46袖阀管注浆技术在灰岩地层中的应用

袖阀管注浆技术在灰岩地层中的应用

靳孟礼 段宗智 秦 凯

（1.河北邑佳工程检测有限公司 石家庄 050000 2.石家庄市勘察测绘设计研究院石家庄 050000

3. 广州中煤江南基础工程公司广东 广州 510440）

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摘 要：通过工程实例，介绍袖阀管注浆技术的施工工艺、质量控制，及在灰岩地区预应力管桩基础施工中所起的作用。

关键词：灰岩 静压桩 袖阀管 注浆 断桩

富力桃园是广州市的一个高级住宅小区，由多座26~28层的住宅楼及相应配套的低层楼房组成。会所是其中一个地上4层、1层地下室的拟建物。 1

工程地质概况

根据地质勘察报告，场地的土层自上而下为：

①人工填土:结构松散，由碎石、块石、砼等建筑垃圾及混粘性土、砂等回填而成，层厚约2m；

②淤泥质土:流塑，层厚约1.60m； ③粉细砂:松散，层厚约4.40m； ④中粗砂，稍密,层厚3.40m； ⑤粉质粘土，可塑，层厚约7.10m； ⑥粉质粘土，软塑，层厚约6.60m； ⑦石炭系灰岩，岩面埋深在14.20m~47.70m,岩层界面高差起伏大,方解石脉、溶蚀裂隙、构造裂隙发育，勘探钻孔见溶洞率为92%，最多见八层溶洞，属可溶性岩石。 场区地下水类型属微承压水，补给来源主要为大气降水、砂层和溶洞、溶隙的侧向迳流。 2

工程设计概况

本工程的基础类型设计为静压桩基础, 管

桩桩端支承并嵌固于石炭系基岩。管桩为A型，外径为500mm，壁厚100mm，单桩承载力设计值1500KN，终压力为3500KN。

由于场地基岩属可溶性岩石,溶蚀裂隙、构造裂隙相当发育，溶洞发育率相当高。为了保证地基及桩端下卧持力层的稳定性，切断溶洞与地下水的联系，使溶洞的空腔填充密实，且充填物能够与周围环境固结成为一个具有一定强度的整体，建设单位和设计单位要求在静压桩施工完后，对静压桩承台范围基岩面以下5m内的软弱夹层（溶洞）采用袖阀管注浆和双液注浆相结合的方法进行处理，要求经处理后的充填物强度标准贯入试验击数≥15击。 3

施工中出现的问题及原因分析

开始施工一周内，共压入21条桩，其中符合设计要求的10根，不符合设计要求（断桩）的11根，断桩率高达52%，，极大地增加了工程成本。现场测试表明，有10条桩的断桩位置在基岩岩面处，1条桩的断桩位置在岩面下第1层溶洞底板处，断桩压力为1000KN~1200KN。

经过设计单位、建设单位、施工单位等部门的综合分析，一致认为断桩率极高的原因是灰岩受风化作用、溶蚀作用（侧作用、下蚀），特别

是岩溶水下蚀作用的综合影响，导致岩层顶面高差起伏突变，发育有溶洞与高倾角裂隙。预应力管桩在施工过程中，当桩尖接触到基岩岩面，在一定压力下，桩尖产生滑移，从而导致管桩折断。

4 采取的措施

为了保证桩基础的顺利施工，设计单位对原

设计进行了如下修改补充：

① 调整施工顺序：先进行注浆处理，后施

工预应力管桩。

② 调整注浆处理的深度范围：增加对基岩

岩面以上3m土层的处理，重点是基岩岩面以上50cm。目的是整平灰岩岩面，提高土层载承力，给管桩桩尖一个平整的受力面；提高土层对管桩的握裹力，提高桩尖产生滑移时的桩机压力？。 ③ 在满足上层建筑需要的前提下，降低终

压力到2500KN。

④将管桩的类型由Φ500A型改为Φ500AB型（管桩的抗弯裂矩提高22.2%，即由99.0KN.m提高到121.0KN.m；管桩的极限弯矩提高35.13%，即由148.0KN.m提高到200.0KN.m）。

在以上几项措施中，注浆处理的效果是关键，是桩基础顺利施工的前提条件。 5

注浆施工的工艺流程和质量控制要点 注浆施工的工艺流程可分为:注浆孔成孔、浇注套壳料、下袖阀管及固管止浆、注浆等步骤。

5.1 注浆孔成孔：注浆钻孔根据桩基础承台的大小布置1~2个钻孔。1~4根桩的承台，在承台中心布置1个钻孔；4~6根桩的承台布置2个钻孔。成孔过程中要弄清楚灰岩岩

面的埋深、溶洞的顶底板及洞体的发育情况、充填情况，保证钻孔的垂直度偏差不大于1.5%。

管桩注浆钻孔50010001000500750750注浆钻孔布置示意图

5.2 浇注套壳料

在注浆段范围内要浇注套壳料（套壳料为粘土水泥浆，配合比为水泥：粘土：水＝1：1.50：1.88），用来防止袖阀注浆管在注浆过程中变形、变位或损坏，并能通过水泥浆。要求套壳料收缩性小，脆性较高，早期强度高。套壳料的耗损、扩散系数取1.3。套壳料浇注方法：将钻杆下到孔底，用泥浆泵将拌好的套壳料经钻杆注入孔内直至注浆段高度以上0.2m处为止。

5.3 下袖阀管及固管止浆

袖阀管分花管和实管两部分，根据注浆段高度配备花管，下管时管内灌入清水克服浮力，使花管下至孔底，占据注浆段；处理段顶界以上至地面为实管，实管要高出地面一定高度，尽量使袖阀管垂直居于孔中心。在袖阀管与孔壁之间的空隙中下入?\钢管至套壳料顶面(待加固地质体顶界位置)，从?\钢管中注入配置好的浆液直至孔口返出，孔口浆面下沉后应多次回灌，保证固管止浆效果。浆液配合比为水：水泥=1：1.50。固管止浆的目的是为防止浆液在注浆过程中沿袖阀管管壁上流。

保护帽接注浆泵袖阀管揭去保护帽 泥浆地表泥浆钢管或钻杆固管止浆液非加固段开环套壳料待加固段橡皮袖阀浆液扩散(1) 泥浆护壁成孔(2) 浇注套壳料(3) 下袖阀管及固管止浆(4) 注 浆图2 袖阀管注浆工艺施工工序 6 注浆处理的效果 5.4 注浆：根据成孔的先后顺序，待套壳料具有一定强度后（一般为3天），将4分带双塞的注浆钢管从袖阀管中下到注浆位置，自下而上分段注浆，分段长20~30cm。浆液配合比（重量比）：水泥：水=1：1，水玻璃(水玻璃的波美度为38度)：水泥浆液（体积比）=0.3~0.4，浆液的凝胶时间为1min；注浆速度：处理体底部和顶部注浆速度为15~20L/min，其它位置为20~30L/min；注浆采用定量分次注浆的方法，每分段注浆量为1~1.3m；注浆次数：由于袖阀 注浆一次性注浆难以均匀，所以施工时，一般应分2~4次进行，具体次数和分段注浆量根据注 浆压力的反应确定；终灌标准：保证地面不产生裂缝和隆起，在0.6~0.8MPa的注浆压力下，泵量<1~2L/min，稳压15min。在注浆过程中，对处理体的顶底部和基岩岩面以上50cm要加大注浆量，以确保该部位的密实程度。

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注浆处理施工结束后7天，对所处理的部位进行了标准贯入试验检测，结果显示所处理部位的标准贯入试验击数均大于23击。随后施工静压预应力管桩共680根，断桩23根，断桩率为3.38%，任意选取5条桩做载荷试验，全部符合设计要求。 7

结语

此次注浆处理是针对静压桩承台范围，所以采用了双液注浆工艺，在注浆材料中加入了水玻璃，目的是水泥浆液初凝后，在一定压力下即会重新开辟新的注浆通道，从而保证静压桩承台范围内浆液均匀。注浆施工既要保证水泥浆液的速凝效果，又要保证水泥浆液的强度，本工程通过多次现场试验确定了水玻璃与水泥浆液的体积比为0.3~0.4，浆液的凝胶时间为1min，单孔的注浆半径控制在1m范围。

由于水玻璃的速凝作用，使水泥浆液在压力作用下，充分的压密、劈裂静压桩承台范围内的被处理土体，挤出土体中的气体和水，并形成树枝状、叶面状等的水泥结块，使处理体达到填充密实的效果，从而提高了桩端下卧持力层的稳定性，提高了处理体的承载力。

作者简介：

靳孟礼（1972-），男，石家庄人，1995年毕业于西安矿业学院水文地质与工程地质专业，注册岩土工程师，从事岩土工程工作。联系电话：13180049940

段宗智（1970-），男，石家庄人，1994年毕业于长春地质学院地质专业，高级工程师，从事岩土工程工作。

秦凯（1972-），男，陕西宝鸡人，1995年毕业于西安矿业学院水文地质与工程地质专业，工程师，从事地基与基础工程工作。

审核意见：12日通话：持力层面找平，不见得要入岩；少拔管工序；桩长不可能这么长；作者对这套工序不太熟。

本文对于注浆来说，工法较好，但在文章组织上缺少的内容很多，有些问题没有叙述清楚，对于四层，一层地下室的建筑，不一定要花费如此大的精力和财力非用管桩施工，管桩施工也是有一定的局限性的，但作为一种方法作者对袖管压浆工艺了解的不是太多，所阐述的施工工艺不是太具体、详细。管桩的桩长是如何确定的，如按文章所述，则桩的长度相差很大33米（14-47米）；有必要作这么深吗？如何加固基岩顶部的土体和回填固结石灰岩中的溶洞，使其近似达到一个相对整平，且较为密室的固结体，以提高桩端承载力，应该是文章的一方面的重点，应着重阐述注浆的目的、工艺、要求、效果对比及针对性地具体措施，从而达到管桩施工的目的及效果，最好要有数据（如桩长原桩长、现在桩长，加固后的效果，设计变更压桩压力的原因，最终达到的目的或效果），要图文并茂。修改重新编写后可以发表。

吴德明

2009年6月12日

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/9dsv.html