鉆孔灌注樁后壓漿技術(shù)探究

周軍

（浙江省建筑科學(xué)研究院嘉興分院，浙江 嘉興 314033）

1 前言

近年來(lái)，鋼筋混凝土灌注樁在各類(lèi)建筑工程中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，但由于鉆孔灌注樁施工過(guò)程中泥漿護(hù)壁及清孔不徹底，常在樁周及樁底形成軟弱層，使得鉆孔灌注樁摩擦力及端阻力不能有效地發(fā)揮，造成鉆孔灌注樁承載力偏低，樁材沒(méi)有充分利用。國(guó)內(nèi)外的試驗(yàn)研究和工程實(shí)踐表明，對(duì)鉆孔樁進(jìn)行后壓力灌漿加固，能夠有效地提高樁的承載力。我國(guó)自20世紀(jì)80年代起，先后由中國(guó)建筑科學(xué)研究院地基所、西南交通大學(xué)巖土工程研究所等科研單位對(duì)此項(xiàng)工藝進(jìn)行了試驗(yàn)和推廣，形成了各自的特點(diǎn)，并取得了顯著的效益。

2 采用樁基后注漿新工藝的目的和機(jī)理

2.1 采用樁基后注漿新工藝的目的

2.1.1 提高單樁垂直承載力：鉆孔灌注樁由于泥漿護(hù)壁對(duì)樁側(cè)摩阻的減少作用及樁端沉渣對(duì)樁端承載力的影響等，而導(dǎo)致鉆孔灌注樁承載力下降，采用鉆孔灌注樁后注漿，使水泥漿液與樁端沉渣、樁端土體形成水泥土擴(kuò)大頭，提高了樁端承載力；水泥漿液沿樁身上返，沖刷泥皮混合及向樁側(cè)土體滲透成密實(shí)體，從而提高了樁側(cè)摩阻力。

2.1.2 提高經(jīng)濟(jì)效益：由于單樁承載力提高了，樁長(zhǎng)可以減短，樁數(shù)可以減少，節(jié)省投資。

2.1.3 提高質(zhì)量：實(shí)施壓力注漿消除了孔壁泥皮厚及樁底沉渣的隱患，提高了鉆孔灌注樁質(zhì)量的穩(wěn)定性。

2.1.4 進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)：為注漿新工藝積累數(shù)據(jù)、經(jīng)驗(yàn)，為以后定性分析注漿工藝打下基礎(chǔ)。

2.2 樁基后注漿的機(jī)理

樁體凝結(jié)后，通過(guò)預(yù)埋于樁內(nèi)的注漿管，對(duì)樁端進(jìn)行高壓噴漿，高壓水泥漿液射流切割、劈裂、擠壓和滲入樁端沉渣和土體中，日后固結(jié)成一個(gè)強(qiáng)度高的水泥土擴(kuò)大頭，大大提高了樁的端承力。同時(shí)高壓水泥漿液沿樁身上返一定高度，并對(duì)泥皮及土體也進(jìn)行劈裂、擠壓和滲入作用，使樁和樁周土更為牢固的結(jié)合在一起，從而也提高了樁的側(cè)摩阻力。

3 工程實(shí)例

3.1 工程概況

某綜合樓工程，其中主樓27層，裙房4層，地下1層。其樁基采用鉆孔灌注樁，直徑有600mm、700mm和800mm三種，樁長(zhǎng)43m左右，以42m深卵石層為持力層，樁端進(jìn)入該層深度約30mm。

3.2 樁底后注漿施工工藝流程

樁底后注漿施工工藝流程為：注漿管制作一樁成孔 注漿管固定在鋼筋籠上一起吊放埋設(shè)一灌注樁身混凝土一注漿管注水開(kāi)塞一水泥漿配置一注漿。漿管制作：注漿管一般采用2根直徑32mm的焊管，各段焊管之間用鋼套管(10mm長(zhǎng))電焊聯(lián)接；鋼管底部封死，鋼管底端20cm范圍內(nèi)梅花型布置直徑5～8mm的鉆孔不少于12個(gè)，外用防水膠帶多層密封。注漿管上端套外絲及預(yù)留外接頭，并用堵頭封死；安放之前應(yīng)清除管內(nèi)雜物，以防堵塞注漿孔。鋼管長(zhǎng)度按孔深尺寸+0.3m制作。安放注漿管：安放時(shí)將2根鋼管對(duì)稱(chēng)布置在鋼筋籠兩內(nèi)側(cè)，并用鐵絲固定，隨鋼筋籠同步安放，注漿管底必須下到樁底。注漿管下端要比鋼筋籠低20cm，注漿管上端高出地面10cm。注漿管開(kāi)塞：成樁2-3d即混凝土完成終凝前后，用高壓泵壓送清水沖洗注漿管道，開(kāi)塞壓力一般在0.1-3.0MPa。

安裝孔口裝置和輸漿管：注漿管上部安裝進(jìn)漿閥和耐高壓管路，連接GJB-A型或SGB-10型三柱塞高壓注漿泵，該泵額定工作壓力10MPa，流量為 64-100L/min。

高壓注漿：用高壓注漿泵壓注水泥漿，注漿前混凝土樁養(yǎng)護(hù)期不少于14d(混凝土強(qiáng)度達(dá)到80%以上)；漿液水灰比在注漿過(guò)程中可由稀逐漸變濃，以保證注漿效果。

注漿記錄：注漿過(guò)程中，要記錄樁號(hào)、樁徑、成樁時(shí)間、壓漿時(shí)間、壓水壓力、開(kāi)始注漿時(shí)間、注漿壓力、終止壓力、水灰比、注漿量、終止時(shí)間等。

3.3 樁底后注漿的技術(shù)參數(shù)及要求

水泥漿水灰比：一般用素水泥漿，水泥用32.5# 普通硅酸鹽水泥漿液，水灰比(重量)為 0.5：1；開(kāi)始時(shí)為避免注漿管堵塞，水灰比可提高些(2：1)，在注漿中間階段可穩(wěn)定在0.5：1。注漿壓力：注漿壓力的確定要考慮三方面的因素：①最終注漿壓力要小于樁身上抬的摩擦阻力；②最終注漿壓力要確保樁端的樁身混凝土不破壞；③最終注漿壓力要使注漿量保證達(dá)到設(shè)計(jì)要求形成的樁端增強(qiáng)體。本工程注漿初始和終止階段壓力控制在3MPa，中間階段壓力控制在2MPa。注漿量：每根樁的注漿量Q可由下面的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算：

Q=KLF

式中：K一綜合影響系數(shù)(孔淺地層松散時(shí)取1.5；孔深地層密實(shí)時(shí)取1.0)；

L-注漿高度 (較大樁取2.0m，較小樁取5.0m)；

F-樁截面面積。

合理的注漿量受樁端和樁側(cè)土層類(lèi)別、滲透系數(shù)、樁徑、樁長(zhǎng)、承載力增幅、沉渣厚度等的影響。

本工程實(shí)際注漿量以現(xiàn)場(chǎng)試注為依據(jù)，直徑600mm者的水泥用量1.6t；直徑700mm者的水泥用量1.8t；直徑800mm者的水泥用量2.0t。

本工程注漿終止標(biāo)準(zhǔn)以注漿量為主，并參考注漿壓力的大??；如果水泥漿向另一注漿管外溢，并且注漿壓力超過(guò)3MPa，則說(shuō)明已注滿(mǎn)。

3.4 注漿時(shí)間選擇

因后注漿是通過(guò)高壓實(shí)現(xiàn)的，故要求樁身具有一定的強(qiáng)度，注漿時(shí)間不能太早；但太晚也會(huì)因樁周護(hù)壁泥皮硬化造成注漿困難，影響漿液向上泛漿擠入樁周土體，從而導(dǎo)致漿液向遠(yuǎn)處流失而達(dá)不到最佳注漿效果。樁底后注漿的最佳時(shí)間一般選擇在成樁后10-20d內(nèi)，本工程選在成樁后20d。

4 施工中的經(jīng)驗(yàn)和思考

4.1 注漿管安裝不到位，導(dǎo)致注漿效果降低

4.1.1 原因：成孔結(jié)束后孔深及注漿管安裝時(shí)丈量不準(zhǔn)確。注漿管插入土中太短，影響注漿效果，注漿管可能埋入混凝土中，從而導(dǎo)致注漿失敗。

4.1.2 措施：成孔結(jié)束后由技術(shù)人員精確計(jì)算孔深，再根據(jù)孔深安裝注漿管。

4.2 注漿管路不通

4.2.1 原因：注漿外套管連接時(shí)密封不嚴(yán)密；地面注漿口未封堵；注漿器止水膠帶密封不嚴(yán)密；未邊下注漿管邊向管內(nèi)注入自來(lái)水，導(dǎo)致孔內(nèi)泥漿水受到高壓水頭壓力進(jìn)入管內(nèi)。

4.2.2 措施：注漿管連接處應(yīng)確保其緊密；注漿管頂部露出地面0.2m，必須用堵頭封堵；必須邊下注漿管邊向管內(nèi)注入自來(lái)水。

4.3 混凝土終凝后，開(kāi)環(huán)較遲

4.3.1 原因：成樁結(jié)束時(shí)間計(jì)算錯(cuò)誤。

4.3.2 措施：嚴(yán)格計(jì)算每根樁開(kāi)環(huán)預(yù)壓水的時(shí)間。

4.4 開(kāi)環(huán)預(yù)壓水過(guò)多，造成注漿時(shí)漿量達(dá)不到要求

4.4.1 原因：開(kāi)環(huán)預(yù)壓水過(guò)多。

4.4.2 措施：嚴(yán)格計(jì)算每根樁開(kāi)環(huán)預(yù)壓水控制在15L，確認(rèn)注漿管路已暢通。

4.5 注漿管路不通，注漿失效

4.5.1 原因：注漿管埋人混凝土中。注漿管內(nèi)有水泥漿水。

4.5.2 措施：只有一根注漿管可以注漿，則將全部水泥用量(2000kg)都通過(guò)這一根注漿管注入樁底。

4.6 注漿時(shí)發(fā)生串孔現(xiàn)象

4.6.1 原因：注漿時(shí)剛好另一根鄰樁鉆至孔底，由于初壓時(shí)壓力較大，產(chǎn)生串孔現(xiàn)象；或注漿時(shí)剛好另一根鄰樁在開(kāi)環(huán)預(yù)壓水，由于壓力大，或地層原因，漿量在鄰樁注漿器邊凝固，造成鄰樁注漿失效。

4.6.2 措施：注漿樁位與正在施工的鉆孔灌注樁位的間距大于2個(gè)樁間距；注漿施工前，注意鄰樁施工的步驟，避免串孔現(xiàn)象發(fā)生；合理選用注漿壓力 (開(kāi)環(huán)或初壓時(shí)控制在2.0MPa以?xún)?nèi))；注漿時(shí)鄰樁地面注漿管口必須封堵嚴(yán)密。

5 結(jié)語(yǔ)

后壓漿是一種較新的鉆孔灌注樁基礎(chǔ)處理技術(shù)，理論和實(shí)踐都已充分證明，樁端壓漿通過(guò)滲透、劈裂、擠密作用，使樁端持力層在一定范圍內(nèi)形成漿液和土的結(jié)石體，從而改善持力層的物理力學(xué)性能，恢復(fù)和提高樁端土的強(qiáng)度，對(duì)于大范圍樁端壓漿，由于相鄰樁加固的相互作用形成一個(gè)近似深部大底板的承載體，使持力層整體強(qiáng)度得到充分發(fā)揮。鉆孔灌注樁后壓漿工藝必將在工程中得到越來(lái)越多的應(yīng)用，成為鉆孔灌注樁不可缺少的配套工藝。

[1]龔維明，鄒小平.鉆孔灌注樁底壓漿設(shè)計(jì)施工分析.

[2]《灌注樁后壓漿技術(shù)規(guī)程》(Q/JY14-1999)