軟土地區(qū)超長樁基后注漿施工關鍵技術

胡邦瑜

（重慶市市政設計研究院 重慶 400020）

前言

后注漿灌注樁技術是在灌注樁成孔過程中，預先在樁側、樁端埋設注漿管、注漿閥，待灌注混凝土成樁一段時間后，再壓入配制的水泥漿液的一種新工藝。軟土地區(qū)的鉆孔灌注樁的承載力受到諸多施工因素的影響，成為工程界一大弊病。降低單樁承載力的施工因素主要表現(xiàn)為：其一，孔壁完整性差，常采用優(yōu)質泥漿護壁，它吸附于孔壁形成泥皮保護孔壁，而泥皮阻礙樁周土與樁身混凝土的粘結，大大降低了樁側摩阻力；其二，在成孔過程中，由于樁孔內充滿泥漿液體，樁側和樁底土長時間受泥漿液體的侵蝕會引起樁周土抗壓強度的降低，降低了樁周土體的摩阻力和樁端阻力；其三，施工時使用泥漿作為沖洗介質，不可能將鉆渣完全攜帶至地表，形成可壓縮的“軟墊”，在樁底處會產生“虛尖”，從而影響單樁承載力及工后沉降。

針對上述軟土地區(qū)超長樁基存在的弊病，國內外主要采用樁基后注漿來解決這一問題[1]-[5]，并收到良好效果，但其施工工藝仍有待完善。結合華東軟土地區(qū)某高速鐵路特大橋梁超長樁基（樁長大于50m）后注漿施工實踐，介紹了樁基后注漿施工工藝、注漿設備、單向閥及注漿管制作等技術，并重點闡述了施工關鍵控制技術，建立了一套適合深厚軟土地區(qū)鉆孔灌注樁后注漿施工工藝、質量控制和驗收標準。

1 后注漿灌注樁分類

1.1 按注漿工藝分類

(1)開式注漿。開式注漿是指漿液通過預埋的注漿管直接注入樁端或樁側，漿液與樁底沉渣、樁端周圍土體呈混合狀態(tài)，有時會產生劈裂注漿。這種方法加固范圍大，漿液與周圍土體呈混合劈裂、填充、滲透等作用，在樁端形成復合地基的效果。

(2)閉式注漿。閉式注漿就是將漿液注入預制的彈性良好的空腔體內，隨著注漿壓力和注漿量的增大，彈性腔體逐漸膨脹、擴張，在樁端土層中形成漿泡。漿泡的產生及其逐漸擴大會對樁端土層進行有效壓密，在砂性土層中的壓密效果要優(yōu)于粘性土層。這樣可以對樁端土層進行局部加固，加固范圍小而且穩(wěn)定，針對性強。

采用閉式注漿，單樁承載力提高幅度比較穩(wěn)定，但閉式注漿施工工藝比較復雜；開式注漿承載力提高的幅度不如閉式注漿，并且不穩(wěn)定，難以控制，但開式注漿施工工藝比較簡單，應用比較廣泛。

1.2 按注漿管埋設方法分類

(1)樁身預埋注漿管注漿。樁身預埋注漿管注漿是指在灌注樁施工前預先將注漿管放置好，待灌注樁身混凝土時灌注在樁身中。預埋注漿管一般采用以下方法：在鋼筋籠綁扎完畢后，將注漿管固定在鋼筋籠上，鋼筋籠下沉時，固定在鋼筋籠上的注漿管隨其一起放入樁孔內；或者是在鋼筋籠放好之后，將注漿管單獨插入孔底并用適當?shù)姆椒▽⑵涔潭ㄔ阡摻罨\上，防止灌注樁身混凝土時注漿管移位；注漿管可以放置在樁身的中部，也可以放置在樁身的側面。

(2)鉆孔埋管注漿。樁身鉆孔埋管注漿一般是在樁承載力不能滿足要求和進行樁基事故處理時采用的方法，鉆孔埋管注漿可分為樁身中心鉆孔埋管和樁外側鉆孔埋管。樁身中心鉆孔埋管注漿是在成樁之后，在樁身中心鉆孔埋設注漿管，并深入到樁端以下約1～2倍樁徑范圍內，然后注漿。樁外側鉆孔埋管是指成樁之后，沿著樁身四周0.2～0.5m的間距鉆孔并注漿。

2 工程概況

某高速鐵路特大橋樁基位于昆山陽澄湖內，屬長江三角洲深厚軟土層，地質條件如下：(1)粉質粘土，褐黃色，軟塑，厚度2.77m；(2)淤泥質粉質粘土，褐灰色～灰綠色，流塑，厚度10.4m；(3)粉質粘土，褐灰色，硬塑，厚度5.0m；(4)粉土，褐黃色，飽和，厚度9.2m；(5)粉土，灰黃色，飽和，厚度16.8m；(6)粉土，灰褐色，飽和，厚度11.0m；(7)粉砂，青灰色，中實～密實，厚度12.14m；(8)粉質粘土，褐灰色，軟塑～硬塑。橋位處軟土層超過60m，樁長設計為50～60m，由于樁周土摩阻力較低，樁端土的承載力也較低，因此采取樁側和樁端注漿技術控制橋梁的沉降。

3 深厚軟土樁基后注漿施工

《后注漿灌注樁技術規(guī)程》中關于深厚軟土地區(qū)超長樁基后注漿的施工技術存在以下不足：注漿頭詳細制作過程；此類軟土地區(qū)的建議注漿壓力、注漿量、注漿濃度及注漿順序。通過開展該大橋的百余根樁基后注漿施工，結合獲得的工程技術經驗，初步探討了上述規(guī)程中的不足之處，以供類似工程借鑒。

3.1 施工工藝

后注漿灌注樁施工遵循《后注漿灌注樁技術規(guī)程》，結合工程實際，提出工藝流程如圖1、圖2所示。

圖1 成樁、元件安裝流程

圖2 后注漿工藝流程

成孔。視土層地質和地下水位情況采用合適的成孔方法(泥漿護壁鉆成孔法、全套管護壁法、干作業(yè)鉆成孔法及沖擊鉆成孔法)。成孔中對孔徑要求嚴格，孔徑的變化不應過大。

放鋼筋籠及注漿管。當樁側注漿管沿鋼筋籠縱向設置時，一般均為花管，綁在鋼筋籠外側，其孔眼用橡皮箍、膠帶等綁緊，以防止灌注混凝土時水泥漿進入花管內而造成堵塞；當采用環(huán)向樁側注漿花管時，則將其環(huán)繞在鋼筋籠外側，兩端插接于豎向注漿管底端的短接管上，并用鐵絲扎緊于鋼筋籠上；當采用樁側壓力注漿器時，則將其連接于豎向或環(huán)向注漿管上，并固定在鋼筋籠上。

按常規(guī)方法灌注混凝土。

沖水開塞。

進行后壓力注漿。實施壓力注漿的時間，待樁身混凝土初凝后，成樁后7～10d內。樁身有若干樁側注漿段時，實施樁側壓力注漿的順序，按照自下而上進行注漿。

卸下注漿接頭，成樁。上述為共同的施工程序，視不同的壓力注漿工法，具體施工時還會有所變通。

3.2 注漿設備

注漿設備：注漿泵采用BW-250泥漿泵(兩臺，一臺注漿，一臺沖水開塞，其參數(shù)見表1)，漿液攪拌機，儲漿桶，注漿管路，10MPa壓力表，球閥，溢流閥，16目紗網。注漿泵必須配備卸荷閥，限定壓力8～9MPa。注漿泵的最小流量不大于60L/min。為確保注漿過程中不因機械事故而停頓，注漿設備必須有足夠備用件，配有專業(yè)的機械維修師。

表1 注漿泵參數(shù)

注漿裝置：樁端注漿管，樁身豎向導漿管(樁身豎向導漿管可由聲測管兼)。

其他設備：除注漿設備以外，尚應配備以下機具：電焊機，切割機，稱量外加劑的計量器具等。

后注漿施工班組可配5～6人，其中包括操作工人和具有施工經驗的技術工人。施工前應對有關人員進行技術培訓和安全教育。施工區(qū)設立警示牌，非工作人員嚴禁入內，防止受到高壓注漿液傷害。

應經常檢查和維修注漿設備、機具、并建立安全員負責制，對設備、電路等進行全面的檢查，對壓力表應定期檢查、標定，合格后方可使用。

3.3 單向閥及注漿管制作

遵循《建筑樁基技術規(guī)范》（JGJ94-2008），對注漿管及單向閥有如下要求：

后注漿導管應采用鋼管，且應與鋼筋籠加勁筋綁扎固定或焊接。

樁端后注漿導管及注漿閥數(shù)量宜根據樁徑大小設置。對于直徑不大于1200mm的樁，宜沿鋼筋籠圓周對稱設置2根；對于直徑大于1200mm而不大于2500mm的樁，宜對稱設置3根。

對于樁長超過15m且承載力增幅要求較高者，宜采用樁端樁側復式注漿。樁側后注漿管閥設置數(shù)量應綜合地層情況、樁長和承載力增幅要求等因素確定，可在離樁底5～15m以上、樁頂8m以下，每隔6～12m設置一道樁側注漿閥，當有粗粒土時，宜將注漿閥設置于粗粒土層下部，對于干作業(yè)成孔灌注樁宜設于粗粒土層中部。

對于非通長配筋樁，下部應有不少于2根與注漿管等長的主筋組成的鋼筋籠通底。

鋼筋籠應沉放到底，不得懸吊，下籠受阻時不得撞籠、墩籠、扭籠。

注漿閥應能承受1MPa以上靜水壓力；注漿閥外部保護層應能抵抗砂石等硬質物的刮撞而不致使管閥受損。

注漿閥應具備逆止功能。

4 后注漿施工關鍵控制技術

4.1 注漿管埋設

對于樁端注漿，每根樁一般應埋設2根注漿管。對樁徑大于1500mm者宜埋設3根注漿管。

注漿管直徑一般宜為30～50mm，壁厚大于2mm。樁長越長，注漿管直徑應越大，注漿管底端原則上應比通長配筋的鋼筋籠長50～100mm。

注漿頭制作很關鍵，要做到既在澆灌樁身混凝土時不使注漿孔堵塞，又要使其在成樁7d后能用清水順利開塞。注漿頭可按下列方式制作：首先將注漿管底壓成扁尖形，然后在管底約40cm段打上4排每排4～5個φ8mm的小孔，接著用圖釘堵塞每個小孔，并外包絕緣膠布，最后用硬包裝帶再包扎一層，再扎上兩道鐵絲。

兩管應沿鋼筋籠內側對稱且垂直下放，管底端比鋼筋籠長約50～100mm。管子連接可以采用絲扣連接或外接短套管(長約20cm)焊接的辦法。注漿管一直通到樁頂，管頂端臨時封閉。同時對有地下室的工程，注漿管在基坑開挖段內最好不要有接頭，以避免漏漿。與此同時，還應保護好注漿管，防止其彎曲。

4.2 注漿量及注漿壓力

根據理論計算和參考經驗值，確定單樁注入水泥量為3.0t，這樣既保證了樁端底土層水泥的注入量，又不會對鄰樁產生擠壓作用。注漿量的多少直接決定注漿的效果與成效。影響注漿量的主要因素有樁端土的密實度、含泥量、滲透性及注漿壓力。一般樁徑越大，設計單樁豎向承載力取值越高，所以注漿量也要越大。同時設計要求注漿后達到的增幅越大，則注漿量也應越大，表2為推薦的注漿量值，最終注漿量的確定，應通過幾根試樁的試注來綜合確定。根據本工程樁的地質條件和樁徑為1m，采取三根注漿管埋設，單管注漿量為0.75t～1.0t。注漿壓力為0.5～2.5MPa，在此壓力范圍內能順利完成3噸水泥的注漿量。

表2 一般礫石層注漿量(水泥量)的經驗數(shù)據表(t)

4.3 漿液濃度

不同濃度的漿體其行為特性有所不同：稀漿(水灰比約為0.8：1)便于輸送，滲透能力強，用于加固預定范圍的周邊地帶；中等濃度的漿體(水灰比約為0.6：1)主要加固預定范圍的核心部分，在這里中等濃度的漿體起充填、壓實、擠密作用；而濃漿(水灰比約為0.4：1)的灌注則對已經注入的漿體起脫水作用。

在樁底可灌性的不同階段，調配不同濃度的注漿漿液，并采用相應的注漿壓力，才能做到將有限漿量送達并駐留在樁底有效空間范圍內。漿液濃度的控制原則一般為：依據壓水實驗情況選擇初注濃度，通常先用稀漿，隨后漸濃，最后注濃漿。在可灌的條件下，盡量多用中等濃度以上漿液，以防漿液作無效擴散。在實際工程應用中，施工單位往往多半只使用水灰比為0.4～0.6：1的濃漿。如注漿壓力低，通常在漿液中可放入減水劑(木鈣)、固化膨脹劑(UEA)。當砂礫層很松散，注入水泥漿壓力很低，注漿量很大時，可改注水泥砂漿，但應注意不要堵塞注漿管。

4.4 注漿節(jié)奏

為了使有限漿液盡可能充填并滯留在樁底有效空間范圍內，在注漿過程中還需掌握注漿節(jié)奏，實行間歇注漿。間歇時間的長短需依據壓水試驗結果來確定，并在施注過程中依據注漿壓力變化，判斷樁底可灌性現(xiàn)狀再加以調節(jié)。間歇注漿的節(jié)奏需掌握得恰到好處，既要使注漿效果明顯，又要防止因間歇停注時間過長堵塞通道而使注漿半途而廢。對于短樁，樁底注漿時往往會出現(xiàn)漿液沿樁周上冒現(xiàn)象，此時應在注入到冒漿后暫時停止一下，待樁周漿液凝固后，再施行補注漿，經過反復補注，這樣可以達到設計要求的注漿量。

4.5 注漿順序

對樁位圖上同一承臺或附近的樁，最好同時注漿，此外對同一根樁宜邊開塞邊注漿。若開塞后久不注漿，那么由于地下水活動，砂子有可能要從注漿頭倒灌進注漿管內從而堵塞注漿頭。對同一根樁若一根管注漿已能達到設計要求的注漿量，那么另一管可以不注漿。另外，對大面積工程注漿，宜先注四周樁，再注中間樁。

4.6 注漿后保養(yǎng)齡期

所謂注漿后的保養(yǎng)齡期，即樁底注漿后需多長時間，才可以做靜載試驗或作為工程樁使用的時間，通常要求注漿后保養(yǎng)15d以上，才能做靜載試驗，此時注入的水下水泥漿剛初凝。

4.7 注漿管堵塞處理

在注漿管埋設時要組織嚴密，精心施工，盡量不要使注漿管堵塞。如堵塞其中一個注漿管，另一注漿管可以注漿并能達到設計要求的注漿量則也可以認為滿足要求；若兩管同時堵塞，則應進行處理。

對注漿管堵塞的樁，可以采用在該樁外側土層用小鉆機重新打小孔到樁底砂礫層，并補充注漿辦法來處理，此時要注意注入漿液沿小鉆孔回漿問題，即做好鉆孔封堵工作。

5 注漿效果檢驗及樁基驗收

對單樁注漿效果檢驗的最可靠辦法是靜載試驗法，一般要求每一個注漿工程要做3組試樁，進行注漿與不注漿的效果對比，并檢驗是否達到設計要求。樁身質量檢測可采用預埋管作孔中超聲波法檢測或低應變反射波法檢測，檢驗數(shù)量按規(guī)范規(guī)程辦。對采用樁底后注漿處理的樁基，其設計、施工、驗收的其他規(guī)定，按有關樁基規(guī)范進行；同時，在房屋建造過程中還應按規(guī)定實時觀測沉降情況。

結語

后注漿技術應用于深厚軟土地區(qū)超長泥漿護壁鉆孔灌注樁，可大大提高單樁承載力，有效減小樁基沉降，縮短工期，且操作簡單、施工方便、質量穩(wěn)定可靠，具有良好的技術經濟效益。結合工程實踐，介紹了樁基后注漿施工工藝、注漿設備、單向閥及注漿管制作等技術，并重點闡述了施工關鍵控制技術，建立了一套適合深厚軟土地區(qū)鉆孔灌注樁后注漿施工工藝、質量控制和驗收標準，可供軟土地區(qū)類似工程提供參考。

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