鉆孔灌注樁后注漿技術在漳州某安置房的應用

王慶鐘

（福建省漳州市薌城區(qū)城市建設開發(fā)總公司，福建 漳州 363000）

1 工程概況

漳州市某拆遷安置房位于薌城區(qū)繁華的舊城區(qū)內，東鄰城市支路（臨時菜市場），北與中國銀行大樓相毗鄰，南與舊房相距14米，西邊與舊房只有符合消防間距，占地面積375.29 平方米，總建筑面積2216 平方米，層數(shù)6 層（底層店面2-6 層為住宅），建筑高度18.9米，結構為鋼筋砼框架，基礎采用直徑為600 毫米的鉆孔灌注樁，砼強度等級C30，樁端持力層為圓礫層，樁端進入持力層不小于1.8米，單樁豎向極限承載力標準值為1700KN。

2 施工前技術交底

2.1 存在問題

本工程原設計基礎采用砼預制靜壓方樁，由于其他原因，工程拖延四年，至2006年漳州地區(qū)砼預制靜壓樁已被預應力管樁所代替，總承包單位無法按原設計施工，又由于該工程施工場地狹小，東鄰城市支路，白天設置臨時菜市場，交通十分擁擠，北與中行大樓最近只有6.05米，西邊與芝山糧站宿舍樓五層距離7.32米，南邊距離經(jīng)委宿舍樓14米，兩幢舊房都屬于八十年代初建造，基礎為天然淺基礎，如果樁基改為預應力管樁，存在兩種情況：第一，因施工場地小，機械進出場相當困難而且邊樁機械無法施工。第二，由于管樁產生的擠壓效應大，周邊的舊房存在安全隱患。鑒于上述情況，多加樁基施工隊都不敢承接，總承包單位建議采用鉆孔灌注樁以解決上述不利因素。經(jīng)協(xié)商，由原設計單位出具更改基礎圖，采用直徑為600 毫米鉆孔灌注樁，單樁豎向極限承載力標準值為1700kN，樁端進入持力層圓礫層不小于1.8米。

2.2 工程樁做實驗

鉆孔灌注樁具有低噪音、無震動、無擠壓等優(yōu)點，不受地下水影響，施工安全可靠。但持力層選在圓礫層，孔底沉渣由于受水沖擊容易使圓礫層產生擾動，難以保證孔底沉渣100%滿足施工規(guī)范要求，樁沉降量大，影響樁端垂直承載力，經(jīng)現(xiàn)場技術人員協(xié)商，決定打二根工程樁做靜載實驗，以核實地質報告的真實性及單樁承載力。工程樁選在地質勘察報告2-2 剖面5號鉆孔圓礫層最薄只有2.5米的地方。根據(jù)勘察單位提供的沖、鉆孔灌注樁設計參數(shù)，如表1。

按設計規(guī)范計算該樁的單樁豎向極限承載力標準值為：

表1 沖、鉆孔灌注樁設計參數(shù)表

上述計算，淤泥質土層摩阻力不計，粉砂屬于液化，摩阻力折減系數(shù)取3 分之一，經(jīng)驗算理論計算與設計取值基本接近。

試打二根工程樁編號為35號、36號樁，樁長分別為20.2米、20.5米。試樁的每級荷載增量為170kN，最大試驗荷載分別加至1700kN，二根樁在加載過程中，沉降量如表2 和表3：

二根樁實驗結果：承載力只達到設計強度70%。

3 影響鉆孔灌注樁垂直承載力的原因分析

鉆孔灌注樁具有低噪音，無震動、無擠壓等優(yōu)點。適用于地下水位以下的黏性土，粉土、砂土、填土、碎（礫）石土及風化巖層，尤其是施工場地狹小，大機械（如預制靜壓樁機）無法進場施工更適合，本工程就是如此。但其施工過程部位無法直接觀察，屬于地下隱蔽工程，特別是樁尖進入持力層孔底沉渣清理均難保證100%達到設計及施工規(guī)范要求，樁側泥皮過厚等因素，已嚴重影響鉆孔灌注樁的垂直承載力?，F(xiàn)根據(jù)本工程施工特點及相關工程實踐資料分析如下：（1）樁底沉渣厚。樁底沉渣厚使樁端承載力得不到充分有效發(fā)揮，本工程樁尖持力層為圓礫層，由于受施工工藝影響，鉆孔灌注樁采用泥漿護壁正反循環(huán)施工進尺，勢必造成持力層圓礫層擾動更厲害，即使二次清孔也很難保證達到設計及施工規(guī)范要求，這從沉渣厚度測試儀測試及靜載檢測的結果，可以得到證實。當加載到某一荷載時，樁沉降急速下沉并滿足規(guī)范規(guī)定的破壞條件（本工程靜載實驗就是如此），此時如繼續(xù)加載讓樁沉到某一位置時，樁的沉降明顯減慢并穩(wěn)定，這就說明樁底沉渣清除干凈后，樁的承載力明顯提高。（2）樁側泥皮厚導致樁測摩阻力明顯減小。本工程試打二根工程樁，在施工過程中，由于種種原因導致從鉆孔到終孔后下放鋼筋籠、接入導管直至灌注砼時間過長，造成泥漿護壁泥皮過厚，因此規(guī)范規(guī)定鉆孔灌注樁成孔時間與灌注時間不宜過長。（3）孔壁受擾動。鉆孔灌注樁在成孔過程中孔壁受擾動，特別是進入密實砂層較深的樁，成孔后孔壁附近土中應力釋放，會出現(xiàn)“松馳”現(xiàn)象，孔直徑越大應力釋放越明顯，造成鄰近樁壁一層土的抗剪強度降底，導致地基土對樁的極限承載力下降。

4 “后注漿”技術的應用

“后注漿”的原理：在樁內預埋注漿管，并在灌注樁砼終凝到一定強度后，通過預埋的注漿管，用高壓注漿泵以一定的壓力將預定水灰比的水泥漿壓入樁底，對樁底沉渣、樁端持力層以及樁周圍泥皮起到滲透、劈裂充填、壓密和固結作用，以此來提高樁的承載力。

為確保鉆孔灌注樁的垂直承載力，鑒于施工二根工程樁試驗結果及分析原因，決定采用預埋注漿管實施“后注漿”技術來提高樁端承載力。根據(jù)規(guī)范要求，沿鋼筋籠周圍對稱設置二根注漿管。

4.1 鉆孔灌注樁施工

在鉆孔開始之前，先進行護筒埋設以保證樁與中心的偏差不大于50mm，護筒用4-8mm厚鋼板制作，內徑大于鉆頭直徑100mm，上部開設1-2個溢漿孔，埋設深度為1.2m，在旁邊設立泥漿攪拌池，用鉆頭鉆孔，泥漿護壁成孔，成樁施工工序是：定樁位→護筒埋設→鉆機就位→鉆頭鉆孔→終孔→第一次清孔→下放鋼筋籠→接入導管→第二次清孔→澆注砼→后注漿。

4.2 鋼筋籠安放和預埋注漿管

本工程鋼筋籠主筋為8B14、B6@200 螺旋箍，加勁箍為B16@2000，6 分鍍鋅管綁扎在鋼筋籠外側，注漿管長度底端要超過鋼筋籠長度30cm，鋼筋籠經(jīng)檢查合格后用吊機吊起，吊直后緩緩放入套筒內，應注意鋼筋籠能否自由落下，沉放時不能碰撞孔壁，對鋼筋籠進行定位，防止偏移，從而影響樁的質量。

4.3 導管的安置及二次清孔

在鋼筋籠和預埋注漿管吊裝完畢后，應立即安置導管，導管選用3mm 壁厚，直徑為230mm 的鋼管，長度第一節(jié)為4米，其余均為1.5-2.5米，每一節(jié)接頭采用橡膠墊圈密封，雙螺紋方扣快速接頭，所謂二次清孔就是利用泥漿在流動時所具有的動能沖擊樁孔底部的沉渣，使沉渣中的巖粒、砂粒等雜質處于懸浮狀態(tài)，再利用泥漿膠液的粘結力使懸浮者的沉渣隨著泥漿的循環(huán)流動排出孔外，最終將孔內的沉渣清理干凈。所以孔底500mm 以內的泥漿比重應小于1.25，含砂率不能大于8%黏度大于28S,這就是所謂的泥漿排渣清孔和護壁的作用。

4.4 砼灌注開始灌注砼時，導管底部至孔底的距離宜控制在300-500mm，以保證有足夠的砼儲備量，導管一次埋入砼灌注面以下控制在0.8m 以內，導管埋入砼的深度控制在2-6米，禁止將導管提出砼灌注面，并且應控制好提拔導管的速度，根據(jù)設計要求砼等級為C30，本工程采用商品砼，最后一次灌注量超灌高度為0.8m，這部分做為鑿除泛漿高度，以保證樁頂砼達到設計等級要求，控制好砼灌注的充盈系數(shù)，使其保持在1.1-1.2 之間。

4.5 開塞

在澆注砼的3-5 天，砼強度達到C10-C15時方可開塞，開塞時間的早晚結注漿較為關鍵，能否順利注漿，控制好注漿時間至關重要。開塞時間過早，砼強度未形成，在高壓水的沖擊下會破壞樁端的形成和砼強度。開塞時間過晚，砼強度過大，會造成注漿頭橡膠膜打不開等現(xiàn)象，造成預埋注漿管報廢以至不能注漿。

4.6 注漿控制

注漿控制應掌握如以下三點：

（1）檢查水泥標號，不能有結塊現(xiàn)象，控制好水灰比，本工程注漿水灰比為1：0.75。

（2）控制好注漿壓力，注漿壓力小，對樁端加固范圍滲入充填強度深度小，加固作用小。注壓力過大，可能會破壞注漿管。本工程壓力控制在3.00Mpa-5.00Mpa。

（3）注漿量控制：單樁注漿量的設計應根據(jù)樁徑、樁長、樁端、樁側土層性質，單樁承載力增幅是否復式注漿等因素而定，可按下式估算：Gc＝apd+asnd

本工程只對樁端注漿，故Gc＝apd＝1.6×0.6＝0.96 噸＝960KG

采用雙控：(1)注漿總量和注漿壓力均達到設計要求；(2)注漿總量已達到設計值的75%且注漿壓力超過設計值。注漿完成后，注漿管上部要用塞仔封注。

5 靜載實驗

取37號、40號樁做靜載實驗列表如下（采用后注漿技術）

后注漿二根樁試驗結果：37號樁豎向極限承載力為1530KN。

40 號樁豎向極限承載力為1600KN。

未注漿和后注漿通過靜載實驗結果，對比如下表：

從表中數(shù)據(jù)可以看出，樁底注漿的單樁極限承載力大于未注漿的單樁極限承載力，提高幅度在29%-34%。

國內外廣大工程技術人員為提高鉆孔灌注樁的垂直承載力，曾采用過許多方法，后注漿技術的應用是較常用且有效的一種。根據(jù)相關統(tǒng)計資料表明：在北京地區(qū)10m 左右的短樁，當樁底進入中粗砂及圓礫石層時，采用樁底注漿工藝技術后，單樁垂直承載力可提高70%-200%。福建地區(qū)樁底進入持力層砂層的60m 長樁，采用樁底注漿工藝技術其單樁垂直承載力可提高80%-90%。天津地區(qū)樁底進入粉層細砂層的40-60m 中長樁，采用樁底注漿工藝技術，單樁垂直承載力可提高20%-40%。從本工程采用預埋注漿管實施后注漿來提高單樁的垂直承載力的實踐情況也得到證實。

6 結束語

根據(jù)相關工程實例資料統(tǒng)計和本工程實踐結果及分析，提出以下幾點意見和建議：

6.1 鉆孔灌注樁單樁垂直承載力按理論計算和實際施工的結果，數(shù)據(jù)懸殊較大，原因有二點：第一，由于鉆孔灌注樁施工工藝是先成孔，后灌注砼，即先把土掏空后成型砼樁，不像靜壓機是靠成品樁把土向外擠壓，因此樁側摩阻力產生較小。第二，樁端承載力由于受到樁底沉渣清理無法100%滿足設計及施工規(guī)范要求，造成鉆孔灌注樁的垂直承載力大大降低，因此，設計人員在計算單樁垂直承載力的取值方面及樁端選在哪個持力層就顯得尤為慎重。

6.2 經(jīng)過預埋注漿官采用后注漿技術，能使樁沉降量減小，承載力大大提高，特別是樁端選在圓礫層及土層較厚的砂土層，采用后注漿更為必要，具有較好的經(jīng)濟效益和社會效益。

[1]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部《建筑樁基礎技術規(guī)范》編號為：JGJ 94-2008：中國建筑工業(yè)出版社

[2]本工程有關設計勘察資料及相關工程實例統(tǒng)計資料