桥梁桩基注浆加固方法研究

桥梁桩基注浆加固方法研究

陈文杰

佛山市顺德区恒顺交通投资管理公司528303

摘要：本文结合南沙新桥工程实例，对桥梁建设过程中存在桩基存在塌孔、串孔、卡钻等问题，采用注浆加固方法进行处治，处治结果表明该方法提高了桩基的承载力，减少沉降量，有效的防止施工过程中塌孔、串孔、卡钻的现象发生，达到了建设目的。

关键词：桥梁桩基；注浆加固；桩基钻孔

1.工程概况

南沙新桥桥梁全长1680m（不含耳墙），主桥分别有18#、19#、20#墩3个主墩和17#、21#墩2个过渡墩。其中20#墩桩基中的20-3#、20-4#、20-5#桩基存在塌孔、串孔、卡钻等现象，因此，本文将对其注浆加固的施工方法进行探讨。

袖阀管注浆常用于浅部土（砂）层加固，且其操作繁琐，根据近年大量的工程实践，如本工程这种较深的工况，可能存在下管、固管、芯管插拔困难等问题，往往造成加固效果欠佳、工期延误（与本工程条件类似的郑徐高铁徐州绕线段，当时桩基也无法成孔，初始采用袖阀管注浆，操作繁琐、误工、注浆效果不佳，后及时变换为了下行时钢套管分段注浆的方式，加固后成功成孔）。根据本项目施工特点，注浆拟采用下行时分段注浆施工方案，该方案施工效果最好，能相对精确地控制注浆位置，注浆量及加固质量能够保障。

针对20#墩水中桩基复杂多变的地质条件，剩余20-3#、20-4#、20-5#桩基施工工艺流程如下：

帷幕注浆加固20-3#→注浆加固20-4#→注浆加固20-5#桩基→钻进20-3#并灌注完成→钻进20-4#、20-5#桩基并灌注完成。

3.施工方法

3.1注浆钻孔

（1）钻孔布置

每个桩基分别布置注浆孔7个，相对均匀的布置于桩基周边，孔间距2m、距离护筒1m，三个预加固桩基共21个孔。布孔时进行空位放样，并对每个孔位标记标号；钻孔时钻头应对准孔位垂直钻进，以确保钻孔垂直度。

注浆孔平面布置图

（2）钻孔顺序

钻孔施工根据孔深深浅，由浅向深施工，施工的顺序为：2#注浆孔→4#、7#注浆孔→3#、6#注浆孔→1#、5#注浆孔。

（3）孔口套管安装

采用直径φ89mm的地质套管，套管每2m一根，采用丝扣连接。套管安装至孔底深度。套管尾部2m范围内为花管。21个注浆孔套管的总长度约为1257.6m。

3.2注浆作业

（1）注浆加固机理

注浆机理比较常用的有劈裂注浆、压密注浆、渗透注浆，对于土层注浆则以劈裂注浆及压密注浆为主。浆液注入土层，一般先形成浆泡，对土层产生挤压作用，而随着浆泡的增大，对土层产生的挤密应力的增大，则浆液对土层产生劈裂作用，浆液将沿着劈裂形成的裂隙向前扩散，仅在裂隙的近界面产生短距离的渗透现象。

另外根据大量的工程实践在土层注浆的过程中，浆液主要向上扩散，极少向下扩散，所以注浆孔口管必须下放至孔底位置，在孔底注浆，浆液从孔底向上、向周边扩散，单孔向上扩散的距离较大，部分孔浆液可能直接扩散到地面。

（2）施工顺序

注浆作业根据钻孔顺序进行，总体顺序为：2#注浆孔→4#、7#注浆孔→3#、6#注浆孔→1#、5#注浆孔。钻孔及注浆接续分组进行，钻孔及安装孔口管后，则进行注浆作业，然后再钻进下一组注浆孔，再注浆，直至所有孔注浆完成。如果注浆量偏小，跑浆等，则选择性的套孔辅注。

（3）浆液配比

本次注浆选择水泥-水玻璃双液浆。浆液水灰比1：1，施工重量比暂定为水：水泥（细）：水玻璃=10：10：1（质量比），双液注浆。按配合比先将水、水泥在灰浆搅拌机内湿拌以使灰浆均匀。具体浆液配比应根据现场情况，适当调整。

（4）注浆压力

注浆目的层位埋深最大60m左右，双液注浆机理为劈裂，注浆压力需大于砂层最小主应力，即P>60*0.02*0.3+0.5=0.86MPa，注浆终压取0.86Mpa。

①、钻机安装就位后，底座和顶部应平稳，不得产生位移和倾斜。钻机采用吊车就位，就位时护筒上面放置一个十字架（用Φ12钢筋焊接），十字架的中心和桩位中心相吻合，从钻机的成孔中心下垂一个线坠，使线坠的中心和十字架的中心相吻合。就位后检查钻机的成孔中心和桩位中心的偏差，其误差不能大于5cm，使用水平尺和全站仪检查钻机的平整度，根据实际情况进行调整。

②、开始钻进时，先稍提锤，在护筒内打浆，同时开动泥浆泵进行循环，进尺要适当控制，开孔前应在护筒内多加一些粘土块，如土质疏松，还要混入一定数量的小片石，借钻头冲击力把泥膏、石块挤向孔壁，以加固护筒刃脚，在护筒脚部位必须慢速钻进。在护筒底部要将冲程减小，以使底部有较坚实泥浆护壁，如果发现护筒内漏浆时，可提起钻锤，接钢护筒，稳住泥浆后继续钻进。

③、钻进深度超过钻头全高加冲程后，方可进行正常冲击，冲程以0.8m为宜。施工中要均匀地放松钢丝绳的长度，必须勤松绳，每次少松绳，一般在松软土层每次可放松绳5cm～8cm，在密实坚硬土层每次可松绳3cm～5cm。应注意防止松绳过少，形成“打空锤”，使钻机、钻架及钢丝绳受过大意外荷载，遭受损坏。

④、勤清碴，使钻头绳经常冲击新鲜地层。破碎的钻渣部分和泥浆一起被挤进孔壁，大部分靠掏渣筒清除孔外，一般在密实坚硬土层每小时纯钻进小于5cm～10cm、松软地层每小时纯钻进小于15cm～30cm时进行掏渣，或每进尺0.5m～1.0m时掏渣一次，每次掏4～5筒，或掏至泥浆内含渣显著减少、无粗颗粒、相对密度恢复正常为止。在开孔阶段，为使钻渣挤入孔壁，可待钻进4m～5m后再掏渣。掏渣后应及时向孔内添加泥浆或清水以维护水头高度。

⑤、钻进过程中始终保持孔内有1.5～2.0m的水头高度，随时注意护筒泥面标高，及时补给泥浆，保证孔壁压力平衡，防止因水头不够而发生坍孔现象。在钻孔排渣、提钻除土或因故停钻时，应保持孔内具有规定的水位和要求的泥浆相对密度和粘度。处理孔内事故或因故停钻，必须将钻头拔出孔外。整个成孔过程中分班连续作业，专人负责做好记录并观察孔内泥浆面和孔外水位情况，发现异常马上采取措施。

⑥、钻进过程中经常注意土层变化，每进尺2m或在土层变化处捞取样渣，判断土层，记入钻孔记录表并与地质柱状图核对。钻孔距设计标高1.0m时，注意控制钻进速度和深度，防止超钻，并核实地质资料。如果发现实际地质情况与设计提供的资料不符，则马上通知监理工程师汇同设计部门协商解决。

⑦、为防止掉钻头，要求每班检查1-2次钢丝绳、卡扣、滑车、钻头、卷扬机等机具设备，若发现钢丝绳在同一旋距内断丝超过2根，则应予更换，其他机具发现问题应及时处理或更换。施钻过程中，井孔周围切勿放置铁件，以防掉入孔内难以打捞，影响钻进。钻孔应一次成孔，不得中途停顿。如因故障停顿时，钻头应提出孔外，孔口加盖防护。冲孔到设计标高时施工单位要立即检查孔位、孔深、孔径、孔形、斜度，确认满足设计要求后填写钻孔记录表，并报请监理工程师进行终孔检验后，方可进行下道工序。

4.结语

南沙新桥20#墩水中桩基的20-3#、20-4#、20-5#桩基进行注浆加固，大幅度提高了桩基的承载力，减少沉降量，有效的防止施工过程中塌孔、串孔、卡钻的现象发生，达到了建设目的。

参考文献

[1]申俊豪.探索建筑工程灌注桩后注浆施工技术［J］.施工技术.2016（04）.

[2]徐前卫，苏培森等.软土路基沉降病害治理的注浆加固技术及其试验研究[J].土木工程学报.2015（s2）.