范延轲

1 工程简介

黄冈市巴河特大桥全长1500m，布孔为20×40m+（70+120+70）m+4×38m+（33+50+33）m+5×33m。主桥（70+120+70）m刚构连续梁跨越巴河，桥面宽度34.5m，其中21#、22#为本桥主墩，采用“先堰后桩”方式施工，即先施工矩形双壁钢套箱围堰，后施工桥梁桩基。主墩间为Ⅲ级通航。

21#、22#主墩，桩径Ф2.0m、桩长69m、每墩左右幅共布置桩基18根。施工钢平台标高为21.5m，河床标高为+0.000m，围堰底标高为-7.5m，钢围堰顶部标高+15.951m，水位线标高为+12.200～+22.000m。自施工钢平台至设计桩底约94m。

1.1 地质条件

21号墩所处岩土层地质特征如下：

①-4中砂（Q4a1）：灰黄色，湿，稍密状，主要成分石英及长石，采取率40%。

①-5中砂（Q4a1）：灰黄色，湿，中密状，主要成分石英及长石，采取率45%。

①-6粗砂（Q4a1）：上部灰黄色，底部浅灰色，湿，稍密状，主要成分石英及长石，采取率40%。

①-7粗砂（Q4a1）：上部灰黄色，底部浅灰色，湿，中密状，主要成分石英及长石，采取率45%。

③-1构造角砾岩（泥质胶结）：灰褐色，母岩较杂，主要为绢云母绿泥石片岩、灰岩、泥灰岩及片岩，泥质胶结，岩芯破碎，多为角砾状或碎块状，采取率35～45%，RQD=2～5%，，该层揭露厚度为8～36.3m，个别钻孔未揭穿。

③-2构造角砾岩（钙质、铁质胶结）：灰白色，岩石较破碎，局部较完整，岩芯呈块状及中短柱状，母岩主要为砂岩及片岩，其间为石英、长石、钙质或铁质胶结，采取率50%，RQD=l0～15%。该层揭露厚度为L5～31.5m，个别钻孔未揭穿。

1.2 区域地质活动

区域构造活动频繁。茅山-蔡家楼断裂带与拟建巴河特大桥小角度斜交，断裂带宽1Km。北东为变质岩，南西为沉积岩，构造活动频繁，尤以变质岩区最为强烈，几乎所有的变质岩都不同程度地被压碎和破裂，断裂带走向325～330°，平均倾角60°左右，属压性断裂。

1.3 问题桩基简述

由于21#、22#墩位于茅山-蔡家楼断裂带，地质情况复杂多变，每根桩基地质均不相同，不可预测性大、施工困难。

21号墩桩基施工过程中左幅21a#-1（1#，以下简称）桩、21b#-0（2#）桩和右幅21b#-3（3#）桩均因地质因素出现问题。三根桩目前情况简介如下：

1#：设计桩长69m，设计桩顶标高-4.03m，设计桩底标高-73.03m。现在钢护简直径2.3m，护简底标高-10.084m。该桩基第一次钻进至94m处上部开始渗水漏浆、漏浆位置为护筒底处的3l.5m，标高为-10m。后回填滤渣至33.5m，放置直径2.1m的护筒，长35.3m，总共封底施工四次，均为成功。

2#：设计桩长69m，设计桩顶标高-4.03m，设计桩底标高-73.03m。现在钢护简直径2.3m，护简底标高-8.99m。该桩基钻进至73m时上部开始渗水漏浆，漏浆位置为30.5m，标高为-9m。

3#：设计桩长69m，设计桩顶标高-4.03m，设计桩底标高-73.03m。现在钢护简直径2.5m，护简底标高-8.55m。该桩基钻进至92m时上部开始渗水漏浆，漏浆位置30m，标高为-8.5m。回填黄土、石头至33m。灌注21b#-2桩基时砼流入21b#-3桩基，上升至28m。

2 施工过程中桩基遇到的问题分析及处理措施

2.1 桩基问题分析

钻孔过程中，由于孔内某段漏浆，使得钻孔底部的沉渣无法清理，给钻孔带来了困扰。分析桩孔出现漏浆现象主要有以下几个方面的原因：

（1）区域本身处于茅山-蔡家楼断裂带，构造活动频繁，变质岩区几乎所有的变质岩都不同程度地被压碎和破裂。

（2）漏浆段皆处于河床底基坑附近，在基坑施工过程中的扰动使此段原本胶结的岩层发生破裂加快裂隙带和空洞的形成。

（3）漏浆段所处岩土层皆为构造角砾岩，岩层主要特征为泥质胶结，岩心呈碎块状，母岩较杂，主要为砂岩、灰岩、泥灰岩及片岩。其中泥砂结板现象较常见，但在钻孔过程中进行了扰动使得岩石强度更低，容易使岩石破裂形成裂隙带和空洞。同时掉落入钻孔底的泥岩、砂岩也容易板结，给孔底清渣又增加了难度。

2.2 桩基问题处理措施

桩基施工问题出现后，采取以下施工措施，但实施效果不太理想，现反馈如下：

（1）大功率反循环钻施工;此措施施工时，由于围岩破碎，护筒内泥浆“跑、漏”，泥浆液面与水面平齐，泥浆无法循环，造成反循环钻施工无法施工。

（2）冲击钻施工;此措施施工时，由于孔径大、地质围岩破碎及深水浮力大锤头重力不足的因素影响，成孔困难且易发生局部塌孔埋钻的现象发生。

（3）气举反循环钻施工：此措施施工时，对孔内围岩扰动较大，易造成大块围岩脱落，造成卡钻等，施工进度较慢且成孔效果差。采用此钻机时需注意由于钻机自重过大，超施工钢平台设计荷载值，需提前加固钢平台。

2.3下步打算

经过不同施工措施处理后未能有效进行桩基施工。经相关专家及专业技术人员等人员研讨，确认此处地下围岩过于破碎，需先对地下围岩进行加固处理，桩基施工才能有效进行的统一意见。

经多次研究確定采用多管复合型双液注浆固化止水施工技术对破碎围岩、渗漏水段裂隙等不良地质进行固化处置。

3 注浆施工方案

3.1 注浆前准备工作

（1）注浆施工前，安排潜水员摸清具体的空洞位置、数量以及大致尺寸。

（2）根据注浆段的具体位置布置水包，水包顶端。

（3）布置注浆管，三根注浆管（分别编号为a、b、c）紧贴钢筋笼内壁均匀布置，根据潜水员探清的注浆段内空洞情况在注浆管下端转接弯头，弯头另一端接放入空洞的加工注浆管，然后按照以上工序往钢筋笼内再布置两圈注浆管。为了更好的固定注浆管，应在水位线往上15-20公分处设置固定夹。为了使浆液往桩孔外空洞和裂隙带扩散，还应设置一根注浆管（编号为d）注浆用于封堵桩孔内渗漏段及上方一段的区域。

3.2 注浆施工

3.2.1 注浆原理简要概述

（1）劈裂：首先注入高压水把充填在裂隙、空洞里无规律的砂层、泥层冲散以及把部分板结的泥质胶结岩块劈开，为浆液流入提供更好的通道。

（2）挤压：通过单液浆使劈裂开的松散泥岩、砂岩以及片岩向空洞、裂隙内集中并挤压成团，便于浆液与冲散的岩块更容易的接触。

（3）包裹：高压注入双液浆能快速包裹成团的岩石块，并且浆液凝结速度较快可以快速形成一个完整的固结体，可以有效控制浆液扩散范围，达到防渗止水效果。

3.2.2 注浆材料及设备

3.2.3 注浆顺序

（1）桩孔内注浆

首先进行孔内注浆。通过注浆管d，来封堵钻孔内空隙，注浆段长为破碎带长度加上顶盖长度（2m）。首先注入水灰比为0.75∶1，5%～10%速凝剂的双液浆，注入量达到预算注浆的三分之二时，剩余的三分之一开始注入水灰比为0.6∶1，18%速凝剂的双液浆。

（2）桩孔外注浆

待注入鉆孔内的浆液凝结24h后开始钻孔外注浆。先注最下面的注浆管c，c-1、c-2、c-3同时开工。具体注浆流程为先注高压水（1～1.5MPa）10～15min，然后开始注水灰比为1：1的单液浆，注单液浆到起压或者注浆量达到1m³时开始注水灰比为0.75∶1，5%-10%速凝剂的双液浆，如果压力读数不断增大，则不需要将浆液加浓，压力表不起压则需要注入水灰比为0.6∶1，18%速凝剂的双液浆。b、a管按照c管的施工流程依次进行。

3.2.4 注浆结束标准、工期

（1）桩孔内注浆结束标准

注浆过程中应实时监测桩孔内注浆面的高度，达到预计的高度（注浆段长度加顶盖长度）时即可终孔。

（2）桩孔外注浆结束标准

桩孔内的注浆应根据孔内注浆的情况和压力来判定注浆是否结束，a、b、c 三圈注浆管注入的浆液量和每圈注浆管的注浆量与空洞和裂隙的发育紧密相关，但也应是在总注浆量均分的范围附近，所以桩孔内的注浆时注浆量达到预算的注浆量或者注浆压力达到1.5～3MPa时可以停止注浆。

（3）施工工期

3.2.5 注浆量计算

预算破碎带长为3m，顶盖为2m。

（1）桩孔内的注浆量

式中：D1为桩孔直径，为2.3m;

H1为桩孔内注浆高度，为5m;

1.25为考虑到注浆过程中会有一部分浆液往桩孔外渗透。

（2）桩孔外的注浆量

考虑浆液扩散范围为桩孔外1.5m的范围。

式中：D1为桩孔直径为2.3m;

D2为桩孔外扩散圈的直径为5.3m;

H2为桩孔外注浆高度为5m。

4 其他要求

（1）在注浆过程中应全程监测钢围堰的变形以及竖向位移，防止注浆过程中浆液的较大压力导致钢围堰的变形和抬升。

（2）施工前潜水员应探清空洞和裂隙的具体位置，并将特制的注浆管接入空洞和裂隙内。

5 结束语

通过地质注浆能够有效控制桩基下部破碎围岩段渗漏水，保证了桩基快速、安全施工，为工程项目总体工期可控提供了有力保障。但此注浆方式效果受地质围岩影响较大，对于围岩裂隙、破碎等有良好效果。在347国道黄冈市巴河特大桥桩基围岩注浆固化施工中，通过潜水员多次探摸，对破碎围岩段长度、位置、裂隙发育情况等确定最优施工参数，严格控制固化段底部位置（放置水包封堵，注意水包密封性、上表面承压力等）及上部顶盖厚度等工序，从而最大限度的提高围岩注浆固化成功率，为下步桩基施工提供有力保证。

参考文献

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[8]张永成.注浆技术.北京：煤炭工业出版社，2012（8）

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