高層建筑中鉆孔灌注樁后注漿技術(shù)的分析及應(yīng)用

郭方勝，劉李智

（武漢科技大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院，武漢 430065）

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市用地的愈發(fā)緊張，高層建筑在我國(guó)廣泛興起。鉆孔灌注樁是高層建筑常見的樁基礎(chǔ)形式之一。由于成孔工藝的固有缺陷導(dǎo)致的樁底沉渣和樁身泥皮等因素的影響，鉆孔灌注樁承載力難以得到有效發(fā)揮。以上因素的隨機(jī)性還造成了鉆孔灌注樁單樁承載力的離散性。國(guó)內(nèi)外把地基處理灌漿技術(shù)應(yīng)用于樁基，采取對(duì)樁端和樁側(cè)實(shí)施壓力注漿措施，即所謂的后注漿技術(shù)。鉆孔灌注樁后壓漿是指鉆孔灌注樁在成樁后，由預(yù)埋的注漿通道用高壓注漿泵將一定壓力的水泥漿壓入樁端土層和樁側(cè)土層，通過漿液對(duì)樁端沉渣和樁端持力層及樁周泥皮起到滲透、填充、壓密、劈裂、固結(jié)等作用來增強(qiáng)樁端土和樁側(cè)土的強(qiáng)度，從而達(dá)到提高樁基極限承載力、減少群樁沉降的一項(xiàng)技術(shù)措施［1－4］。

我國(guó)的一些地區(qū)屬于河流沖積平原地貌，表層覆蓋著近代沖積淤泥及粉細(xì)砂（其顆粒級(jí)配比較差，土體骨架顆粒波動(dòng)范圍較大，且排列混亂，塑性指數(shù)低，并且具有表面強(qiáng)度低和很難被壓實(shí)的特點(diǎn)），硬質(zhì)巖層埋藏較深，打樁時(shí)樁必須穿過很厚的細(xì)砂層、淤泥質(zhì)黏土層、粉質(zhì)黏土層才能到達(dá)硬質(zhì)巖持力層。在這種地質(zhì)條件下成樁，很難保證樁身質(zhì)量，且成樁后樁側(cè)泥皮過厚以及樁底留有難以清除干凈的沉渣在很大程度上削弱了鉆孔灌注樁承載力。該文通過現(xiàn)場(chǎng)試樁試驗(yàn)，探討了高層建筑中樁端后注漿技術(shù)對(duì)鉆孔灌注樁承載力的影響。

1 工程概況

武漢某寫字樓由一幢24層的高層建筑和4層的裙房組成，工程占地面積2 680m2，總建筑面積28 566m2，高層為框架－剪力墻結(jié)構(gòu)，多層為框架結(jié)構(gòu)。樁基采用鉆孔灌注樁，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)42m，樁徑為800mm，樁身采用C30混凝土，滿堂式矩形布樁，總樁數(shù)226根。樁端持力層為卵石層，樁端進(jìn)入持力層不小于2m。采用注漿量作為終止注漿的主控因素，終注壓力作為副控因素。場(chǎng)地土層分布及主要物理學(xué)指標(biāo)見表1。

2 后注漿鉆孔灌注樁施工

2.1 樁端后壓漿施工工藝流程

樁端注漿屬于隱蔽工程，目前的監(jiān)測(cè)方法具有一定的局限性，要實(shí)現(xiàn)良好的注漿效果主要取決于注漿工藝。先進(jìn)的注漿工藝建立在對(duì)樁端注漿機(jī)制的正確認(rèn)識(shí)上，它要求因地制宜，嚴(yán)密設(shè)計(jì)，優(yōu)質(zhì)施工，適時(shí)調(diào)控。樁端后壓漿工藝流程見圖1。

2.2 壓漿設(shè)備

注漿施工設(shè)備主要包括注漿泵、攪拌裝置、輸漿管、流量計(jì)。

樁端壓力注漿對(duì)注漿泵的要求是排漿量大、注漿性能穩(wěn)定、使用維修方便。注漿泵的壓力最好能達(dá)到10MPa以上，流量則大于85L/min。

現(xiàn)場(chǎng)選用設(shè)備主要有：SGB6－10型注漿泵1臺(tái)（最大壓力20MPa，最大流量100L/min）；ZJ－400型渦流制漿機(jī)1臺(tái)；邊長(zhǎng)為1m的儲(chǔ)漿箱1個(gè)；高壓壓漿管道及漿液測(cè)試儀器等。

2.3 壓漿管路的布設(shè)

該工程采用U型管壓漿工藝［5］，壓漿管道采用4根?60 mm組成的U型管回路，回路中樁底部分為直線形，且壓漿管底端標(biāo)高比通長(zhǎng)配筋的鋼筋籠底標(biāo)高高10cm。壓漿管路制作完成后與鋼筋籠連接一并下沉至孔底。管道的下側(cè)設(shè)置6個(gè)?8mm注漿孔，使其具有良好的密封性，同時(shí)能夠起到逆止作用。制作注漿孔時(shí)，先用圖釘蓋住孔眼，然后套上比管徑小2～3mm、長(zhǎng)度為5cm的橡膠帶，最后用密封膠帶封住橡膠帶兩端各2cm。壓漿管道圖見圖2。

2.4 漿液的配制

壓漿漿液采用42.5級(jí)普通硅酸鹽無結(jié)塊的雙檢水泥配制，水灰比宜控制在0.5～0.6之間，保證28d強(qiáng)度≥70%樁身混凝土強(qiáng)度。漿液配制按照先放水，然后添加外加劑，攪拌均勻后再加水泥的程序進(jìn)行。攪拌時(shí)間不少于2min，配制出漿液應(yīng)具有良好的流動(dòng)性，不沉淀，不離析。

2.5 樁底壓漿

注漿宜在混凝土灌注后7～10d開始進(jìn)行。注漿過早，樁身混凝土強(qiáng)度過低會(huì)破壞樁本身；注漿過晚，難以在樁底己硬化的混凝土中形成注漿通道，會(huì)導(dǎo)致注漿頭打不開。

開塞時(shí)，若水壓突然下降，表明單向閥已經(jīng)打開，此時(shí)應(yīng)停止注漿封閉閥門15～20min，從而使壓力消散。管內(nèi)存在壓力時(shí)不能打開閥門，防止壓出去的水回流。壓漿完畢后，閥門應(yīng)封閉至少40min再卸閥門。

該工程采用了下列3個(gè)指標(biāo)來控制終止注漿：1）單樁注漿量達(dá)到設(shè)計(jì)要求；2）壓漿總量達(dá)到設(shè)計(jì)要求的80%且注漿壓力連續(xù)達(dá)到8MPa，并穩(wěn)定3min以上；3）壓漿總量達(dá)到設(shè)計(jì)要求的80%，且樁頂出現(xiàn)冒漿現(xiàn)象。

3 靜載試驗(yàn)分析

該工程靜載試驗(yàn)采用堆載－反力架裝置，進(jìn)行了2組試驗(yàn)，一組為3根未注漿試樁，另一組為3根注漿試樁，試樁參數(shù)及結(jié)果對(duì)比見表2。

表2 注漿與未注漿試樁參數(shù)及結(jié)果對(duì)比表

3.1 未注漿樁靜載試驗(yàn)結(jié)果分析

該工程中5號(hào)樁、6號(hào)樁和7號(hào)樁均為未注漿樁。5號(hào)試樁的單樁豎向極限承載力可取6 000kN，此時(shí)對(duì)應(yīng)的樁頂沉降量為36.39mm，樁端累計(jì)沉降量為2.86mm。6號(hào)試樁的單樁豎向極限承載力可取6 000kN，此時(shí)對(duì)應(yīng)的樁頂沉降量為35.04mm，樁端累計(jì)沉降量為2.48mm。7號(hào)試樁的單樁豎向極限承載力可取6 000kN，此時(shí)對(duì)應(yīng)的樁頂沉降量為32.18mm，樁端累計(jì)沉降量為3.14mm。

3.2 注漿樁靜載試驗(yàn)結(jié)果分析

該工程中78號(hào)樁、86號(hào)樁和95號(hào)樁均為樁端后注漿樁。78號(hào)試樁的單樁豎向承載力可取9 000kN，此時(shí)對(duì)應(yīng)的樁頂沉降量為12.97mm，樁端累計(jì)沉降量為0.68mm。86號(hào)試樁的單樁豎向承載力可取9 000kN，此時(shí)對(duì)應(yīng)的樁頂沉降量為10.76mm，樁端累計(jì)沉降量為0.83mm。95號(hào)試樁的單樁豎向承載力可取9 000kN，此時(shí)對(duì)應(yīng)的樁頂沉降量為11.52mm，樁端累計(jì)沉降量為0.57mm。

3.3 注漿樁與非注漿樁靜載試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析

該工程中注漿樁與非注漿樁的靜載試驗(yàn)Q－s曲線為圖3、圖4，從試驗(yàn)結(jié)果可以看出：

1）樁端注漿樁的Q－s曲線比未注漿樁的Q－s曲線顯得更加平順，沉降量隨荷載的變化較為平緩，在一定程度上具有端承樁的性質(zhì)。這表明運(yùn)用了樁端后注漿技術(shù)后樁的承載性能得到明顯提高。

2）在樁頂荷載相同的情況下，注漿樁的沉降量遠(yuǎn)小于非注漿樁。

3）在樁端持力層為卵石層注漿后，注漿樁單樁豎向承載力比非注漿樁提高了1.67倍，并且樁端沉降量大為減少。

4 結(jié) 論

a.樁身泥皮和樁底沉渣是影響鉆孔灌注樁承載力發(fā)揮的主要因素。

b.試驗(yàn)表明，在鉆孔灌注樁施工中應(yīng)用U型管壓漿技術(shù)，可控性好，樁端漿液分布均勻，提高樁的承載力和可靠性。

c.壓漿樁的荷載－沉降關(guān)系曲線呈緩變型；未壓漿樁的荷載－沉降關(guān)系曲線為陡降型。

d.樁端后注漿技術(shù)的成效取決于合理的注漿參數(shù)和注漿工藝。

e.樁端后注漿對(duì)控制樁端卵石層的沉降量效果明顯，可以有效防止高層建筑主樓和裙房之間的不均勻沉降，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

［1］ 張忠苗.灌注樁后注漿技術(shù)及工程應(yīng)用［M］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009.

［2］ 龔維明，戴國(guó)亮，黃生根.大型深水橋梁鉆孔樁樁端后壓漿技術(shù)［M］.北京：人民交通出版社，2009.

［3］ 方鵬飛，姜 珂，朱向榮，等.軟土地區(qū)樁端后注漿樁承載性狀對(duì)比試驗(yàn)研究［J］.工程地質(zhì)學(xué)報(bào)，2009，17（2）：280－283.

［4］ 夏 群.超高層建筑中鉆孔灌注樁后注漿技術(shù)分析及其應(yīng)用［J］.工程勘察，2012（11）：37－43.

［5］ 張曉煒，黃生根.鉆孔灌注樁后壓漿技術(shù)理論與應(yīng)用［M］.北京：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社，2007.