柱狀布袋注漿工法
(上海隧道工程股份有限公司)
柱狀布袋注漿方法是軟土分層注漿技術(shù)和土工織物綜合應(yīng)用的施工新工藝。該工藝由上海市隧道工程公司研制成功，并于1992年通過局級(jí)技術(shù)鑒定。參加鑒定會(huì)的專家一致認(rèn)為，該技術(shù)在國際上未見報(bào)道，研究成果達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。
1 特點(diǎn)
柱狀布袋注漿方法是以土工織物袋和注漿漿液形成似圓柱狀硬化體來加固土體的軟土地基加固施工工藝。
1.1柱狀布袋注漿的功用
1.1.1排水作用。布袋可以形成排水通道，當(dāng)土體中存在超孔隙水壓力時(shí)，土中的水分會(huì)沿著織物排出土體，注漿布袋樁形成排水通道加速了土體的固結(jié)，更有利于相鄰注漿布袋樁對(duì)土體的壓密。此外，注漿布袋的滲水性，在受到漿液壓力時(shí)，能將漿液中較稀的部分從布袋內(nèi)排出，降低了布袋內(nèi)水灰比，從而加速凝固，得到高密度、高強(qiáng)度的硬化體。
1.1.2隔水作用。漿液在布袋內(nèi)的壓力大于布袋周圍的被動(dòng)土壓力，布袋的隔離作用使得漿液體得以通過膨脹布袋達(dá)到壓密土體的目的，并形成較規(guī)則的注漿體。
1.1.3加筋作用。即使使用強(qiáng)度較低的漿液，由于布袋的抗拉強(qiáng)度較高。也能使注漿布袋樁起到加筋土體的作用，在軟弱地層中，注漿布袋樁增加了土體的穩(wěn)定性。
2 適用范圍
柱狀布袋注漿方法可以在以下領(lǐng)域得到應(yīng)用：
2.1堵塞地下工程中的大面積空洞。
2.2與灌注樁等組成地下墻，作為防滲帷幕或擋土墻。
2.3形成復(fù)合地基，承受建筑物荷載。
3 工藝流程
柱狀布袋注漿的工法如圖1所示，其工序如下：
3.1將符合設(shè)計(jì)深度的尼龍袋套在注漿塑料管外，兩端用鐵絲扎緊，以保證注入袋內(nèi)的漿液不從兩端溢出。
3.2每隔50cm用扎繩將尼龍袋扎牢，然后連同塑料管一并放入已鉆好的孔內(nèi)。
3.3通過注漿泵將攪拌好的漿液自下而上逐節(jié)壓入，注漿量應(yīng)大于布袋套體積。
隨著漿液的逐節(jié)壓入，使整條尼龍袋以塑料管為軸心形成一個(gè)圓柱形的長樁。
4 材料要求
41根據(jù)設(shè)計(jì)孔深，配備一定量的塑料單向管和閥頭。
4.2根據(jù)單樁深度配備大于塑料單向管的尼龍纖維袋(需乘以孔數(shù))。尼龍袋一般選用φ300mm卷筒型，經(jīng)緯尼龍袋應(yīng)密集，緊湊。無明顯漏洞，以保證注入的漿液能膨脹尼龍袋。
4.3選用牛筋或細(xì)鉛絲作為綁扎尼龍纖維袋的扎繩。
4.4注漿用水泥宜采用普通硅酸鹽水泥。標(biāo)號(hào)不應(yīng)低于425＃。所用水泥各項(xiàng)測(cè)試技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)，并附有質(zhì)量保證書及出廠驗(yàn)收?qǐng)?bào)告單。注漿用水泥應(yīng)保持新鮮，受潮結(jié)塊、顆粒大于0.5mm者不得使用。水泥品種不明，無出廠日期及質(zhì)保書者不得使用。
水泥出廠期超過3個(gè)月，使用前應(yīng)進(jìn)行各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的復(fù)查試驗(yàn)，達(dá)到國標(biāo)后方可使用，否則不能使用。
4.5磨細(xì)粉煤灰是該工藝的主要材料，與水泥配比量應(yīng)根據(jù)工程技術(shù)方案而定。磨細(xì)粉煤灰受潮，結(jié)塊后顆粒大于5mm以上者不宜使用。
4.6為保證漿液的均勻與穩(wěn)定性，防止?jié){體過早分離及沉淀，應(yīng)在拌漿時(shí)加入適量膨潤土，其加入量一般不宜大于主料(即水泥+粉煤灰)的5%。
4.7為加速漿液在布袋樁內(nèi)的凝固，應(yīng)在拌漿時(shí)加入適量KA-1，其模數(shù)應(yīng)為2.5～3．0，加入量應(yīng)由小樣試驗(yàn)確定。
4.8主料與外加劑的配比是保證漿液質(zhì)量的關(guān)鍵。拌漿操作人員應(yīng)嚴(yán)格按配方配料。發(fā)現(xiàn)失誤，應(yīng)立即采取措施。漿液應(yīng)經(jīng)過充分?jǐn)嚢杞?jīng)篩網(wǎng)過濾后，再必須在不斷地?cái)嚢柚杏枰宰{。
4.9注漿用水應(yīng)是可飲用的河水、井水及其他清潔水。含有油脂、糖類、酸性大的沼澤水、海水和工業(yè)生活廢水不應(yīng)采用。
5 鉆孔施工
5.1根據(jù)施工組織設(shè)計(jì)對(duì)所要施工的鉆孔位置進(jìn)行放樣，并予以復(fù)核，定位。
5.2對(duì)施工鉆孔應(yīng)統(tǒng)一編號(hào)并熟悉順序。做到心中有數(shù)，以免發(fā)生混亂及重復(fù)。
5.3施工中由于不屬人為造成的原因需要移動(dòng)設(shè)計(jì)孔位時(shí)，必須征得現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員同意、認(rèn)可后方能實(shí)施。
5.4鉆孔一般采用旋轉(zhuǎn)式鉆機(jī)，開孔直徑一般選用110mm，以利塑料注漿管及布袋順利送入孔內(nèi)。
5.5開鉆前必須用水準(zhǔn)尺校平，保證機(jī)身四平八穩(wěn)，鉆孔偏斜<1%。鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)保持中速，遇硬層應(yīng)減速慢鉆，以防卡鉆。
5.6為保護(hù)成孔后的孔壁，必須在成孔后灌入護(hù)壁泥漿，護(hù)壁泥漿灌入量應(yīng)以溢至孔口為標(biāo)準(zhǔn)。
5.7將塑料注漿管放入尼龍袋內(nèi)，管底用悶頭旋緊，尼龍纖維袋應(yīng)自底部上翻30cm，用鉛絲扎緊三道，以免泄?jié){，同時(shí)每隔50cm扎一道牛筋或細(xì)鉛絲，以保證布袋順利進(jìn)入孔內(nèi)。上口亦應(yīng)用鉛絲直接扎緊于塑料注漿管上，為防止竄漿，也必須綁扎兩道以上鐵絲后方可注漿。
6 注漿施工
6.1注漿前應(yīng)全面檢查注漿設(shè)備與材料，包括注漿泵。拌漿貯漿系統(tǒng)、高壓注漿管、壓力表、水、電及其他機(jī)械零件，并用清水試泵。正式注漿后切勿隨意中斷，力求連續(xù)作業(yè)，以保證成樁質(zhì)量。
6.2插入注漿芯管前應(yīng)檢查密封圈是否符合要求，發(fā)現(xiàn)過大或過小應(yīng)及時(shí)更換，以保證漿液體能按要求進(jìn)入布袋。
6.3注漿壓力一般為0.3～0.5MPa。一旦超過設(shè)計(jì)壓力，應(yīng)及時(shí)上拔注漿芯管。注漿時(shí)應(yīng)嚴(yán)格將注漿流量控制在10～12L／min。切忌過大。
6.4漿液配方可由：水、膨潤土、粉煤灰、水泥、KA-l、KA-2等組成。
漿液基本性能應(yīng)達(dá)到如下標(biāo)準(zhǔn)：
6.4.1 粘度 30″～35″
6.4.2 比重 1.4～1.5
6.4.3 析水率 <3％
6.4.4 單軸抗壓強(qiáng)度 >2．4～2.84MPa(為期7天)
氣溫較高時(shí)進(jìn)行注漿施工應(yīng)考慮少放KA-l，具體用量必須征得現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)負(fù)責(zé)人同意。
6.5布袋樁在向外膨脹過程中形成樁體，故注漿可緊跟鉆孔依次進(jìn)行，亦可根據(jù)地下土體流失情況作必要的調(diào)整。
6.6布袋樁注漿應(yīng)遵循自下而上，逐節(jié)壓漿的原則。提管高度一般為每節(jié)塑料注漿管高度(即33.3cm)。拆卸注漿管前應(yīng)打開回流閥，以釋放管內(nèi)壓力。
7 施工監(jiān)測(cè)及質(zhì)量檢查
7.1鉆孔應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)深度，其誤差一般<一100mm，可根據(jù)注漿塑料管投放節(jié)數(shù)判斷孔深。尼龍纖維的綁扎方法應(yīng)使上下兩頭不泄漏漿液。
7.2布袋樁每孔壓入CB漿液應(yīng)為0.07m3／m×孔深。
7.3認(rèn)真記錄鉆孔及注漿情況，并及時(shí)予以統(tǒng)計(jì)。
7.4每班對(duì)現(xiàn)拌漿液必須有3次以上隨機(jī)抽樣，井交有關(guān)試驗(yàn)部門測(cè)試各項(xiàng)指標(biāo)。
7.5固結(jié)的布袋樁應(yīng)以塑料管為軸心，形成圓筒或葫蘆狀樁體。
7.6原始記錄應(yīng)做到全面、準(zhǔn)確，及時(shí)、如實(shí)地反映實(shí)際情況。
8 安全措施
應(yīng)遵照國家頒發(fā)的《建筑安裝工程安全技術(shù)規(guī)程》和上誨市建設(shè)委員會(huì)上海市市政工程局頒發(fā)的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。
9 效益分析
由于布袋的抗拉強(qiáng)度較高，即使使用強(qiáng)度較低的漿液(如水泥：水灰比=1:4～1:6)，也能使注漿布袋樁起到加筋土體的作用，因此能大量節(jié)省水泥，從而降低工程造價(jià)。
10工程實(shí)例
迄今為止，柱狀布袋注漿技術(shù)主要應(yīng)用于防水堵漏、構(gòu)成地下帷幕墻和充填孔隙等方面。工程應(yīng)用如下所述：
10.1防水堵漏：大統(tǒng)路立交橋引道擋土墻堵漏工程
大統(tǒng)路立交橋是上海鐵路新客站的配套工程，位于新客站東面，其南面塢式結(jié)構(gòu)及水泥板樁接縫處因當(dāng)時(shí)施工條件限制，留有一寬0.20m、深12m左右的空檔，成為日后土體流失的排泄通道，在1987年6月份交付使用1年多后，由于立交橋道面下的盲溝管發(fā)生斷裂，大量砂土從窨井中流失，東北側(cè)的電纜井及人行道因此而產(chǎn)生嚴(yán)重的不均勻沉降。至1988年月初，最大沉降值達(dá)2.2m左右，對(duì)電纜井的正常使用及人行道的安全暢通構(gòu)成嚴(yán)重的威脅。
為了防止水土的進(jìn)一步流失，并制止地面的不均勻沉降，改善電纜井的受力條件，保證人行道的安全暢通，對(duì)排泄通道進(jìn)行了布袋注漿加固處理。
加固方法是在塢式結(jié)構(gòu)與板樁接縫的空檔處設(shè)置三個(gè)布袋樁。布袋樁注漿后膨脹的直徑達(dá)35cm，故能充分地將豎向長達(dá)12m、寬20cm的垂直空洞堵塞。
自1988年l0月加固后至今年已有3年多，經(jīng)布袋注漿堵漏后，擋土墻外側(cè)未發(fā)生任何沉降，經(jīng)歷了時(shí)間和自然災(zāi)害(大暴雨)的考驗(yàn)。
10.2構(gòu)成地下帷幕：吳涇鐵塔保護(hù)工程
吳涇熱電廠的過江輸水隧道盾構(gòu)工作井的沉井尺寸為15.08m×l2.9m×29.6m(長×寬×深)，距沉井西南25.9m有一座60年代修建的高達(dá)91.2m的過江輸電鐵塔，塔基由4個(gè)承臺(tái)構(gòu)成，每個(gè)承臺(tái)下有5根長26m的樁。由于兩構(gòu)作物的凈距離小于沉井深度，沉井下沉對(duì)土體的擾動(dòng)會(huì)波及塔基周圍的土體。為保護(hù)鐵塔平安，有必要采取措施，以防不測(cè)。經(jīng)過反復(fù)研究和對(duì)比。決定采用φ400鉆孔壓注樁和布袋注漿相結(jié)合的工藝。在這個(gè)方案中，鉆孔壓注樁和柱狀布袋注漿組成一封閉的地下帷幕墻。其中鉆孔壓注樁提供墻體的剛度。柱樁注漿布袋封閉地下帷幕墻。其中鉆孔壓注樁提供墻體的剛度。注漿布袋封閉壓注樁之間的空隙，保證帷幕墻的隔離性能。
在沉井下沉期間，我們對(duì)鐵塔作了嚴(yán)密的觀測(cè)，觀測(cè)結(jié)果表明：鐵塔沉降僅2mm。現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)還表明：在地下帷幕墻外側(cè)，由于沉井下沉而導(dǎo)致地表有較大的沉降，而地下帷幕墻內(nèi)側(cè)的地表沉陷小于3mm。這說明：注漿布袋對(duì)于封閉樁間空隙、確保地下帷幕的擋土抗流砂作用是極為明顯的。
