浅论化学灌浆在桥梁挖孔桩施工中的应用

摘要：文章论述了在挖孔桩施工中遇到对大挖孔桩流砂，涌水现象后采用化学注浆的围幕上水方法，并对注浆孔径布置、孔深、浆液配制、管道埋设、注浆施工等问题进行了总结和探讨。

关键词：化学灌浆 涌水流砂止水

Abstract: the article discusses the excavated pile encountered in the construction of the big dig-hole pile of sand flow, water gushing phenomenon of the chemical grouting after the curtain sheung shui methods, and grouting aperture layout, hole deep, slurry preparation, pipe embedment, injection construction are summarized and discussed.

Keywords: chemical grouting poured water flow of water stop sand

中图分类号： U445.55+2 文献标识码： A 文章编号：

1、工程概况

某高速公路大桥Z13号桩基设计为挖孔桩，桩径φ1.5米，桩长30米多，因为环保及交通要求，该桩不适宜作钻孔桩施工，但因该桩埋置较深（低于地下水位约16米，地下水位线为地面以下20米），地质情况复杂，在持之以挖至28.5米时，将孔桩的溶洞盖掀开，涌水、涌砂现象十分严重，采用3米大功率潜水泵勉强抽干水，但流砂量较大，基本与开挖提升至孔外的速度相当，帮挖孔桩施工进度十分缓慢，且随着深度的加深，地下水更加丰富，已达到无法正常开挖的局面，增加抽水机又会导致井下工作而过水而无法工作，并且施工人员的安全也得不到很好的保证，因此，如何确保安全顺利挖至设计标高并浇注砼成了当时施工中急需解决的技术难题。

方案选择：按规范规定，挖孔桩仅适宜于孔深小于20米，无水或少水的地质环境，但因该桩基处于居民区旁边，采用钻孔桩施工除了环境污染不允许外，噪音较大也是一个重要因素，因此经业主，监理及设计，施工单位研究，一致决定采用化学灌浆止水的方法：即通过化学灌浆在孔桩周围及底部形成围幕，从而达到止水、止流砂能顺利进行在地下水位线下进行干孔挖孔桩施工的目的。

2、注浆方案的设计

2.1注浆方案的原理

注浆方案的原理是先探明注浆位置的地质情况，确定注浆的深度，然后通过管道将水泥浆和化学液压至注浆处，使两液在该处汇合，其中水泥浆作为压浆的主体，化学液作为压浆的介质，使水泥浆在规定的时间内迅速凝固为胶凝状的固体，并在外力（压浆机压力）的推动下挤填至基础下的溶洞溶槽及破碎层，并在不断的外力作用下挤压紧密，在达到一定压力后达到了止水的紧密情况，待胶凝物达到一定强度后就达到了止水的目的。

2.2浆液的选择和配制

化学注浆一般也叫双液注浆，一种浆液为水泥浆，一种为化学液体，化学液体一般采用水玻璃相遇后在水中迅速凝固，凝胶时间可在几秒至几分钟内准确控制，结石率高达95%以上，且结石强度高，浆液无毒不影响下一步的挖孔施工，对地下水无污染。

因为仅对孔桩周围小范围进行压浆加固，因此注浆的凝因时间一般控制在10秒以内，根据多次试验，水泥浆采用932.5MP普通硅酸盐水泥，水灰比为0.7∶1，水玻璃选用中性水玻璃，水玻璃与水进行0.5∶1稀释，水玻璃浆与水泥浆按0.3∶1进行配置，并根据实际情况适当调整。

2.3注浆孔的布设及管道的安装

压浆孔的布置一边在孔桩周围离开孔壁约50cm平均布设4个注浆孔，在孔中心布一注浆孔共计5个注浆孔，注浆孔采用φ100钻机钻孔，注浆孔同时也作为探明孔桩周围及孔底地质条件之用，根据探明的地质条件确定注浆深度，一般应于设计孔桩底1至1.5米，以确定注浆的效果，向上应高于地下水位1.0米以上，压浆孔钻成后立即安装注浆管，先是安装一根内径φ40mm的无缝钢管，并在其中套进一根φ15mm的钢管，外侧钢管压注水泥浆，内侧压注水水泥浆，两侧在孔底相遇，并在钢管上作好长度标记，管上安装一个三角架，上设倒链葫芦，作为提升压浆管之用。

2.4压浆

注浆管道成一根后应立即进行注浆作业，注浆前应先用河砂将原已开挖的孔桩进行回填，这主要是防止浆液涌进孔内千万不必要的浪费和增加以后开挖的难度。资金积累工作作好后即可按设计的配合比进行压浆，压浆量的多少主要是以压浆的压力作为控制，因为随着压浆后浆液的与密实，压力会变得越来越大，从而可以从压力表上反映出压浆的效果，本工程中地下水压为1.6MPa，以三倍地下水压作为控制压力，即以5.0Mpa作为杖浆达到要求的标记，当注浆压力达到5 Mpa时，对注浆管进行提拔，拔上一段距离后（一般为1米左右）再进行注浆，或一边拔一边注浆，并记录注浆的压力变化情况，提管压浆过程中随着上面水压的减小，注浆的压力可适当减小，最后以3.0 Mpa的压力作为最终的压力控制。当压浆时压力一直无法上来时，青蛙遇上较大的溶洞，此时为了节省压浆量，造成不必要的浪费，可以暂停压浆。停下时先停止压注水玻璃液，最后才停止压注水泥浆，并用清水进行清管，待一定时间所压注的混合液有一定强度后再进行压注，这样先前压注的水泥－水玻璃胶凝物就达到防止胶液无限扩散的作用。待到压力上来后提升压浆管至设计高度。

第一根管压浆完成后再进行第有压压浆管的钻孔，根据钻孔取芯可知第一根注浆管的注浆效果。若在溶洞区或破碎层段附近的注浆管注完浆后没有影响到该处，则布孔应相对加密，反之可适当放宽。注浆孔及管道布设好后重复上一根管道的注浆工作。

2.5孔桩开挖

压浆的同时取样作试件，孔桩压浆完毕，待计划体制强 度大于5Mpa以上时即可对孔桩进行开挖。因孔桩基本上处于溶洞区或破碎地段，经压浆后强度大大增加，开挖进最好用风镐开挖，遇到大块岩石时应用小药量进行爆破。不可贪图快而使用大药量，这样很容易对压浆固结部分振动开裂，从而使止水效果降低。因为溶洞溶槽间的填充胶凝体与岩层的结合是比较薄弱的，振动开裂后就等于形成了新的破碎带，地下水就会通过裂隙渗透进来。这样又得重新注浆才能达到效果。

3、注浆效果及经验总结

通过对某高速公路大桥Z13号桩基的双液化学注浆，对溶洞溶槽的填堵起到了很好作用。注浆完成后在对孔桩的开挖过程中基本上达到干孔作业目标。该桩在灌浆完成一个月内就开挖到了设计标高并成功浇注砼完毕。该大桥工程在后来的施工中对D7、Z15两组桩基亦由于类似的地质情况而采取双液化学灌浆止水，同样达到了比较好的效果。

但是，双液注浆并不是对每一个涌水、流砂较低大的孔桩都适用，在粉砂层段及溶洞溶槽填充物较紧密的地质地段，注浆并不十分理想，在该高速公路大桥Z15号桩基中就遇到该问题，溶洞填充物为粉砂状物质，非常紧密，浆液压进量较少，在开挖过程中出现反复漏水、涌砂的现象，需多次压注才最终达到止水的目的。因此类似该种地质情况的挖孔桩止水效果的好坏是值得我们认真探讨的技术问题。

参考文献：

[1]交通部第一公路工程局，公路施工手册（桥涵）［M］，北京：人民交通出版社，2000.

[2]JTJ041—2000公路桥涵施工技术规范［S］，北京：人民交通出版社.

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。