引流注浆在广州某项目桩基处理中的应用_潘希军.pdf

2020年第10期西部探矿工程 * 收稿日期 2020-04-15修回日期 2020-04-15 第一作者简介 潘希军 （1971-） ， 男 （汉族） ， 湖北大冶人， 高级工程师， 现从事地基基础设计及施工工作。 引流注浆在广州某项目桩基处理中的应用 潘希军*， 郑亮， 郁红飞 （武汉地质勘察基础工程有限公司， 湖北 武汉 430072） 摘要 广州市某人工挖孔桩项目桩基础施工过程正常， 但在抽芯检测过程中出现了抽芯孔涌水现 象。分析了产生这种现象可能的原因， 并采取引流注浆的施工方法， 对承压裂隙水地区人工挖孔桩 抽芯孔涌水进行处理， 对后续类似工程的施工具有借鉴意义。 关键词 引流； 注浆； 承压裂隙水 中图分类号 TU473 文献标识码 B 文章编号 1004-5716202010-0029-03 1工程概况 1.1工程简介 广州市海珠区新港东路南侧某项目共由3栋地上 35层超高层塔楼和1栋15层塔楼组成， 地下3层。基 坑支护采用800mm地下连续墙， 墙底深入坑底约5～ 6m。桩基础采用人工挖孔灌注桩， 总桩数232根， 直径 1400～2600mm， 扩大头为 2200～4200mm， 桩长约在 14～18m， 桩身砼强度为C35， 桩端进入第③-3层微风 化泥质粉砂岩不小于1000mm。 1.2场地地质条件 根据钻孔揭露所取得的地质资料， 将场地岩土层 自上而下划分为6层， 分述如下 第①层素填土 为人工填土层Q4ml， 呈灰褐色、 褐 红色、 灰黄色、 褐黄色等色， 主要由粘性土、 碎石及少量 建筑垃圾回填组成， 局部顶部为砼板， 湿， 呈松散状， 未 经压实。 第②层淤泥质粉细砂 为第四系海冲积层Q4mc， 主 要为粉砂、 细砂， 含淤泥质土， 深灰色、 灰黑色等色， 饱 和， 呈松散状， 分选性较好， 夹淤泥质土薄层。 第③-1层全风化泥质粉砂岩 为白垩系 （K） 沉积 岩， 褐红色、 灰色、 浅灰色、 灰黄色、 褐黄色等色， 岩石风 化完全， 原岩组织结构已基本破坏， 岩芯呈坚硬土状。 局部孔段中夹强、 中风化岩块。 第③-2层强风化泥质粉砂岩 褐红色、 灰黄色、 灰 色等色， 岩石风化强烈， 岩芯呈坚硬土状、 半岩半土状， 局部为块状， 岩质较软， 岩块手可折断。部分孔段夹中 或微风化岩夹层。 第③-3层中风化泥质粉砂岩， 褐红色、 灰黄色、 灰 色、 青灰色等色， 岩石裂隙发育， 细粒结构， 胶结物为泥 质及铁质， 胶结较好， 岩石较破碎， 岩芯呈块状、 短柱 状， 中风化泥质粉砂岩为易软化岩石， 遇水易软化， 失 水易干裂的特点。该层风化不均匀， 部分孔段夹有风 化不均的强风化、 微风化岩夹层。 第③-4层微风化泥质粉砂岩， 局部为含砾砂岩， 褐红色、 灰色、 青灰色等色， 岩石裂隙稍发育， 细粒结 构， 胶结物为泥质及铁质， 胶结较好， 岩石较完整， 岩芯 呈短柱状、 柱状， 局部为块状， 微风化泥质粉砂岩为易 软化岩石， 遇水易软化， 失水易干裂的特点。 1.3场地地下水条件 场地基岩全风化、 微风化层为不透水弱透水层， 可视为相对隔水层， 只有淤泥质粉细砂、 强风化岩层、 中风化岩层为相对含水层， 砂层地下水直接补给基岩 裂隙水， 地下水较丰富。地下水受大气降水和地表水 补给， 以蒸发方式排泄，场地毗邻珠江， 与河道水力联 系密切， 地下水具有微承压承压性质。 2缺陷描述 该项目桩基施工过程中并无明显异常情况出现， 小应变检测合格， 但在抽芯检测过程中出现涌水的异 常情况。有24根桩进行了抽芯， 共72个抽芯孔， 孔径 101mm， 其中约有 20 余个抽芯孔在抽芯至桩底以下 2～6m 位置时出现涌水现象， 涌水高度约在 0.1m 左 右。比较特别的是94桩， 该桩桩径2200mm， 扩大头 3600mm， 全长11.30m， 共有3个抽芯孔， 其中有1个孔 在施工至10.16～10.38m时出现涌水现象， 涌水高度约 29 2020年第10期西部探矿工程 有0.5m， 共有22cm芯样缺少胶结， 呈离析、 松散状， 但 其余2个孔芯样正常， 如图1所示， 该桩判定为Ⅳ类桩。 图194桩涌水示意图 3原因分析 该项目北侧约800m处为珠江， 南侧约100m处为 黄埔涌， 与河道水力联系密切， 地下水属于承压裂隙 水。人工挖孔桩在基坑底部施工， 施工期间为当年1～ 4月的少雨季节， 此时基坑已经施工完毕， 地下连续墙 墙底均嵌入微风化泥质粉砂岩3～5m， 施工过程中也 做好了抽排水工作， 因此没有出现桩底的涌水现象。 持力层微风化泥质粉砂岩为相对隔水层， 但仍有与珠 江水位联系的裂隙发育， 因此在6月份开始施工抽芯孔 至微风化泥质粉砂岩基岩时， 地下水涌出。 94桩施工过程中并未出现涌水现象， 分析原因， 可能是因为该项目人工挖孔桩施工是采取的整体开 挖， 整体成孔， 集中浇筑方式， 尽管该桩砼离析处位于 裂隙发育的中风化泥质粉砂岩层， 但由于多个孔同时 开挖并采取了抽排水措施， 94桩及其附近的水压力被 削弱， 使得施工能顺利进行， 在混凝土集中浇筑后， 水 压力逐渐恢复， 慢慢冲刷， 使得该桩局部砼样松散离 析。 4处理方案 抽芯孔涌水量较大， 直接采用双液注浆及其他封 堵方法均无法有效止水， 因此考虑由 “堵” 变 “疏” 的方 式进行止水。如图2所示， 将两根注浆管下至孔底， 上 端用钢板焊成止水环， 一根管进行水泥水玻璃双液 注浆， 另一根管进行地下水的引流， 随着水泥水玻璃 的注入孔内， 除孔内地下水的流动路线外的区域基本 凝固。待引流管中的水量逐渐减少且流出较浓的混合 液时， 立刻用盖头将引流管封堵， 或用液压钳将引流管 压紧封闭， 维持注浆压力1.0MPa约3min， 再双液凝固 后撤去注浆泵， 对孔口进行细石砼浇筑， 完成抽芯孔的 封闭。 图2抽芯孔引流封堵示意图 94桩因水量太大， 采用上述方法既不能有效的实 现注浆， 也不能对该桩身离析的混凝土进行加固处理， 以此还需要用其它方式处理。考虑到桩周土层均为富 含水层， 可采用桩侧施工引流孔的方式进行卸压引流 处理， 实现涌水引排， 桩内加固。如图3所示， 在94桩 外侧施工引流孔， 让水从引流孔流出， 在施工至第三个 引流孔后， 芯样离析的抽芯孔内已无明显涌水。 图394桩引流示意图 随后采用高压旋喷钻机对抽芯孔进行洗孔和喷射 注浆， 再下置注浆管， 在孔内水泥初凝后进行二次注 浆。94桩抽芯孔处理完毕7d后， 采用图2所示的引流 注浆方式对引流孔进行封孔处理， 处理时3个抽芯孔同 （下转第34页） 30 2020年第10期西部探矿工程 转子结构参数， 提高了PDC止推轴承及涡轮定转子的 使用寿命及稳定性。 （3） 通过优化设计， 使液动旋冲工具及涡轮钻具具 备了大规模推广应用的能力， 为钻井提速类工具的优 化设计提供了参考依据。 参考文献 [1]郑瑞强.液动旋冲工具的研制[J].石油机械，2017，45130-33. [2]郑瑞强，李玉海.液动旋冲工具的研制[J].石油矿场机械， 2016，45861-65. [3]侯圣，李玉海，万发明，等.水平井专用液动旋冲工具研制与应 用[J].西部探矿工程，2018559-64. [4]李秋杰.液动旋冲工具在大庆油田徐深6区块的应用[J].西 部探矿工程，2018470-75. [5]侯圣.影响液动旋冲工具井斜的因素及参数优化[J].石油矿 场机械，2017，46216-18. [6]李博.TRM减速涡轮钻具[J].西部探矿工程，2013441-45. [7]李庆德.TRM涡轮钻具在方13井的试验研究[J].西部探矿工 程，2012310-11. [8]成汉模，陈希鲜.涡轮钻具在海拉尔油田的应用及效果分析 [J].中国新技术新产品，2013426. Optimization Design of Hydraulic Rotary Punching Tool and Turbodrill ZHENG Rui-qiang, ZHAO Yi, WANG Wei, HOU Sheng, LI Bo, LIU Chang-peng Drilling Engineering Technology Research Institute, Daqing Drill- ing and Exploration Engineering Company, Daqing Heilongjiang 163413， China Abstract The problems of low life and poor stability appear in the field application of the hydraulic rotary impact tool and the turbine drilling tool. The erosion resistance and wear resistance of hydrau- lic rotary punching tools are improved by designing cross key in- sertion structure, inlaying cemented carbide and applying high tem- perature flame spraying technology on the surface of friction pairs; Through the design of thrust bearing, turbine material and struc- ture, the strength and turbine life of turbodrill bearing are im- proved. Through field verification, the design is reasonable, which provides technical support for the large- scale application of the two drilling speed increasing tools. Key words hydraulic rotary punching tool；turbodrill；optimiza- tion design （上接第28页） 件下保证施工质量和安全； ②承担施工的单位要有专 门的施工组织设计， 该组织设计同样要报相关部门审 查批复才可实施； ③准确理解设计意图， 施工发现问题 及时和设计沟通， 确保工程安全可靠。 参考文献 [1]杨魁，等.泥石流滑坡的稳定性评价与灾害治理[J].探矿工程， 2009173-75. [2]刘子振， 等.泥石流地质灾害治理工程勘察的实践[J].岩土工 程技术，2007422-26. [3]李德强.地质灾害危险性评估在福建某高速公路工程中的 应用[J].福建建材，2018710-11. [4]刘慧，吴继红.地质灾害危险性评估在某工程建设中的应用 [J].上海地质，2001434-37. （上接第30页） 时进行引流注浆， 同时封闭， 防止因水量过大造成无法 封闭的情况出现。在加固处理28d后对该桩孔再次进 行抽芯， 芯样明显完整有胶结， 且无地下水涌出。经复 验收， 该桩判定为Ⅱ类桩， 说明本次处理已经成功， 工 程可以继续进行。 5结论 （1） 对于人工挖孔桩， 设计与施工时均应充分理解 工程资料及工程所处环境， 若处于承压裂隙水区域， 须 引起充分重视， 施工过程中要做好降排水措施， 保证桩 的质量。 （2） 对于承压裂隙水的处理， 除了直接封堵， 还可 以借鉴煤炭地质工程中引流注浆的方法， 通过前期的 引流为后续的加固提供有利的施工条件， 后期的封孔 压力注浆能够有效地提高止水的效果及封孔的可靠 性。 参考文献 [1]钟文深，陈刚，邵泉，等.广州新电视塔挖孔桩岩层承压裂隙水 处理[J].施工技术，2009，38318-20. [2]任胜文.井下高压突水钻孔引流注浆封孔方法研究[J].煤炭 科学技术，2019，476213-218. 34