淺談人工挖孔樁旋噴注漿加固方案
2011-12-07 來源：中國鳴網(wǎng)
1、工程概況
工程樁為人工挖孔樁，設(shè)計樁端持力層為強風(fēng)化層，原工程樁于94年完工，樁徑為φ1200、φ1400和φ2000，承載力設(shè)計值分別為5250kN、7770kN和11780kN。本次工程樁設(shè)計樁徑φ1200，承載力設(shè)計值為5250kN。
根據(jù)勘察報告，該工程場地地質(zhì)自上而下分別為：（1）人工填土：層厚2.0~3.2米；（2）第四系濱海相淤泥：層厚0.5~3.85米，第一道粘土：層厚0.6~3.6米；第二道粉質(zhì)粘土：層厚0.3~2.2米；第三道中砂：層厚0.3~0.7米。（3）砂質(zhì)粘土：層厚12.2~32.6米。（4）粉質(zhì)粘土：層厚3.5~9.0米。（5）燕山期花崗巖。
該場地土層自樁頂往下主要為殘積粉質(zhì)粘土，該土層粉質(zhì)含量高，在挖孔樁過程中易產(chǎn)生“流泥”，目前場內(nèi)已施工了9口降水井，但因該土層滲透系數(shù)小，降水效果不明顯，本次施工的41根工程樁除西南側(cè)的11根工程樁已施工至設(shè)計持力層，其余30根樁均出現(xiàn)嚴重的涌泥現(xiàn)象，目前已產(chǎn)生了1000方左右的“流泥”，樁周土體塌空現(xiàn)象嚴重已無法繼續(xù)施工，樁底離設(shè)計要求的強風(fēng)化還差2~5米。同時，施工樁長已與原工程樁的樁底標高基本一致，由此可初步判斷在目前無法施工的工程樁周邊的19根原工程樁的樁端持力層存在疑問。
2、原因分析
該工程施工中產(chǎn)生嚴重“流泥”的主要原因有以下幾點：
2.1、該場地人工挖孔樁施工降水的原因。該工程施工降水在現(xiàn)場已出現(xiàn)“流泥”現(xiàn)象后才進行降水井施工，因降水工作沒有提前進行（按一般工程經(jīng)驗應(yīng)在挖孔前1個月開始降水效果較好），因此降水井的效果不明顯。
2.2、根據(jù)開挖的土層來看，該場地的殘積土主要為細粒花崗巖風(fēng)化而來，粉質(zhì)含量高，滲透系數(shù)小，因此也造成了降水井效果不明顯，開挖中易“流泥”。
2.3、根據(jù)與原工程樁的樁底標高對比，目前工程樁的樁底標高與原工程樁的極為一致，也就是說，本次可施工至持力層的樁，原工程樁也可施工到設(shè)計標高；本次無法施工至持力層的樁，原工程樁可能在施工目前樁底時也出現(xiàn)了大量的“流泥”，且樁端在該層位就終孔了，因此周邊已留下了部分的空洞，在本次施工至該位置后，對原來尚未恢復(fù)、處理的土層進行了二次擾動，因此“流泥”現(xiàn)象更為嚴重。
3、處理措施
鑒于以上的情況，因此應(yīng)考慮必要的措施進行處理，以保證工程安全、順利地進行下去，考慮到該工程存在新舊工程樁的問題，我們從新樁和舊樁兩個方面來考慮處理方案。
3.1、新施工工程樁的處理方案：
新施工工程樁出現(xiàn)“流泥”問題的樁長基本在樁頂下25米左右，距離持力層（強風(fēng)化花崗巖）約2~4米，若考慮改變樁型，采用沖鉆孔樁則存在工期長、坑底泥漿難以排出、“流泥”段泥漿護壁困難等問題。我們擬采用加固樁端及樁周的方法進行補強加固。
樁端應(yīng)清除浮泥后立即封底，并預(yù)埋套管，套管應(yīng)從樁底至樁頂，為單重管旋噴樁提供導(dǎo)管，每根樁擬埋設(shè)4根。
在樁身砼澆筑完成3天后進行單重管旋噴樁施工。加固的范圍為樁底至強風(fēng)化層之間的土體，旋噴樁控制注漿壓力不小于20MPa，旋噴提升速度不大于15cm/min，且在局部位置進行復(fù)噴，注漿采用水泥凈漿，水灰比為0.5:1。
樁周采用預(yù)埋注漿管，對側(cè)壁進行注漿處理，以提高“流泥”段的側(cè)壁摩阻力，并對因“流泥”引起的空洞具有一定的充填作用，以減少后期因土層下陷引起的負摩阻和地基土承載力下降。每根樁內(nèi)預(yù)埋管不少于4根。詳見加固平面圖。
按上述方法加固后經(jīng)驗算，φ1200樁的單樁極限承載力可達到9000kN以上。
3.2、舊工程樁處理方案
對于舊工程樁擬采用樁底及樁周的分段注漿進行加固。對于φ1200的樁中布置1個孔，樁周布置6個孔；對于φ1400的樁中布置1個孔，樁周布置8個孔；對于φ2000的樁中布置3個孔，樁周布置12個孔。注漿采用分段高壓注漿，注漿壓力大于2.5MPa，每段注漿高度控制在33cm，樁周的注漿處理范圍為樁頂下15m至樁底。
4、加固處理工序
4.1、首先應(yīng)探明原工程樁的樁端持力層狀況及確定應(yīng)進行加固的舊樁數(shù)量及位置。對場地東西兩側(cè)可根據(jù)本次施工的工程樁持力層狀況及樁底標高與原工程樁的施工記錄進行對比，可基本判斷其是否進入持力層，對已進入持力層（強風(fēng)化層）的樁可不進行處理。對于中部的舊樁可先布置4個地質(zhì)補勘孔，判明強風(fēng)化的層位，與原工程樁的施工記錄進行對比，判斷原工程樁是否進入持力層（強風(fēng)化層），對有疑問的樁再隨機抽取1~2根進行取芯驗證。該工作可在7天內(nèi)完成。
4.2、對本次施工的工程樁按上述方案進行澆筑、處理。處理的程序為①封底→②預(yù)埋管→③澆筑樁身砼→④旋噴處理→⑤樁周注漿。其中①~③工作需7天，間歇一周后可進行④、⑤工作，擬安排2~3套的旋噴設(shè)備，在10~15天內(nèi)完成工作。
4.3、對原工程樁的處理程序為①鉆孔→②樁底注漿處理→③樁周注漿處理。每臺套設(shè)備對一根樁的處理時間約需4天。該工作可與2同時進行。
4.4、加固效果的檢驗。加固后需進行靜載檢測，可在加固完成15天后對加固的樁進行載荷試驗，以確定承載力為驗收和設(shè)計單位提供依據(jù)。對于檢測有兩種方案可選擇。①在加固前先對中部原工程樁已判定未進入設(shè)計持力層的樁選取1根進行靜載試驗，以確定其承載力情況，為后期的加固提供依據(jù)；在加固后將新舊樁基作為一個整體進行隨機取樣進行靜載試驗。②先對新舊工程各取1根進行加固處理，然后對該兩根樁及中部原工程樁已判定未進入設(shè)計持力層的樁選取1根共3根進行靜載試驗，可判定加固效果，以確定后續(xù)的加固工作是否要進行調(diào)整；對驗收試驗因有前期的靜載資料可考慮用高應(yīng)變檢測進行承載力確定。
最終，選取3根工程樁做單樁豎向抗壓靜荷載試驗，確定其單樁豎向抗壓極限承載力。結(jié)果如下表1、圖2。
5、結(jié)論及其它
本工程采用人工挖孔樁與高壓旋噴注漿相結(jié)合的方法，很好地解決了施工場地受限制及水下流泥、塌孔導(dǎo)致人工挖孔困難的問題，達到預(yù)期的目的，與沖鉆孔灌注樁相比，工程提前約一個月，取得了較好的經(jīng)濟效益，積累了技術(shù)經(jīng)驗。
在對因“流泥”引起的空洞進行注漿處理后，減少了后期因土層下陷引起的負摩阻和地基土承載力下降，在樁基承載力有降低的情況下可考慮樁土的共同作用進行驗算；對于局部的樁的樁端落在強風(fēng)化層承載力不一致而產(chǎn)生的變形協(xié)調(diào)可考慮在底板構(gòu)造上采取措施進行調(diào)整
