1、房屋建筑高填方区桩基旋挖成孔帷幕注浆施工技术中图分类号： TU74 文献标识码：A 一、前言 房屋建筑高填方区桩基旋挖成孔帷幕注浆施工工法是在填方区域利用注浆在松散土体中形成固结帷幕实现旋挖成孔能够产生稳定护壁的工艺，为桩基施工地基处理新工艺。该工艺在贵州轻工职业学院教学一组团工程桩基施工中得到成功实践，有效解决了高填方区机械成孔灌注桩施工难度大、成本高、工期长等问题，为回填及岩溶发育地区桩基施工提供了宝贵经验，同时也突破了建筑物选址的局限性，推广应用前景广泛。 二、技术特点 与传统的冲击成孔、换填地基及回填素砼二次钻进等高填方区建筑地基处理方法相比，本工艺具有以下主要特点： 高效节约工期。本
2、工艺操作简单、用时少、施工作业区范围较小，注浆完成三天后即可进行钻孔施工，经试验测算较回填素砼二次钻进方法提高功效 63.9%。 经济实用。本工艺设备简单、量少，用工节约，经测算桩基每 m3 成孔相对于传统工艺可节约 41.53 元。 工艺简单、易操作。本工艺工序少、操作简单，试验检测方便易行，对操作人员及设备要求不高。 安全风险小、质量好。本工艺操作设备小、人员少，无较大风险源，并能保证后续旋挖钻孔过程中不发生埋钻及钻机侧翻的事故，安全系数极高；经试验验证本工艺对松散高填方区地基固结效果极佳，在实施后的地基旋挖钻孔操作顺利，形成护壁规则、稳定，经桩基填芯施工后统计分析，通过帷幕注浆后挖成的桩
3、孔砼填芯充盈系数小于 1.2。 环保及社会效益显著。比较传统工艺，本工艺施工过程无扬尘、废水排放、超标噪音污染，也不会破坏原有地貌，基本不影响施工场区规划和布置。此外，本工艺的成功实践丰富了现有桩基施工经验，为相邻工程项目高填方地基处理提供理想的参考方案。 因本工艺具有以上特点，其推广发展前景广阔，不仅适用于高填方区建筑地基处理，同时必将在人工湖填方堤岸稳固、决口河道应急防洪堤坝二次稳固等工程领域中得到实践和应用。 三、适用范围 该技术主要适用于各种回填区及岩溶区桩基旋挖成孔地基处理，施工时气温不易低于零摄氏度，地下水位不易过高，富水场区需有排水通道，连续暴雨天气不易施工。 工艺原理 1、帷幕
4、注浆施工方案 (1) 区域划分 根据地勘报告显示地质情况的不同及设计桩基分布情况，将施工区域划分为若干区域，依次编号，区域划分时应考虑施工的顺序及钻机的操作面，不易过大或过小。 (2) 制定注浆方案 以施工先后顺序依次对各区域的回填深度、回填料构成、孔隙率及沉降时间等地质情况参数做详细统计，根据孔隙率大小、回填料粒径大小及松散情况等确定区域注浆点数量及是否需要先注泥浆填充，详细制定每块区域相应的注浆方案。 (3) 方案实施方法 钻孔即可利用原有地勘钻孔也可重新打孔，钻孔的注浆方式有两种：前进式注浆和后退式注浆。为使浆液在岩层裂隙中均匀扩散，保证注浆质量，提高注浆堵水率，对于单个注浆钻孔宜采用分
5、段注浆方式。注浆段分段长度根据土体孔隙率和涌水量大小而定。为实现分段注浆，可采用分段前进式注浆或后退式注浆两种方式。分段前进式注浆宜用于孔隙率大、土体松散的区域，其优点是堵水效果好，缺点是注浆钻孔钻进重复，工程量较大；后退式注浆宜用于孔隙率小的区域， 其优点是注浆钻孔无重复钻进，工程量相对较小。根据工程实践，超前预注浆方式与段长可参考表 1（注浆方式与分段长选用表）适当选择。 表 1.注浆方式与分段长选用表 孔隙率大小及岩层裂隙程度 注浆方式 注浆分段段长（m） 大、发育 分段前进式 510 较大、较发育 分段前进式 1015 较小、不够发育 后退式 小、不发育 后退式 根据本工程特点，采取分
6、段前进式注浆，分段长度 10m。 浆液扩散半径与注浆孔布置、扩散半径、水压、裂隙宽度、水的渗透系数及注浆压力有关，同时注浆质量要求在规定的注浆范围内以不出现空白区为原则，针对现场的实际情况，我们确定单孔注浆有效扩散半径为 1.5m。注浆开孔不小于 108mm，终孔不小于 90mm。 (4) 注浆量的计算 浆液的扩散半径与回填土孔隙率很难精密确定，注浆量的估算按下式进行： Q=An（1+） 式中：Q总注浆量，m3； A围围岩体积，m3； n回填土空隙率，； 浆液充填系数（0.70.9） ； 注浆材料损耗系数。 设计中：n（1+）统称为充填率，充填率见表 2.（填充率选用表）。 表 2.充填率选用
7、表 序号 回填土地质条件 充填率 备注 1 孔隙率小、围岩裂隙带 23 2 孔隙率较大小、围岩断层破碎带 510 3 孔隙率大、溶洞及岩溶发育带 2030 (5) 注浆压力的选定 根据注浆处地层深度计算： P=KH 式中：P-设计注浆压力（终压值） （MPa） ； H注浆处深度（m） ； K由注浆深度确定的压力系数，取 0.023。 根据注浆处地层深度计算，已知需注浆回填深度最深为 20.1 米，注浆深度按 20.1 米计算，P=KH=0.02320.1=0.463MPa。注浆终压为注浆压力的 1.051.2 倍。因此注浆终压力定为 0.490.56MPa。 施工工艺流程及操作要点 1、帷幕注
8、浆施工工艺流程 开孔(孔口管安装)钻孔下栓塞钻孔清洗简易压水试验 灌浆(变换水灰比、压力、浆材等)闭浆封孔拔管。 2、施工要点 水泥浆水灰比的确定：注浆水泥采用 PO32.5 水泥，水灰比为0.8:1-1:1（根据施工情况调整） 。 注浆胶凝时间的确定：根据压水试验确定。如进浆量大于 300(l/min)，泵压力长时间不升高，凝胶时间选用 12 分钟：如进浆量在 100-300(l/min)，泵压力稳定上升，凝胶时间选用 34 分钟， 如进浆量小于 100(lmin） ，泵压力升高较快，凝胶时间选用 56 分钟，凝胶时间通过外加剂调节，外加剂采用水玻璃，按水泥浆：水玻璃=1：0.11：0.05
9、 配制。 六、材料与设备 本工艺根据工程任务，为了提高劳动生产率和保证施工质量，选用2 台 SH-30 钻机及 2 台国产二三三厂生产的 XU-200A 型钻机，该钻机最大钻进深度可达 200 米。灌浆机械采用钻机的卷扬提升降装置，用以升降孔内的射浆管、双管、栓塞等。孔内采用循环式双管，用橡皮塞将孔内阻塞成灌浆段。制浆用 JZ350 叶片式搅拌机，送浆采用 BW150 型泥浆泵输送。 七、质量控制 本项目研究主要依据以下标准执行： 岩土工程勘察报告 ； 建筑桩基技术规范 （JGJ94-2008） ； 建筑岩土工程技术规范 （DB22/46-2004） ； 建筑地基基础设计规范 （DB22/45
10、-2004） ； 严格执行建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB50202-2002） ，待注浆完毕达到各项测试标准后，旋挖钻机换用钻头环刀逐步向下挖进，形成完整护壁，挖至持力层使沉渣厚度和持力层等各项指标达到设计要求。此外，通过以下检测方法对注浆效果进行检查： （1）帷幕灌浆过程质量检查实行三检制，并由监理人进行抽检。 （2）帷幕灌浆最终质量检查以检查孔的五点法压水试验成果资料为主，并结合对施工纪录、成果资料、钻孔取芯和检验测试成果的分析进行综合评定。 （3）帷幕灌浆检查孔的数量为灌浆孔数的 10%，每个单元工程内或沿帷幕轴线每 20m 左右，至少有一个检查孔。 （4）检查孔压水试验在该部位
11、灌浆结束 14d 后进行，灌浆结束后，及时将有关资料提交监理人，由监理人拟定检查孔位置。 （5）帷幕灌浆质量合格标准 检查孔接触段及其上下两段，其透水率应 100%满足设计规定，其余各段的合格率不小于 90%。不合格试段的透水率不超过设计规定的150%，且不集中，灌浆质量可认为合格。 （6）帷幕灌浆检查孔在压水试验结束后按监理人指示进行灌浆和封孔。 （7）封孔质量检查：先导孔、帷幕灌浆孔灌浆封孔结束后，逐孔检查灌浆孔封孔效果，并根据监理人指示，进行钻孔抽样检查。 八、安全措施 本工艺主要依据建筑施工企业安全生产管理规范（GB50656-2011）执行，在高填方区回填物主要为大体积块石且无粘土固
12、结、结构松散，在旋挖成孔施工中易发生塌方、塌孔和埋钻等不良情况，开孔处易出现大面积坍塌，需做好临边防护措施，及时外运残土，夜间施工注意照明，机械作业须有指挥。对班组进行安全交底，严格执行三级交底制度。 环保措施 本工艺主要贯彻中华人民共和国环境噪声污染防治法 、施工地扬尘污染防治管理办法，对外运土石方必须覆盖，水泥运输和使用注意防尘，进出车辆需冲洗上路，夜间施工严格遵守减噪规定。施工前需对施工区域周边勘察，若有河流、农田等不能被污染的环境，需做好防渗措施。 十、效益分析 1、工期 以贵州轻工职业技术学院施工一组团项目为例，本工程共有桩基 432根，其中位于高填方区桩基 347 根。施工开始时，
13、采用常规的回填混凝土、二次钻进及加设钢护筒方案处理地基，配合高填方区机械钻孔地基施工，四台钻机施工 43 天工共完成桩基成孔 98 根（平均孔深 15.7 米） ，功效为 0.57 根/台.天，工期较计划工期延误 26 天；后采用帷幕注浆方案处理地基后，四台钻机施工 38 天完成桩基成孔 249 根（平均孔深 15.7米） ，功效为 1.64 根/台.天，工期较计划工期节省 4 天。 2、处理成本 由于场地回填料为粒径大小不一的块石掺杂少量粘土、回填深度普遍较大，机械钻孔施工过程中难以形成稳定的护壁，且需多次处理才能成孔。以常规处理方案钻孔施工的 30 工作日完成设计工程数量与实际工程数量，经
14、统计如表 5（常规处理方案钻孔施工工程数量对照表） ，按全费用综合单价核算常规处理成本达 795.25 元/m。 3、注浆施工效果 后期本工程按照专家论证会结果，对剩余的桩基采用单孔帷幕注浆的方案进行了不良地质的处理。确保了工期满足施工计划的要求，同时通过对水灰比、注浆胶凝时间、注浆压力值的调节，使单孔注浆量可控。结合注浆后旋挖钻孔施工情况，达到预期效果。 4、方案对比分析 根据采用的常规处理方式及帷幕注浆处理方式可将不良地质旋挖钻孔施工地质处理分为被动处理和主动处理。被动处理（常规处理） ，即在旋挖成孔灌注桩钻进过程中，针对出现的问题，采用相对应的补救措施进行处理；主动防治（帷幕注浆） ，针
15、对特殊的地质情况，在事先便予以治理。现在针对这两种处理方式进行经济对比分析： （1）被动处理 直接处理费用 按设计工程数量测算桩基单方处理直接费用为 795.25 元。 间接费用（施工降效） 经统计常规处理的 30 个工作日场内正常运转设备数量（扣除正常设备维修保养） ，实际旋挖钻施工 139 台天。 按设备运行状态及施工工效，每天每台完成 90 延米进尺（按 1m 桩径计算） ，1m 桩径投标综合单价为 737.44 元/m 即 939.14 元/m3，同时考虑不良地质施工难度较大，允许降效 30%，其理论延米为： 90*139*3.14*0.5*0.5*0.7=6874.25m3； 实际完
16、成 4089.16m3， 每方施工降效损失为： （6874.25-4089.16）/0.785*939.14/4089.16=814.83 元。 被动处理总费用 被动处理每方费用为：795.25+814.83=1610.08 元。 被动处理施工工效 根据被动处理的处理措施：a、回填后二次钻进（塌孔或补勘） ，需增加钻机施工台班；b、回填低标号混凝土后，需增加混凝土运输、浇筑、凝结时间及钻机二次钻进施工台班；c、钢护筒跟进，需增加钢护筒埋设时间。根据理论完成方量与实际完成方量的对比，直接降效比例为：（6874.25-4089.16）/6874.25=40.52%。 （2）主动防治 注浆量计算 根据 3.2.2.1 关于注浆量计算公式： Q=An（1+） a、A-注浆范围围岩体积。 b、n（1+）统称为充填率，充填率实际帷幕注浆施工结果为27.85%。 主动防治处理费用 经对剩余桩基不同桩径单方注浆费用加权平均，其处理费用为836.78 元/m3。 主动防治处理施工工效 采用主动防治（注浆施工工艺） ，注浆可与旋挖成孔灌注桩施工平行交叉做业，不对旋挖成孔的效率造成影响。
