鉆孔灌注樁后注漿工作機理及技術(shù)要點分析

汪其才

（廈門瑞駿電力監(jiān)理咨詢有限公司，福建　廈門　36611000044）

鉆孔灌注樁后注漿工作機理及技術(shù)要點分析

汪其才

（廈門瑞駿電力監(jiān)理咨詢有限公司，福建廈門36611000044）

鉆孔灌注樁后注漿是解決灌注樁孔底沉渣和樁側(cè)泥皮控制困難的有效方法。本文分析鉆孔灌注樁后注漿工作機理，介紹鉆孔灌注樁后注漿技術(shù)要點，為工程應用提供參考。

鉆孔灌注樁后注漿；工作機理；技術(shù)要點

鉆孔灌注樁是建筑工程基礎(chǔ)中的主要樁型，具有地層適應性強、樁長樁徑可按設(shè)計靈活選用、單樁承載力大、施工噪音小、無擠土效應等優(yōu)點，在基礎(chǔ)工程中得到廣泛應用。鉆孔灌注樁工藝也存在一些缺點，例如：由于孔底沉渣難以清除、樁側(cè)泥皮厚度大導致樁承載力偏小，工程施工中容易出現(xiàn)塌孔、串孔、斷樁等問題，工程質(zhì)量控制難度較大。灌注樁后注漿是指在灌注樁在成樁后，由預埋在樁身內(nèi)的注漿導管，用高壓注漿泵將一定壓力的水泥漿壓入樁側(cè)土層和樁端土體，通過漿液對樁端沉渣和樁端持力層及樁周泥皮起到滲透、劈裂、填充、壓密、固結(jié)等作用來增強樁端土和樁側(cè)土的強度，以達到提高樁基極限承載力、減少群樁沉降量的一種技術(shù)措施，是解決目前鉆孔灌注存在質(zhì)量控制難題的有效方法，具有廣泛的應用前景［1］。本文分析了鉆孔灌注樁后注漿工作機理，介紹了鉆孔灌注樁后注漿技術(shù)要點，為工程應用提供參考。

1　鉆孔灌注樁后注漿工作機理

鉆孔灌注樁后注漿包括滲透注漿、壓密注漿、劈裂注漿三種形式，在注漿過程中三種形式相互轉(zhuǎn)化或并存。滲透注漿是不大于土體結(jié)構(gòu)強度的壓力作用下，將注漿液注入土體的孔隙中，同時排出孔隙中的空氣和水；壓密注漿是一種半適應性半強制性注漿，它的特點是通過注漿對沙土和黏土中孔隙等軟弱部位起到壓密作用；劈裂注漿是在鉆孔內(nèi)施加液體壓力于弱透水性地基中，當液體壓力超過劈裂壓力時土體產(chǎn)生水力劈裂，土體內(nèi)出現(xiàn)裂縫，漿液沿裂縫滲入土體，在鉆孔周邊形成網(wǎng)狀漿脈，通過漿脈擠壓樁周土體和漿脈的骨架作用提高土體強度。鉆孔灌注樁后注漿工作機理主要有以下幾個方面：

①鉆孔灌注樁施工過程中，由于鉆頭的沖擊、切割、刮削作用，對持力層產(chǎn)生擾動，降低樁端承載力；同時，鉆孔灌注樁沉渣控制較為困難，容易造成樁底沉渣厚度超標，導致樁承載力降低、沉降量大。通過注漿對樁端土層進行擠密和固化，樁端承載力得到大幅提高。

②鉆孔灌注樁施工過程普遍采用泥漿護壁成孔，在樁周會形成一薄弱泥皮層。泥皮具有含水量高、壓縮性大、抗剪強度低等特點，影響了樁土相互作用的性能，使樁側(cè)摩阻力下降。泥皮較厚的長樁還會產(chǎn)生樁側(cè)摩阻力軟化等現(xiàn)象，嚴重影響灌注樁的承載性能。同時，鉆孔灌注樁在成孔過程中由于孔壁側(cè)向應力解除，樁側(cè)土體會產(chǎn)生應力松弛，導致土體強度減弱，樁側(cè)摩阻力降低。樁側(cè)注漿作用機理主要表現(xiàn)在以下幾個方面：一是漿液通過滲透、局部擠密、填充及固結(jié)作用，降低樁側(cè)土孔隙率，增加土體密度，呈現(xiàn)滲透填充膠結(jié)效應；二是由于劈裂注漿形成網(wǎng)狀漿脈，固化后形成漿脈結(jié)石體，向樁外側(cè)延伸的漿脈結(jié)石體起到了加筋作用，提高了樁側(cè)土抗剪強度和樁周摩阻力；三是在樁側(cè)注漿點附近，由于漿液的擠壓作用，形成局部的漿液結(jié)石體；在非注漿點處形成一層水泥漿薄殼，水泥漿與泥皮發(fā)生物理化學反應而固化，形成的結(jié)石體與樁身混凝土組成復合樁身，增大剪切滑動面，相當于擴大了樁身截面，增加樁側(cè)摩擦面積。

③群樁樁端注漿后，在樁端持力層周圍形成人工加固地基，提高了地基強度，減小了各樁基之間的沉降差異，從而使得整個建筑物沉降均勻、總沉降量減小。

2　鉆孔灌注樁后注漿技術(shù)要點

2.1注漿設(shè)計工程調(diào)查

鉆孔灌注樁后注漿工程地區(qū)性和經(jīng)驗性較強，不同地區(qū)、不同土質(zhì)、不同的注漿工藝參數(shù)對注漿效果影響很大，因此，在開展后注漿設(shè)計時，應調(diào)查周邊已建注漿工程，充分參考借鑒類似工程經(jīng)驗，優(yōu)化設(shè)計方案。同時，應開展工程巖土特性調(diào)研，重點調(diào)查以下三個問題：一是判斷土層的可注性；二是選擇合適的注漿工藝參數(shù)；三是分析預測注漿效果。工程巖土特性調(diào)查主要工作如下：擬建場地巖土分層、持力層埋深變化情況及各土層主要物理力學參數(shù)；各土層地下水的特性，包括潛水層、承壓層情況及地下水物理化學性質(zhì)；調(diào)查樁端、樁側(cè)土層的滲透性及注漿可行性；調(diào)查注漿對環(huán)境的影響。樁端如果為沙礫沉積層，通常采用滲透注漿和壓密注漿，需要了解每個土層的滲透系數(shù)、孔隙率、孔隙大小、地下水位及流速流向和水的化學性質(zhì)等，土的顆粒大小是衡量可注性的重要指標，孔隙率影響漿液的消耗量，滲透系數(shù)的大小影響漿液的注入速率。

2.2注漿量與注漿壓力設(shè)計

注漿量是樁底注漿設(shè)計的主控因素，單樁注漿量的設(shè)計應綜合考慮樁的直徑、長度、樁底持力層的厚度、擴散性、滲透性、單樁承載力提高要求、樁端沉渣控制情況等因素，按《建筑樁基技術(shù)規(guī)程》（JGJ 94-2008）有關(guān)規(guī)定計算［2］。注漿壓力是影響注漿效果的關(guān)鍵因素之一，應根據(jù)加固土層的巖土特性、注漿點埋設(shè)深度等因素綜合確定。對于砂層和礫石層，通常以滲透注漿和壓密注漿為主，可采用低壓力注漿；對于黏性土層，通常以壓密注漿和劈裂注漿為主，宜采用較高的注漿壓力。

2.3漿液濃度和注漿順序設(shè)計

鉆孔灌注樁后注漿通常采用水泥砂漿，不同濃度的水泥漿液具有不同的特性，低濃度的漿液滲透能力較好，中等濃度的水泥漿具有較好的壓實和擠密效果，高濃度水泥漿具有良好的固結(jié)作用。在注漿時采用的漿液濃度一般根據(jù)壓水試驗確定，在注漿初始階段，采用濃度較低的水泥漿，隨后持續(xù)采用中等濃度的漿液，在臨近結(jié)束階段采用濃度較高的漿液。在注漿順序上，應根據(jù)上部結(jié)構(gòu)的整體性、工程巖土特性、施工工藝條件等，以確保注漿量為關(guān)鍵控制點，綜合考慮確定。

2.4注漿終止條件

按《建筑樁基技術(shù)規(guī)程》（JGJ 94-2008）有關(guān)規(guī)定，如果總的注漿量和注漿壓力同時滿足設(shè)計要求，或注總的注漿量達到設(shè)計值的75%且注漿壓力超過設(shè)計值時，可以停止注漿。如果第一根注漿管總注漿量達不到設(shè)計要求，可采用第二根注漿管繼續(xù)注漿；在第二根注漿管注漿后，如果注漿總量仍然達不到設(shè)計要求，可采用間歇注漿至注漿量達到設(shè)計要求；如實施多次間歇注漿后注漿總量仍然無法達到設(shè)計要求，在注漿壓力連續(xù)達到8MPa且穩(wěn)定3min以上時，可以終止注漿，同時對相鄰樁適當加大注漿量。如果樁頂出現(xiàn)冒漿或周圍樁孔串漿，可先停工，待樁側(cè)水泥漿凝固后再注漿，同時采用多次間歇注漿以達到設(shè)計要求。

3　結(jié)語

鉆孔灌注樁后注漿能夠有效地壓密、固化樁底沉渣和樁側(cè)泥皮，使單樁承載力提高40%～120%，樁基沉降減小30%左右，降低工程造價，縮短建設(shè)工期，具有顯著的技術(shù)經(jīng)濟效益。灌注樁后注漿技術(shù)施工設(shè)備簡單，操作方便，施工場地小，施工噪音低，適用的地層范圍廣，可靠性高，具有廣闊的應用前景。鉆孔灌注樁后注漿技術(shù)要點主要包括注漿設(shè)計工程調(diào)查、注漿水灰比確定、注漿壓力設(shè)計、總注漿量控制等，在工程應用中應重視每一個技術(shù)環(huán)節(jié)，確保工程質(zhì)量。

Analysis on the Mechanism and Technical Key Points of Post Grouting for Bored Pile

Wang Qicai
（Xiamen Ruijun Power Supervision and Consulting Co.Ltd.，Xiamen Fujian 361004）

Bored pile post grouting is an effective way to solve the cast-in-situ pile bottom sediment and mudcake control difficulty.In this paper，the mechanism of post grouting of bored pile is analyzed，and the key points of post grouting technology are introduced，which provides reference for the engineering application.

bored pile post grouting；working mechanism；technical key points

TU473

A

1003-5168（2015）10-0076-2

2015-9-27

汪其才（1965.1-），男，本科，工程師，研究方向：土建施工管理。

［1］張苗忠.灌注樁后注漿技術(shù)及工程應用［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009.

［2］JGJ 94-2008.建筑樁基技術(shù)規(guī)程［S］.