鉆孔灌注樁后壓漿技術(shù)的施工工藝及機(jī)理分析

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摘要：鉆孔灌注樁采用后壓漿施工工藝后，能大幅度的提高樁的承載能力，減少其下降，近年來已推廣應(yīng)用。某工程的鉆孔灌注樁現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果表明，后壓工藝在灌注樁中運(yùn)用效果良好，經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益顯著。

關(guān)鍵詞：灌注樁后壓漿技術(shù)；施工；承載力機(jī)理

鉆孔灌注樁后壓漿技術(shù)是一種新興的樁基施工技術(shù)，利用高壓劈裂灌漿原理，在灌注樁澆制完成后，通過預(yù)埋的后壓漿管路對(duì)鉆孔灌注樁樁端及樁側(cè)壓注水泥漿液，使樁端的沉渣隱患及時(shí)得到根除，持力層得以固結(jié)密實(shí)，從而大大提高樁周摩阻力或樁端的承載力。鉆孔灌注樁后壓漿技術(shù)自實(shí)施至今，已被實(shí)踐證明是一項(xiàng)具有創(chuàng)造性、新穎性和實(shí)用性的新概念樁基施工技術(shù)，是有效提高單樁承載力的新型施工方法。

1 工程概況

擬建建筑物層高20層，主樓地下2層，地面18層，總高度74.2m，附樓2層，結(jié)構(gòu)為框剪結(jié)構(gòu)，經(jīng)過多個(gè)設(shè)計(jì)方案論證，樁基工程采用后壓漿鉆孔灌注樁，樁荷載形式為端承——摩擦樁，共布設(shè)后壓漿鉆孔灌注樁290根，其中Φ700樁256根，Φ600樁34根，有效樁長17～18m，單樁承載力設(shè)計(jì)值為2250kN。該工程工程地質(zhì)條件（見表1）。

表1 工程地質(zhì)描述

層號(hào)層厚（m）土性描述

12.2～3.2填土：褐色稍濕、中密、不均勻

22.4～4.3黃土狀粉質(zhì)粘土：淺褐色、硬塑、具濕陷性

33.0～5.5粉土：黃褐色、中密、屬中等壓縮性土

43.9～5.5黃土狀粉質(zhì)粘土及粉土

51.8～3.3粉細(xì)砂、灰色、中密、局部為中砂

65.0～7.5卵石、雜色、中密、粒徑3～10cm、最大> 20cm

2 后注漿鉆孔灌注樁施工工藝

后注漿鉆孔灌注樁施工工序?yàn)椋?/p>

鉆進(jìn)成孔→吊放鋼筋籠（同時(shí)預(yù)埋注漿管）→澆灌砼→成樁后注漿

2.1 成孔工藝

采用泵吸反循環(huán)全面鉆進(jìn)成孔工藝。開鉆前在樁位處埋設(shè)大于樁徑500mm的護(hù)筒，鉆機(jī)對(duì)位偏差小于1cm，剛開鉆采用正循環(huán)鉆進(jìn)，待鉆進(jìn)4～5m后采用反循環(huán)鉆進(jìn)，鉆孔過程中應(yīng)控制好泥漿參數(shù)和鉆進(jìn)參數(shù)。鉆進(jìn)成孔均采用切削具疏齒狀排列的三翼錐形鉆頭全面鉆進(jìn)。鉆頭直徑Φ700mm、Φ600mm兩種。

2.2 吊放鋼筋籠（預(yù)埋注漿管）

（1）在成孔后把兩根注漿管連同鋼筋籠下入孔內(nèi)。

（2）注漿管檢查。注漿管必須經(jīng)過檢查，無銹蝕，無裂痕，耐壓性能好，尤其管內(nèi)不得有銹蝕及其它雜物，防止鐵銹及雜物進(jìn)入注漿閥，使注漿閥堵塞，造成注漿失敗。

（3）預(yù)埋注漿管：成孔檢查合格后，兩根后注漿管隨鋼筋籠下入孔內(nèi)，注漿管綁扎在鋼筋籠上對(duì)稱安裝，安裝注漿閥時(shí)注意注漿閥高度為300mm 左右，且向內(nèi)彎曲15度，以進(jìn)入孔底錐面內(nèi)，然后填入級(jí)配合理的碎石，高度以填埋注漿閥高度為宜，注漿管在下入孔內(nèi)過程中，應(yīng)向注漿管內(nèi)注入清水，以檢查注漿管是否漏水，并可平衡管內(nèi)外水注壓力差，以防損壞注漿閥，下入孔內(nèi)后在注漿管上部安裝絲堵，防止其它雜物進(jìn)入。

2.3 砼灌注

砼采取水下灌注，砼標(biāo)號(hào)為C25，在對(duì)孔深、泥漿等相關(guān)性指標(biāo)驗(yàn)收合格后開始灌注。灌注前把0.2～0.5m3 碎石投入孔底。灌注時(shí)要求導(dǎo)管離孔底0.3～0.5m，初灌量應(yīng)保證導(dǎo)管埋深1.2～1.5m，灌注砼應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，并嚴(yán)禁把導(dǎo)管底拔出砼面。

2.4 成樁后注漿

（1）注漿技術(shù)參數(shù)

①采用525#R普硅水泥，水灰比為0.6。

②注漿量：?jiǎn)螛对O(shè)計(jì)注漿量為1.38m3，必須嚴(yán)格按設(shè)計(jì)注漿，實(shí)際注漿時(shí)需大于或等于設(shè)計(jì)注漿量。

③ 壓漿速度：50～75L/min。

④注漿壓力：初始0.5～1MPa。正常1.5～2MPa，最大3MPa。穩(wěn)壓時(shí)間15min 左右。

⑤注漿閥門設(shè)計(jì)：根據(jù)注漿內(nèi)徑在下部打孔，孔徑累計(jì)面積與注漿端面積之比> 1.05，且保證噴射有效面積。

⑥投石高度為50cm，注漿閥的有效長度設(shè)計(jì)為30cm。

（2）注漿施工

壓漿采用2SNS 型高壓注漿泵并配以YJ340 型泥漿攪拌機(jī)，總功率14 kW。采用純壓式灌漿法，成樁3～5天后，把地面注漿系統(tǒng)與孔內(nèi)一根注漿管連接，另一個(gè)注漿管絲堵打開，壓入適量清水，沖洗孔底內(nèi)注漿腔室，待另一注漿管內(nèi)出清水后，開始注入按設(shè)計(jì)水灰比配制的水泥漿液，待另一注漿管內(nèi)流出水泥漿液時(shí)，停注，安裝上絲堵，

繼續(xù)注漿，待壓力達(dá)到1.5MPa 時(shí)，穩(wěn)壓15min左右，堵上此注漿管，換另一注漿管二次注入水泥漿液，壓力達(dá)到1.8～2MPa時(shí)，穩(wěn)壓15min，拆洗上部注漿系統(tǒng)，進(jìn)入下一條樁施工。樁底注漿示意圖見圖1。

圖1 樁底注漿示意圖 圖2 樁底注漿機(jī)理示意圖

3 注漿效果及特點(diǎn)分析

根據(jù)質(zhì)量監(jiān)督部門樁基檢測(cè)結(jié)果，該工程單樁承載力提高60%～800%。且地層卵礫層固化良好，達(dá)到微風(fēng)化巖層效果。由于此高層建筑有2層地下室，開挖到基礎(chǔ)樁頂標(biāo)高-7m 處，可見部分樁身有3～10mm水泥漿層護(hù)裹樁身，還有部分脈狀水泥延伸，厚度50～150mm，長度2～3m。由此可見后注漿工藝產(chǎn)生的固化、劈裂、擴(kuò)底擴(kuò)徑效應(yīng)，達(dá)到了后注漿工藝提高承載力的目的。該大樓鉆孔灌注樁施工中成功地使用了樁后注漿這種新技術(shù)工藝，取得了較好的效果，其特點(diǎn)為：

3.1 有效提高單樁端承力

由于后注漿的擠壓、充填固結(jié)作用，在樁底形成擴(kuò)大頭且消除了鉆孔灌注樁沉渣的存在，使樁體與樁端持力層有效地結(jié)合在一起，且由于高壓注漿使樁底產(chǎn)生反向預(yù)應(yīng)力，能有效地發(fā)揮和增加單樁端承力。根據(jù)該大樓樁基檢測(cè)中心做的高應(yīng)變測(cè)試曲線分析，由于后注漿工藝使樁端持力層（卵石層）端阻進(jìn)入微風(fēng)化巖層，進(jìn)一步證實(shí)樁端注漿的有效性。

3.2 有效提高樁側(cè)摩阻力

由于漿液沿樁周向上擴(kuò)散泛漿，能部分增加單樁摩阻力，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)開挖情況，部分樁在樁上部可見5～15mm厚的注漿層。

3.3 能消除一些不明不良地質(zhì)現(xiàn)象，改善樁身受力情況

在施工中，樁注漿量均大于設(shè)計(jì)注漿量1.5t，部分樁漿量大于2.5t，個(gè)別樁達(dá)到9t。根據(jù)基礎(chǔ)開挖到樁頂標(biāo)高時(shí)（-7m左右）發(fā)現(xiàn)脊脈狀注漿物存在，厚為50～150mm不等，且不規(guī)則，說明后注漿工藝能消除部分不良地質(zhì)的影響。

3.4 加固地基

由于全部工程均采用后注漿法施工，由于漿液對(duì)樁周土的壓密作用，