超長灌注樁樁端、樁側(cè)聯(lián)合注漿的質(zhì)量控制

上海市建設(shè)工程監(jiān)理有限公司 上海 200072

1 工程概況

本工程位于蘇州工業(yè)園區(qū)金雞湖西側(cè)，南為蘇惠路，西鄰星陽街，占地面積2.5 萬m2，總規(guī)劃建筑面積約50 萬m2，其中，塔樓高度約729 m，地上138層（裙房地上8 層），整體設(shè)置5層地下室。樁基礎(chǔ)工程采用混凝土鉆孔灌注樁，分別為Φ700 mm、Φ800 mm、Φ1 100 mm，樁數(shù)共計1 928 根，孔深110 m，樁長27～78.2 m，塔樓樁樁端持力層為粉細砂本工程混凝土強度等級為水下C50，注漿形式為樁端樁側(cè)聯(lián)合后注漿。工程地質(zhì)勘察深度范圍內(nèi)分11 層，以粉質(zhì)黏土及細砂為主。

2 樁端樁側(cè)聯(lián)合后注漿分析[1,2]

2.1 樁端后注漿

樁端后注漿施工大體上可分為地面注漿和地下注漿兩大部分。地面注漿裝置由注漿泵、漿液攪拌機、儲漿桶、濕磨機、地面管路系統(tǒng)及觀測儀表等組成；地下注漿裝置由樁身注漿導(dǎo)管和樁端注漿裝置組成。整個系統(tǒng)組成示意如圖1所示。

2.1.1 注漿泵的選擇

樁端后注漿對泵的要求是排量小而壓力要高且穩(wěn)，注漿泵上還必須配備有卸荷閥和壓力表。本工程使用BW-150型泥漿泵。

圖1 樁端后注漿示意

2.1.2 漿液攪拌機具

漿液攪拌機及儲漿桶可根據(jù)施工條件選配，攪拌機要求低轉(zhuǎn)速大扭矩，攪拌機制漿能力和儲漿桶容量應(yīng)與額定注漿流量相匹配，且攪拌機出漿口應(yīng)設(shè)置濾網(wǎng)。

2.1.3 轉(zhuǎn)漿泵

漿液攪拌好后、注入樁端前須轉(zhuǎn)入濕磨機中細化，本工程轉(zhuǎn)漿泵選用NL40-7立式污水泵。

樁身注漿選用黑鐵管導(dǎo)管，是連接地面輸送管與樁端注漿裝置的過渡管材；與超聲波檢測管共用的樁，選用內(nèi)徑50 mm、壁厚3.0 mm的黑鐵管，不能利用檢測管的樁選用內(nèi)徑25 mm、壁厚3.0 mm的黑鐵管。樁身注漿導(dǎo)管應(yīng)連接牢固和密封，采用焊接或機械連接。本工程因為樁深，為保證導(dǎo)管的可靠性，采用了外加套筒焊接連接，與鋼筋籠加勁筋綁扎固定，隨鋼筋籠一起下放入孔內(nèi)。

2.1.4 樁端注漿裝置

該裝置是整個樁端壓力注漿施工工藝的核心部件。注漿有單向閥，注漿時，漿液由樁身注漿導(dǎo)管經(jīng)單向閥直接注入土層。注漿器有如下要求：

（a）注漿孔設(shè)置必須利于漿液的流出，注漿器總出漿孔面積大于注漿器內(nèi)孔截面積；

（b）注漿器須設(shè)置單向閥式，以保證下入時及下入后混凝土灌注過程中漿液不進入管內(nèi)以及注入后地層中水泥漿液不得回流；

（c）注漿器上必須設(shè)置注漿孔保護裝置；

（d）注漿器與注漿管的連接必須牢固、密封、連接簡便；

（e）注漿器的構(gòu)造必須利于進入較硬的樁端持力層。

2.1.5 樁端后注漿施工方法

2.1.5.1 注漿管路的安裝

（a）注漿管路隨鋼筋籠一起下入之前，必須進行孔深的測定和注漿管路的檢查工作。

（b）注漿管路安裝：樁端注漿器焊接在注漿管路上，且注漿器超出鋼筋籠底部0.2～0.5 m，注漿導(dǎo)管均勻地綁扎在鋼筋籠主筋內(nèi)側(cè)，隨鋼筋籠一起下入孔內(nèi)，直至孔口為止，為保護注漿導(dǎo)管，注漿管不得高出地面，并要確保下入深度的準(zhǔn)確。

（d）注漿管路設(shè)置要求：注漿管路連接時，其螺紋處必須使用止水膠帶，并牢固擰緊密封；每對稱下完一節(jié)時，須在注漿管內(nèi)注入清水，檢查管路的密封性，以注漿管內(nèi)注滿清水、并保持水位穩(wěn)定不下降為準(zhǔn)；注漿管必須使用10#或12#鐵絲按每間隔2 m與鋼筋籠主筋牢固地綁扎在一起，對露出在孔口的注漿管上部管口，使用堵頭擰緊，防止雜物掉入注漿管內(nèi)，以確保注漿管路暢通。

2.1.5.2 樁端后注漿

（a）待成樁7～8 h后，對注漿樁樁內(nèi)導(dǎo)管使用清水開環(huán)，檢查注漿導(dǎo)管是否暢通，打開注漿閥。

（b）樁身混凝土強度達到設(shè)計強度的70%，開始進行樁端后注漿，一般為成樁7～8 d后。

（c）按設(shè)計水泥量和水灰比進行水泥漿液的配制，水灰比控制在0.5～0.6之間，水泥標(biāo)號必須符合設(shè)計要求，漿液配制過程中，須按一定比例摻加外加劑，水泥漿液攪拌好后，必須用不大于3 mm×3 mm的濾網(wǎng)進行過濾，方可開泵注漿。

（d）水泥漿液必須進行細化處理，細化處理時間根據(jù)顆粒分析和滲透系數(shù)確定，一般在1～3 min之間。

（e）注漿泵量控制在30～45 L/min，常規(guī)注漿壓力控制在0.4～0.6 MPa，每根樁注漿必須一次完成，2 根注漿導(dǎo)管的注漿間隔時間不得超過12 h。

（f）壓漿總體控制原則：實行壓漿量與壓力雙控，以壓漿量（水泥用量）控制為主?？倝簼{量按設(shè)計要求或注漿量達設(shè)計值的80%，且注漿壓力達3 MPa且持續(xù)3 min，可以終止注漿。

（g）壓漿次序與壓漿量分配：壓漿分2 個回次；壓漿量分配：第1回次用2 t水泥、第2回次用1.5 t水泥。第1回次與第2回次間隔時間1～2 h。

2.1.5.3 注漿管暢通保證措施

樁端后注漿是本工程鉆孔灌注樁的重要組成部分，必須確保成功，而后注漿成功的關(guān)鍵在于注漿管在開始注漿以前是否保持通暢。本工程在施工過程中采取了以下措施來確保注漿管暢通：

選用黑鐵管作為注漿管時，管壁厚不小于3.0 mm，確保注漿管自身強度；注漿管接頭采用無縫鋼管加工成的外絲接頭，確保接頭的強度和密封性能。

注漿管必須用鉛絲綁扎固定于鋼筋籠之上，不得點焊固定，同時鋼筋籠焊接時須避免碰到注漿管，防止電焊燒穿管壁。鋼筋籠下放時，每2節(jié)籠即在管內(nèi)灌一次水，以平衡泥漿壓力。

混凝土澆筑完開始（第1次拔導(dǎo)管）后7～8 h內(nèi)，對注漿管進行劈水。

2.2 樁側(cè)后注漿施工

2.2.1 樁側(cè)注漿導(dǎo)管安裝

樁身注漿導(dǎo)管采用內(nèi)徑25 mm、壁厚3.0 mm的黑鐵管，每個注漿斷面設(shè)置1 根注漿導(dǎo)管，注漿導(dǎo)管的長度根據(jù)設(shè)計要求的注漿標(biāo)高計算。注漿導(dǎo)管安放在鋼筋籠外側(cè)，應(yīng)連接牢固和密封，與鋼筋籠主筋綁扎固定，隨鋼筋籠一起下放入孔內(nèi)。

2.2.2 環(huán)形注漿器

該裝置是整個樁側(cè)壓力注漿施工工藝的核心部件，由高壓復(fù)合管、注漿器組成，其高壓復(fù)合管與樁身注漿導(dǎo)管連通，并固定在鋼筋籠外側(cè)；每個環(huán)形注漿器均布4～6個注漿點，

當(dāng)鉆孔樁鋼筋籠放置到位后，接通地面注漿系統(tǒng)，壓清水，使環(huán)形高壓軟管張開并緊貼孔壁。

澆注混凝土以后，7～8 h之內(nèi)進行清水劈裂，打通注漿器單向閥。

2.2.3 樁側(cè)注漿施工技術(shù)參數(shù)

樁側(cè)注漿施工參數(shù)主要包括泵壓、泵量、漿液注入量、漿液配方等，其中泵壓包括開塞壓力、注漿壓力、終止壓力等，另外最重要的泵壓為清水劈裂，打通注漿器單向閥壓力并加以控制。

（a）注漿流量。泵量的選擇要滿足滲透注入，理論上越低越好，但考慮到施工可行性，本工程注漿流量為32～45 L/min。

（b）水泥漿配制要求。水泥采用P.O 42.5級，同時要求水泥新鮮、不結(jié)塊。

注漿水泥用量及注漿壓力根據(jù)現(xiàn)場試壓漿確定，水灰比為0.6～0.7，攪拌時間不小于3 min。攪拌好的水泥漿液用孔徑不大于3 mm×3 mm的濾網(wǎng)進行過濾。

（c）單樁注漿終止標(biāo)準(zhǔn)。樁側(cè)注漿終止標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)采用注漿量與注漿壓力雙控的原則，當(dāng)注漿量達到設(shè)計要求時，可終止注漿；當(dāng)注漿到要求量的80%，泵送壓力超過2.0 MPa時，也可終止注漿。否則，需采取補救措施。

3 聯(lián)合后注漿質(zhì)量影響因素[3,4]

由于本工程樁徑較大且樁長較長，對樁的承載力要求較高，所以采用的是樁端樁側(cè)聯(lián)合后注漿。對于大直徑超長鉆孔灌注樁來說，聯(lián)合后注漿質(zhì)量影響因素主要有以下幾種：

3.1 樁底沉渣的清理

樁底沉渣對于大直徑超長鉆孔灌注樁荷載的傳遞影響較大，如果在注漿前沉渣過厚會導(dǎo)致樁端阻力以及樁側(cè)阻力過早的發(fā)揮，如樁端阻力得不到較好發(fā)揮，荷載主要由樁側(cè)阻力提供，樁體土的極限相對位移就會偏小，導(dǎo)致的結(jié)果是樁極限承載力的降低和注漿后沉降量的偏大，所以，樁底沉渣的清理及其重要。

3.2 注漿量

通過后注漿可以提高樁身40%左右（本工程提高了34%）的承載力，故對大直徑超長鉆孔灌注樁來說，其單樁極限承載力會隨注漿量增大而增大，但到達一定界限之后增長會很緩慢，所以存在一個最優(yōu)的注漿量，當(dāng)注漿量達到這一最優(yōu)注漿量，單樁的極限承載力幾乎不再增加。

3.3 長徑比

長徑比對單樁極限承載力比較顯著，樁長一定時，長徑比與極限承載力成反比，即長徑比越小極限承載力就越大，但是存在一個最優(yōu)長徑比，當(dāng)這一數(shù)值繼續(xù)變小時，單樁極限承載力幾乎不再增加。

后注漿的質(zhì)量影響因素除了以上幾種外，還有土體特性、灌注樁施工質(zhì)量影響、注漿水泥用量及水灰比、注漿管注漿閥的制作及安裝等。在實際工程中要根據(jù)不同情況采取相應(yīng)的控制措施。

4 結(jié)語

通過以上對工程實例的簡單介紹，可知對于超長鉆孔灌注樁來說，由于后注漿提供了大量承載力，所以要確保單樁的承載力，滿足設(shè)計要求，不僅要進行成樁過程的質(zhì)量控制，更要注重后注漿施工過程的質(zhì)量控制及對于主要質(zhì)量影響因素的控制。