大直徑鉆孔灌注樁樁底后注漿技術(shù)的應(yīng)用

李軍方 王 燕

(1.邢臺(tái)市人民醫(yī)院，河北邢臺(tái) 054000;2.石家莊鐵道大學(xué)，河北石家莊 050043)

1 概述

邢臺(tái)某高校辦公樓的主樓長(zhǎng)50 m，寬18 m，裙樓長(zhǎng)80 m，寬18 m。主樓采用筏板基礎(chǔ)，裙樓采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，共38根，樁徑為800 mm，有效樁長(zhǎng)為10 m，以中粗砂作為樁端持力層，其承載力不能滿足設(shè)計(jì)要求，結(jié)合該工程的具體特點(diǎn)和場(chǎng)地地質(zhì)條件，本工程采用了后注漿技術(shù)對(duì)灌注樁樁端進(jìn)行壓力注漿，通過(guò)后注漿使樁端持力層的受力面積增大，擴(kuò)底直徑為2.3 m～2.6 m，通過(guò)計(jì)算及工程樁試樁，其承載力和變形滿足上部結(jié)構(gòu)對(duì)地基的要求。

2 大直徑鉆孔灌注樁后注漿技術(shù)原理

后注漿技術(shù)是在灌注樁施工過(guò)程中通過(guò)在樁側(cè)和樁端預(yù)先設(shè)置高壓注漿管，并在樁體強(qiáng)度達(dá)到預(yù)定要求后對(duì)灌注樁進(jìn)行高壓注漿，從而提高灌注樁承載力的一種輔助工法［1］。采用后注漿技術(shù)，成樁前首先在鋼筋籠的兩側(cè)將注漿管與鋼筋籠主筋綁扎牢固，樁側(cè)注漿管要保持一定的豎向間距，確保注漿過(guò)程中豎向注漿點(diǎn)之間不相互串通;樁端注漿出口宜伸入樁端持力層或孔底沉渣一定深度，以達(dá)到對(duì)樁端持力層加固的目的。

后注漿施工采用高壓注漿泵將一定水灰比的水泥漿通過(guò)注漿管壓入預(yù)先在樁體內(nèi)埋置的注漿鋼管，水泥漿通過(guò)特制的注漿閥注入樁周和樁端土體［2］。注漿壓力根據(jù)注漿管的埋置深度、場(chǎng)地地質(zhì)條件及灌注樁承載力提高幅度而定［3］。注漿時(shí)間一般控制在樁體混凝土初凝后，且保證預(yù)定注漿壓力能夠?qū)⒆{閥打開(kāi)。

后注漿技術(shù)通過(guò)以下方面對(duì)樁豎向承載力進(jìn)行增強(qiáng):

1)孔底沉渣與樁周泥皮的固化。后注漿后，通過(guò)對(duì)樁端孔底沉渣的固化膠結(jié)，使樁端土的端阻得到提高;通過(guò)使樁周?chē)嗥さ墓袒?，使樁周土的軟弱泥皮?qiáng)度得到提高，從而提高樁的側(cè)摩阻力。

2)樁端持力層的加強(qiáng)。對(duì)于粗粒土，如粗砂、礫砂和卵石等，樁端后注漿后，樁端持力層一定范圍內(nèi)的地基土由于水泥漿的滲入膠結(jié)，使樁端持力層地基強(qiáng)度顯著提高，從而提高樁承力。

3)漿體的劈裂加筋效應(yīng)。對(duì)于樁周土為軟弱地基土的情況，后壓漿技術(shù)可以使樁周與樁端附近一定范圍內(nèi)的地基土發(fā)生劈裂，在土體內(nèi)形成一定程度的水泥漿膠結(jié)塊或水泥漿加筋體，由于水泥膠結(jié)塊和加筋體的存在，提高了樁周和樁端土體的側(cè)摩阻和端阻，使樁體承載力得到提高。

4)樁體尺寸擴(kuò)大效應(yīng)。樁體注漿后，在高壓作用下，水泥漿體在注漿閥周?chē)纬梢欢ǚ秶耐馔?，使樁體外形變?yōu)椤疤呛J”或“鈁錘”形。樁體外形的改變，提高了樁體的側(cè)摩阻和端阻，增加了樁體承載力。

3 樁底注漿工藝

3.1 樁底注漿工藝流程

埋設(shè)注漿管→高壓水疏通注漿管道→制漿→注漿［4］。

3.2 注漿參數(shù)的選擇

3.2.1 埋設(shè)注漿管

在鋼筋籠的兩側(cè)對(duì)稱(chēng)安放2根直徑20 mm的注漿管，注漿管采用管箍連接。注漿管下端埋入樁端持力層中粗砂500 mm，且注漿管的端部用直徑5 mm～10 mm的碎石包裹，以利于高壓注漿時(shí)注漿閥能夠順利打開(kāi)。

3.2.2 高壓水疏通注漿管道

當(dāng)鉆孔灌注樁成樁后48 h～72 h，向注漿管注入高壓清水，以清除射漿管逆止閥周?chē)炷林兴酀{液，打通注漿通道。其壓力約 2.0 MPa，穩(wěn)定壓力 0.8 MPa ～1.2 MPa。整個(gè)高壓水疏通注漿管道工作大約持續(xù)2 min～3 min即可終止。

3.2.3 注漿齡期

樁體后壓漿時(shí)由于水泥漿體具有很高的壓力，為避免注漿過(guò)程中樁體混凝土破壞，注漿前樁體混凝土要達(dá)到一定強(qiáng)度［5］。本工程中樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20，注漿時(shí)間在成樁后3 d開(kāi)始。

3.2.4 漿液水灰比

水泥漿液的水灰比要根據(jù)具體的工程條件進(jìn)行確定。對(duì)于粗粒土，宜選取水灰比稍小的漿液，而對(duì)于細(xì)粒土，則選用水灰比稍大的漿液更為有利。一般水灰比較小時(shí)，為使?jié){液流動(dòng)更方便，常常在漿液中加入一定比例的減水劑，從而避免注漿過(guò)程中因注漿管道堵塞而導(dǎo)致注漿失敗。本工程注漿材料選用P.S32.5礦渣硅酸鹽水泥，水灰比為0.6。

3.2.5 注漿量

樁端注漿量依據(jù)樁端持力層的物理力學(xué)性能、孔底沉渣量、樁豎向承載力提高幅度等因素綜合確定，注漿量可按下式進(jìn)行估算:

其中，Q為每根樁漿液注入量，m3;α為漿液損耗系數(shù)，取1.1～1.3;R為漿液有效擴(kuò)散半徑，m;H為注漿段的高度，一般為0.5 m ～1 m;n為空隙率;β 為漿液充填系數(shù)，取0.4 ～0.9。

本工程中，每根樁漿液注入量為1.6 m3左右。前兩級(jí)各注400 L，后一級(jí)注800 L。每根樁注入水泥量為890 kg。

3.2.6 注漿壓力

注漿壓力一般以不使樁體產(chǎn)生整體上移或樁周土體產(chǎn)生整體剪切破壞為前提，且注漿過(guò)程中樁體混凝土不得出現(xiàn)因注漿而發(fā)生破壞的現(xiàn)象。注漿壓力初始階段壓力一般較大，注漿管打開(kāi)后注漿壓力多控制在0.5 MPa～1 MPa。本工程注漿壓力為0.8 MPa。

3.2.7 注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

當(dāng)注漿量達(dá)到預(yù)定漿液注入量或注漿壓力大于預(yù)定注漿壓力時(shí)，即可終止注漿。

3.3 注漿注意事項(xiàng)

1)注漿過(guò)程中出現(xiàn)注漿壓力突然下降或注漿量突然增大時(shí)，應(yīng)立即檢查原因，如有漿液跑、冒現(xiàn)象應(yīng)立即停止注漿，并采取封堵、減小注漿壓力、加大漿液濃度等措施，或采用間歇注漿的方法。2)注漿順序采用先樁側(cè)注漿、后樁端注漿，先群樁外側(cè)注漿，后群樁內(nèi)部注漿的方式。3)注漿結(jié)束后，注漿管端部應(yīng)采取封堵閉漿，以免出現(xiàn)冒漿現(xiàn)象，影響注漿效果。

3.4 注漿效果

注漿結(jié)束后，隨機(jī)選取了3根樁進(jìn)行了樁身承載力豎向靜載荷試驗(yàn)，同時(shí)選取了樁總數(shù)量的20%進(jìn)行了樁身低應(yīng)變動(dòng)力測(cè)試，檢測(cè)結(jié)果表明，樁承載力值比注漿前樁設(shè)計(jì)承載力值提高20%，且注漿后樁身完整，樁頂沉降量滿足設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)論及建議

后注漿技術(shù)具有工期短、造價(jià)低及施工方便的優(yōu)點(diǎn)，能夠大幅度地提高單樁豎向承載力。本文結(jié)合具體的后注漿工程，得到以下結(jié)論:1)對(duì)于大直徑灌注樁，采用后注漿技術(shù)實(shí)施樁端和樁側(cè)注漿，能夠大幅度地提高樁豎向承載力;2)合理的注漿參數(shù)能夠保證注漿效果，注漿時(shí)間、注漿壓力、漿液水灰比及注漿量對(duì)樁豎向承載力的提高均有影響;3)后注漿技術(shù)的影響因素較多，采用后注漿技術(shù)時(shí)，建議樁豎向承載力的提高幅度不宜過(guò)大，以保證工程安全。

［1］黃力強(qiáng).鉆孔灌注樁孔底注漿施工質(zhì)量控制［J］.施工技術(shù)，2000(9):15.

［2］中國(guó)建筑科學(xué)研究院.灌注樁后注漿(PPG)工法(YJGF04-98)［J］.施工技術(shù)，2001(1):46-47.

［3］嚴(yán) 敏，萵明倬，李自強(qiáng).樁底后注漿超長(zhǎng)灌注樁在東方之門(mén)工程中的應(yīng)用［J］.建筑結(jié)構(gòu)，2009，4(39):778-780.

［4］盛黎麟，樓蘭忠，吳鳴鵬，等.大直徑鉆孔灌注樁樁底后注漿施工及質(zhì)量控制［J］.建筑施工，2007(6):387-389.

［5］閆祥梅.河南廣播電視發(fā)射塔基礎(chǔ)施工中后注漿技術(shù)分析［J］.工業(yè)建筑，2011(41):105-107.