浅谈人工挖孔桩旋喷注浆加固方案
2011-12-07 来源：中国鸣网
1、工程概况
工程桩为人工挖孔桩，设计桩端持力层为强风化层，原工程桩于94年完工，桩径为φ1200、φ1400和φ2000，承载力设计值分别为5250kN、7770kN和11780kN。本次工程桩设计桩径φ1200，承载力设计值为5250kN。
根据勘察报告，该工程场地地质自上而下分别为：（1）人工填土：层厚2.0~3.2米；（2）第四系滨海相淤泥：层厚0.5~3.85米，第一道粘土：层厚0.6~3.6米；第二道粉质粘土：层厚0.3~2.2米；第三道中砂：层厚0.3~0.7米。（3）砂质粘土：层厚12.2~32.6米。（4）粉质粘土：层厚3.5~9.0米。（5）燕山期花岗岩。
该场地土层自桩顶往下主要为残积粉质粘土，该土层粉质含量高，在挖孔桩过程中易产生“流泥”，目前场内已施工了9口降水井，但因该土层渗透系数小，降水效果不明显，本次施工的41根工程桩除西南侧的11根工程桩已施工至设计持力层，其余30根桩均出现严重的涌泥现象，目前已产生了1000方左右的“流泥”，桩周土体塌空现象严重已无法继续施工，桩底离设计要求的强风化还差2~5米。同时，施工桩长已与原工程桩的桩底标高基本一致，由此可初步判断在目前无法施工的工程桩周边的19根原工程桩的桩端持力层存在疑问。
2、原因分析
该工程施工中产生严重“流泥”的主要原因有以下几点：
2.1、该场地人工挖孔桩施工降水的原因。该工程施工降水在现场已出现“流泥”现象后才进行降水井施工，因降水工作没有提前进行（按一般工程经验应在挖孔前1个月开始降水效果较好），因此降水井的效果不明显。
2.2、根据开挖的土层来看，该场地的残积土主要为细粒花岗岩风化而来，粉质含量高，渗透系数小，因此也造成了降水井效果不明显，开挖中易“流泥”。
2.3、根据与原工程桩的桩底标高对比，目前工程桩的桩底标高与原工程桩的极为一致，也就是说，本次可施工至持力层的桩，原工程桩也可施工到设计标高；本次无法施工至持力层的桩，原工程桩可能在施工目前桩底时也出现了大量的“流泥”，且桩端在该层位就终孔了，因此周边已留下了部分的空洞，在本次施工至该位置后，对原来尚未恢复、处理的土层进行了二次扰动，因此“流泥”现象更为严重。
3、处理措施
鉴于以上的情况，因此应考虑必要的措施进行处理，以保证工程安全、顺利地进行下去，考虑到该工程存在新旧工程桩的问题，我们从新桩和旧桩两个方面来考虑处理方案。
3.1、新施工工程桩的处理方案：
新施工工程桩出现“流泥”问题的桩长基本在桩顶下25米左右，距离持力层（强风化花岗岩）约2~4米，若考虑改变桩型，采用冲钻孔桩则存在工期长、坑底泥浆难以排出、“流泥”段泥浆护壁困难等问题。我们拟采用加固桩端及桩周的方法进行补强加固。
桩端应清除浮泥后立即封底，并预埋套管，套管应从桩底至桩顶，为单重管旋喷桩提供导管，每根桩拟埋设4根。
在桩身砼浇筑完成3天后进行单重管旋喷桩施工。加固的范围为桩底至强风化层之间的土体，旋喷桩控制注浆压力不小于20MPa，旋喷提升速度不大于15cm/min，且在局部位置进行复喷，注浆采用水泥净浆，水灰比为0.5:1。
桩周采用预埋注浆管，对侧壁进行注浆处理，以提高“流泥”段的侧壁摩阻力，并对因“流泥”引起的空洞具有一定的充填作用，以减少后期因土层下陷引起的负摩阻和地基土承载力下降。每根桩内预埋管不少于4根。详见加固平面图。
按上述方法加固后经验算，φ1200桩的单桩极限承载力可达到9000kN以上。
3.2、旧工程桩处理方案
对于旧工程桩拟采用桩底及桩周的分段注浆进行加固。对于φ1200的桩中布置1个孔，桩周布置6个孔；对于φ1400的桩中布置1个孔，桩周布置8个孔；对于φ2000的桩中布置3个孔，桩周布置12个孔。注浆采用分段高压注浆，注浆压力大于2.5MPa，每段注浆高度控制在33cm，桩周的注浆处理范围为桩顶下15m至桩底。
4、加固处理工序
4.1、首先应探明原工程桩的桩端持力层状况及确定应进行加固的旧桩数量及位置。对场地东西两侧可根据本次施工的工程桩持力层状况及桩底标高与原工程桩的施工记录进行对比，可基本判断其是否进入持力层，对已进入持力层（强风化层）的桩可不进行处理。对于中部的旧桩可先布置4个地质补勘孔，判明强风化的层位，与原工程桩的施工记录进行对比，判断原工程桩是否进入持力层（强风化层），对有疑问的桩再随机抽取1~2根进行取芯验证。该工作可在7天内完成。
4.2、对本次施工的工程桩按上述方案进行浇筑、处理。处理的程序为①封底→②预埋管→③浇筑桩身砼→④旋喷处理→⑤桩周注浆。其中①~③工作需7天，间歇一周后可进行④、⑤工作，拟安排2~3套的旋喷设备，在10~15天内完成工作。
4.3、对原工程桩的处理程序为①钻孔→②桩底注浆处理→③桩周注浆处理。每台套设备对一根桩的处理时间约需4天。该工作可与2同时进行。
4.4、加固效果的检验。加固后需进行静载检测，可在加固完成15天后对加固的桩进行载荷试验，以确定承载力为验收和设计单位提供依据。对于检测有两种方案可选择。①在加固前先对中部原工程桩已判定未进入设计持力层的桩选取1根进行静载试验，以确定其承载力情况，为后期的加固提供依据；在加固后将新旧桩基作为一个整体进行随机取样进行静载试验。②先对新旧工程各取1根进行加固处理，然后对该两根桩及中部原工程桩已判定未进入设计持力层的桩选取1根共3根进行静载试验，可判定加固效果，以确定后续的加固工作是否要进行调整；对验收试验因有前期的静载资料可考虑用高应变检测进行承载力确定。
最终，选取3根工程桩做单桩竖向抗压静荷载试验，确定其单桩竖向抗压极限承载力。结果如下表1、图2。
5、结论及其它
本工程采用人工挖孔桩与高压旋喷注浆相结合的方法，很好地解决了施工场地受限制及水下流泥、塌孔导致人工挖孔困难的问题，达到预期的目的，与冲钻孔灌注桩相比，工程提前约一个月，取得了较好的经济效益，积累了技术经验。
在对因“流泥”引起的空洞进行注浆处理后，减少了后期因土层下陷引起的负摩阻和地基土承载力下降，在桩基承载力有降低的情况下可考虑桩土的共同作用进行验算；对于局部的桩的桩端落在强风化层承载力不一致而产生的变形协调可考虑在底板构造上采取措施进行调整
