灌注樁后注漿技術(shù)分析

摘要：注漿是巖土木工程中一門專業(yè)性很強(qiáng)的學(xué)術(shù)分支，用注漿處理各種巖土工程問(wèn)題，已成為常用的方法。樁基后注漿技術(shù)能夠提高樁承載力，減少樁沉降量以及提高樁頂回彈量，文章針對(duì)汾河地區(qū)進(jìn)行樁基在注漿與未注漿的條件下，對(duì)比靜栽試驗(yàn)和樁側(cè)摩阻力測(cè)試結(jié)果，并總結(jié)出樁基后注漿技術(shù)相關(guān)結(jié)論與經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：后注漿技術(shù)；靜栽試驗(yàn)；樁側(cè)摩阻力；應(yīng)變片

中圖分類號(hào)：TU473文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1000-8136(2009)29-0001-03

后注漿技術(shù)是土體加固技術(shù)和樁工技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，通過(guò)滲透注漿(粗粒土)或劈裂注漿(細(xì)粒土)，它既克服了樁基成孔工藝的固有缺陷(如樁底沉渣和樁側(cè)泥皮、樁周土松馳擾動(dòng)等)，又加固了樁底和樁側(cè)一定范圍的土體，從而大幅度提高樁基承載力。后注漿不僅應(yīng)用于泥漿護(hù)壁樁基，而且用于干作業(yè)橋梁樁基的效果也很好。大量工程實(shí)踐表明，該技術(shù)具有承載力高、適用范圍廣、施工方法靈活、效益顯著和便于普及的特點(diǎn)。

1 后注漿技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展

我國(guó)對(duì)注漿技術(shù)的研究和應(yīng)用起步較晚，20世紀(jì)50年代初才開(kāi)始起步，但發(fā)展較快某些方面已達(dá)世界先進(jìn)水平。20世紀(jì)50年代初期，我國(guó)已開(kāi)始了矽化法的研究，在固砂、防止?jié)裣菪渣S土的濕陷、加固構(gòu)筑物方面作了大量的工作。同時(shí)，礦山行業(yè)逐漸采用注漿技術(shù)。20世紀(jì)50年代后期，注漿技術(shù)在水壩防滲和加固工程中逐步應(yīng)用。經(jīng)過(guò)40多年的努力，我國(guó)在注漿技術(shù)方面已取得較大的進(jìn)展，特別是在水泥注漿材料的研制方面已處于世界先進(jìn)行列。

20世紀(jì)60年代中期，我國(guó)已開(kāi)始注意化學(xué)注漿的毒害及環(huán)境污染問(wèn)題，并提出了改進(jìn)方法，其應(yīng)用范圍日益廣泛，隨后發(fā)表了一系列的研究成果，如《環(huán)氧樹(shù)脂化學(xué)灌漿的毒性與防護(hù)》、《丙凝漿液毒性研究》等。

應(yīng)該說(shuō)，我國(guó)是世界上最早系列地制訂化學(xué)注漿技術(shù)規(guī)范的國(guó)家。我國(guó)三峽巖基專題研究組等單位從1959年起就先后制訂了一系列試驗(yàn)規(guī)程和注漿施工規(guī)范，如《三峽巖基灌漿試驗(yàn)技術(shù)規(guī)程》、《水工建筑物基礎(chǔ)帷幕丙凝化學(xué)灌漿施工技術(shù)規(guī)范》、《環(huán)氧樹(shù)脂化學(xué)灌漿施工技術(shù)規(guī)范》等，為我國(guó)注漿技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化打下了良好的基礎(chǔ)。

注漿技術(shù)在國(guó)內(nèi)以水工部門應(yīng)用較早，目前我國(guó)已建造30m以上的水壩近3000座，其中高于100m的高壩有20余座。水工建筑物采用灌漿技術(shù)改善復(fù)雜地基性能，解決了許多建筑物防滲和加固難題。從1964年開(kāi)始，在湖南水口山礦山進(jìn)行防水帷幕的注漿施工，可以說(shuō)，經(jīng)幾十年灌漿工作者的努力，我國(guó)水利水電工程建設(shè)中，在灌漿工程領(lǐng)域已具備了眾多的材料種類和工藝技術(shù)，積累了豐富的工程經(jīng)驗(yàn)，其中某些方面已達(dá)到了相當(dāng)高的水平，和國(guó)際上也逐步接軌，并在某些方法上有獨(dú)到之處。 該地質(zhì)屬于汾河西岸河道多次變遷的河漫灘堆積地層，勘探范圍內(nèi)以黏性土、粉土、砂土為主的多種沉積交錯(cuò)構(gòu)成，10.5m～11.0m以上為Q42新近堆積土，地下水為上層孔隙潛水，水位埋深1.8m～2.55m。

3 后注漿試樁

3.1 試樁概況

本次樁基試驗(yàn)包括相同設(shè)計(jì)樁徑、樁長(zhǎng)的8根試樁，通過(guò)4根未注漿和4根注漿兩種不同施工工藝來(lái)組合，當(dāng)樁身混凝土達(dá)到一定設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，4根未注漿試樁進(jìn)行靜載和樁側(cè)摩阻力測(cè)試。再對(duì)另外4根試樁進(jìn)行注漿，待注漿7d～18d后進(jìn)行單樁靜載和摩阻力測(cè)試，8根試樁樁身混凝土強(qiáng)度均為C50，通常配筋12φ25，其具體施工參數(shù)見(jiàn)表1。

3.2 試樁的檢測(cè)

用超聲波透射法檢測(cè)試樁時(shí)，利用預(yù)埋在樁身的8根樁底注漿導(dǎo)管作為傳感器的通道，并在導(dǎo)管內(nèi)注滿清水作為耦合劑。將發(fā)射探頭與接收探頭分別置于2根導(dǎo)管中，以40cm為測(cè)距，從樁底開(kāi)始沿樁長(zhǎng)向上同步移動(dòng)，記錄樁身各測(cè)點(diǎn)斷面發(fā)射波在混凝土中的傳播時(shí)間、波速和衰減情況，以此判定樁身混凝土質(zhì)量沿深度的變化情況即是否存在一些缺陷如裂紋、擴(kuò)頸、縮頸、局部離析等。

3.3 后注漿工藝

制作鋼筋籠時(shí)，采用兩根D50無(wú)縫鋼管作為樁底注漿管，用鐵絲綁扎對(duì)稱布置于鋼筋籠內(nèi)側(cè)，底部超出鋼筋籠200mm，超出部分鉆上花孔，并用生膠帶密封。以防止樁身混凝土水泥漿液堵塞注漿管，樁底注漿管兼用于超聲波檢測(cè)；樁側(cè)注漿管為D25無(wú)縫鋼管，用鐵絲綁在鋼筋籠內(nèi)側(cè)，下鋼筋籠時(shí)，在預(yù)定的注漿斷面位置用三通與環(huán)置的彈性軟管(PVC花管)相連；鋼管接頭均采用絲扣連接；樁側(cè)注漿PVC花管用生膠帶予以密封，將其環(huán)繞在鋼筋籠外側(cè)并用鐵絲固定成花瓣形，周長(zhǎng)宜比鋼筋籠周長(zhǎng)400mm～500mm?！盎ò辍睉?yīng)大小均勻、形狀規(guī)則平整、波峰凸出。

當(dāng)?shù)谝淮螁螛洞怪膘o載試驗(yàn)結(jié)束后。開(kāi)始進(jìn)行注漿。注漿系統(tǒng)由攪拌桶、過(guò)濾網(wǎng)、儲(chǔ)漿桶、壓漿泵、壓力表、注漿膠管及單向閥等組成。注漿時(shí)候先試壓清水，待注漿管道通暢后再壓注水泥漿液。先進(jìn)行樁側(cè)注漿，即先注上部樁段，目的是防止下部漿液沿樁土界面上竄；間隔2 h后，再進(jìn)行樁底注漿。注漿過(guò)程中要控制好注漿壓力、注漿量及注漿速度，待注漿壓力或注漿量達(dá)到設(shè)計(jì)要求即可停止注漿；注漿完畢，須立即將注漿管擰上堵頭，以防回漿，降低注漿效果。注漿材料采用水泥凈漿，具體注漿參數(shù)見(jiàn)表2。

3.4 試驗(yàn)概況

整個(gè)試驗(yàn)由兩部分組成，即單樁垂直靜載荷試驗(yàn)和樁身應(yīng)力測(cè)試。通過(guò)單樁垂直靜載荷試驗(yàn)和樁身應(yīng)力測(cè)試，可以確定單樁的豎向承載力，為設(shè)計(jì)及施工提供可靠的參數(shù)和依據(jù)，還可以測(cè)試試樁的樁側(cè)摩阻力沿樁長(zhǎng)的分布，以便于研究后注漿對(duì)普通灌注樁承載力提高所起的作用。

(1)應(yīng)變片的布置。為了測(cè)得試樁在各級(jí)荷載下的應(yīng)變值，根據(jù)場(chǎng)地地基土情況及測(cè)試要求，沿試樁鋼筋籠長(zhǎng)度取了9個(gè)截面，每個(gè)截面取對(duì)稱的主筋貼置應(yīng)變片。距離樁頂3m處設(shè)置截面，以后每隔5m設(shè)置截面，以此類推，距離樁底還有2m時(shí)設(shè)置最后截面。本次試驗(yàn)采用型號(hào)為2x3的膠基防水電阻應(yīng)變片，標(biāo)準(zhǔn)電阻為120Ω，靈敏系數(shù)為2.20。粘貼工藝為放線、表面清理、應(yīng)變片的粘貼、引出線連接、應(yīng)變片的保護(hù)。

(2)靜載試驗(yàn)。試樁的豎向靜載試驗(yàn)和樁身應(yīng)力測(cè)試配合進(jìn)行，對(duì)8根試樁分2次測(cè)試。首先，在試樁混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后開(kāi)始對(duì)第一次未注漿的4根試樁進(jìn)行測(cè)試，并對(duì)需要注漿的4根試樁進(jìn)行注漿，注漿結(jié)束7d～18d后，再對(duì)注漿后的4根試樁進(jìn)行承載力測(cè)試。本次單樁豎向靜載試驗(yàn)采用錨樁一橫梁反力架裝置，即荷載的施加通過(guò)4臺(tái)5000 kN的油壓千斤頂并聯(lián)實(shí)現(xiàn)，為保證樁頂受力均勻，4臺(tái)千斤頂以樁頂中心為準(zhǔn)均勻布置；樁頂沉降由設(shè)置在樁頂4個(gè)測(cè)點(diǎn)的百分表測(cè)讀。

4 試驗(yàn)結(jié)果分析

按照《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定對(duì)試樁的靜載試驗(yàn)數(shù)據(jù)和樁身應(yīng)力測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行整理。根據(jù)試樁的單樁豎向靜載試驗(yàn)記錄繪制出試樁的樁頂荷載Q與樁頂累計(jì)沉降s的關(guān)系曲線(見(jiàn)圖1、圖6)，靜載試驗(yàn)結(jié)果匯總見(jiàn)表3。