長(zhǎng)度、位置、裂隙發(fā)育情況等確定最優(yōu)施工參數(shù)，嚴(yán)格控制固化段底部位置（放置水包封堵，注意水包密封性、上表面承壓力等）及上部頂蓋厚度等工序，從而最大限度的提高圍巖注漿固化成功率，為下步樁基施工提供有力保證。

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