布袋注浆成桩处理软土地基施工工艺

关键词：布袋桩 施工工艺

1.前言

布袋注浆成桩法（简称布袋桩）是在土工织物袋中注浆以形成桩，根据具体情况可形成柱状或串珠状。该法由铁道第四勘察设计院，在广深四线研究试验成功，并在中铁三局、华南铁路建设监理公司等单位配合下得到推广应用。该法在提高地基承载力与刚度方面有效好效果，尤其在场地受限或互层状软土地层加固时更灵活发挥其特性。

2.工艺特点

布袋桩是在土工织物袋中注浆，使水泥与其他掺入料全在袋内，硬化后成为桩。

2.1排水作用

布袋系由无纺土工织物做成，可以形成排水通道，当地基土体中存在超孔隙水压力时，土中的水份沿着织物排出，由于孔隙水的消散，加速地基土体的固结。此外，由于土工织物的渗水性，在压力作用下，能将浆液部分水排出，降低土工织物袋内的水灰比，从而加速凝固，得到高密度、高强度的硬化体。

2.2隔离作用

浆液在土工织物袋内，因压力大于袋外周围的压力，土工织物的隔离作用使得浆液得以膨胀，达到压密周围土体的目的，并形成较规则的注浆体。

2.3加筋作用

即便用强度较低的浆液，由于布袋的抗拉强度相对较高，所以起到加筋土体的作用，增加了软土地基的稳定性，提高了地基土刚度和承载力。

3.适用范围

布袋桩可应用于下列领域：

（1）形成复合地基，提高地基承载力，增加地基稳定提高地基刚度，减少地基沉降。（2）与灌注桩等组成地下连续墙，成为防渗帷幕或支挡构筑物。（3）堵塞地下工程中的大面积空洞。（4）特别在场地狭窄，或上有高压线等情况，以及地基加固危及周边建筑物安全时，布袋桩更能显示灵活可控的优点。

4.布袋注浆成桩工艺原理

布袋注浆桩是以土工织物袋和注浆浆液形成似圆柱状硬化体来加固土体的软土地基，是软土分层注浆技术和土工织物综合应用的新技术。采用适当的注浆设备通过注浆管将浆液注入预先埋设于软土中的土工布袋中，当浆液在布袋内的压力大于布袋周围土体的被动土压力时，布袋的隔离作用使得浆液体得以通过膨胀布袋达到压密土体，并形成较规则的圆柱状或葫芦串状注浆体，与周围土体共同形成复合地基，达到加固软土地基和提高地基土承载力及复合模量的目的。

注浆浆液为水、三乙醇胺、粉煤灰（或细砂）、水泥等组成，轴心抗压强度设计值：fcu＝2.4MPa。

5.施工工艺

5.1施工准备

（1）拆除地面建筑物，平整场地，做好施工围挡。（2）采用测量仪器，根据设计要求放好孔位。（3）接好供水排水系统，建好放水泥等材料的料库。（4）如周边有建筑物时，应布置监控系统。

5.2钻孔就位、钻进及设备进场

（1）可用普通地质钻机，保持机身水平，钻孔倾斜度小于1％。（2）开孔直径 ≥ 91mm，钻进时一般清水循环，对于易坍孔地层改用泥浆循环。钻孔深度为地基处理要求深或防渗设计深度，以及堵洞设计深。（3）为保证成孔后的孔壁，必须在成孔后灌入护壁泥浆，护壁泥浆灌入量应以溢出孔口为标准。

5.3套袋管制做

（1）根据设计孔深，配备塑料单向PVC管。（2）土工织物袋选用Φ200～400mm卷筒型，一般选用单位面积230kg/m2，CRB顶破强度≥5.5KN，等效孔径O90 0.07～0.5mm，撕裂强度≥0.9KN，渗透系数K＝1×10-2～10-3cm/s。（3）将略长于塑料花管长的土工织物袋套在管外，两端用铅丝扎紧，以保证注浆袋内的浆液不从两端溢出。（4）每隔30～50cm用铅丝或牛筋扣扎紧。

5.4安放套袋管

将制做好的套袋管，由钻机起吊放入钻孔内。如因坍孔或孔底有沉积物，则清孔后后重放。

5.5注浆

（1）注浆宜采用普通硅酸盐水泥，标号不低于PO32.5，所用水泥各项测试技术指标应符合现行国家标准，并附有质量保证书及出厂验收报告单。注浆用水泥应保持新鲜，受潮结块、颗粒大于0.5mm者不得使用。（2）粉煤灰应磨细颗粒小于0.5mm，与水泥配比量应根据设计要求而定。（3）防止浆液过早分离及沉淀，搅拌时加入适量膨润土。其加入量一般不宜大于主料（水泥+粉煤灰）的5％。（4）注浆用水应是可饮用的河水，井水及其他清洁水。（5）浆液基本性能应达到：黏度30″～35″，比重1.4～1.5，析水率＜3％

5.6施工监测及质量检查

（1）在既有构筑物附近进行布袋注浆成桩施工时，应加强对既有构筑物的变形监测，确保周边构筑物的使用安全；

（2）布袋注浆成桩施工完成后应进行质量检查，按照设计文件要求的检测项目和频次进行。

6.质量控制要点

（1）钻孔倾斜度严格控制在1.0％以内，防止孔较深及桩密度大时，钻探损坏相邻已成桩。（2）钻孔时应根据地层情况，采用泥浆护壁，防止塌孔、缩孔、影响成桩质量。（3）严格控制孔深，沉渣厚度，泥浆排放量。（4）控制PVC管、布袋、水泥等材料质量，保证水泥浆的配比及搅拌质量。（5）应贯彻“快下管，早注浆”的原则，确保成桩效果。（6）注浆过程中，应严格控制注浆压力及进浆速度，切忌过快。

7.工程实例

广州至深圳准高速铁路，在既有Ⅰ、Ⅱ线与Ⅲ线之间，5m～15m宽的场地修建第Ⅳ线，地基为深约20m的淤泥质粘土，地段长2Km，路基高5m，因工后沉降要求地基必须加固处理。因上有接触网无法采用搅拌桩，而旋喷桩压力过大危及Ⅱ线与Ⅲ线（Ⅲ线为桥）的安全。曾有建桥通过的想法。后经研究决定采用布袋桩加固，以路堤通过。

此工程由铁道第四勘察设计院设计，并作现场试验与指导，中铁三局施工，华南铁路建设监理公司监理。工程完成布袋桩18042根，共292634延米。经广东省监督检测总站进行载荷试验，所抽样的桩均达到设计强度，成桩质量优良。