軟土地層中鉆孔灌注樁后注漿技術的應用研究*

上海建工集團工程研究總院 上海 201114

1 鉆孔灌注樁后注漿技術

我國樁端后注漿技術始于20世紀80年代初。此后該項技術不斷創(chuàng)新和完善，應用范圍越來越廣，取得了十分顯著的社會效益和經(jīng)濟效益。現(xiàn)在樁端后注漿技術已被編入中華人民共和國行業(yè)標準《建筑樁基技術規(guī)范》（JGJ 94—2008），為灌注樁后注漿技術提供指導。

后注漿鋼管沿鋼筋籠埋設，待灌注樁混凝土凝固后，用高壓注漿泵將水泥漿經(jīng)注漿鋼管壓入樁端土層和樁側土層。水泥漿與樁周沉渣、虛土、泥皮和裂隙膠結成一個高強度的結合體，使其承載力大幅增加。同時，高壓注漿液對樁底和樁周一定范圍內的土體進行滲透加固，改善了樁身的承載環(huán)境，從而提高了群樁的極限承載力[1,2]。

2 工程概況

世博會地區(qū)B02、B03地塊涉及多家開發(fā)單位，場地周邊規(guī)劃道路下將開發(fā)大型地下空間。本文背景工程為某央企總部大樓基地工程。地塊區(qū)域屬濱海平原地貌類型。擬建場地原為世博園區(qū)國家自建館（臨時場館），場地較為平坦。經(jīng)勘察揭露，擬建場地位于古河道區(qū)，在90.34 m深度范圍內的地基土屬第四系上更新世Q3至全新世Q4沉積物，主要由飽和黏性土、粉性土及砂土組成。

工程地下室為3 層，底板采用樁基筏板?；A采用鉆孔灌注樁。共設計有φ600 mm、φ800 mm鉆孔灌注樁共355 根。采用樁底注漿，以提高承載力，φ800 mm單樁注漿水泥量為2 500 kg；φ600 mm單樁注漿水泥量為2 000 kg。

3 后注漿技術工程應用

3.1 開工前單樁承載力試驗

本工程應先施工試樁組的樁，并進行試樁的現(xiàn)場靜載荷試驗。單樁承載力理論估算值應通過樁的現(xiàn)場靜載荷試驗來驗證。設計人員根據(jù)試樁的現(xiàn)場靜載荷試驗報告的結果對現(xiàn)有樁位進行核定和調整[3,4]。

單樁靜載荷試驗檢測單樁豎向抗壓、抗拔承載力，時間不早于成樁后28 d、后注漿后20 d，且樁身混凝土達到100%的設計強度；抗壓采用錨樁支架慢速維荷法在自然地面進行靜載荷試驗；抗拔采用基座樁反力支座慢速維荷法在自然地面進行靜載荷試驗。

3.2 后注漿施工

樁端后注漿技術是在常規(guī)鉆孔灌注樁工藝流程的基礎上進行的施工工藝，包括注漿管的預埋、注漿材料制作和注漿施工等幾個主要施工過程。

3.2.1 注漿管預埋

注漿管應采用無縫鋼管，鋼管內徑不宜小于25 mm，壁厚不應小于3.2 mm，每根樁的注漿數(shù)量，當樁端或樁側單項注漿時不應少于2 根，當樁端及樁側聯(lián)合注漿時不應少于4 根。注漿管應對稱布置于鋼筋籠的內側，且與鋼筋籠用鐵絲綁扎固定。注漿管隨鋼筋籠安放到位后管內應注滿清水。

3.2.2 注漿液制作和注漿施工

1）注漿材料包括外加劑與注漿壓力的確定：注漿材料為水泥漿液，水灰比0.55，注漿壓力控制在3 MPa左右。根據(jù)注漿壓力的變化和注漿量，實施間歇注漿或終止注漿，擬采用P.O 42.5水泥壓漿。

2）注漿施工時間及順序：先樁側后樁端，間歇時間約為12 h，注漿起始時間可在成樁后2～5 d內進行。

3）注漿控制條件：質量控制采用注漿和注漿壓力雙控制法。樁底注漿，終止壓力不小于2.0 MPa。以水泥壓入量控制為主，壓力控制為輔。注漿時要做好詳細記錄。

3.2.3 主要施工難點控制

1）樁身上?。鹤{施工過程中應時刻關注注漿壓力，當注漿壓力過大樁身上浮時，應及時調整注漿壓力。

2）注漿串孔：當樁開始進行注漿施工時，水泥漿在壓力的作用下滲透到一些鄰近樁中已開塞但未注漿的管，這會造成鄰近樁的注漿管堵塞而無法注漿。故在注漿施工時應采用分片開塞、分片注漿。

3）注漿濃度及注漿壓力：注漿漿液應由稀逐步變濃，使得細小和較大的裂隙都能得到較好的充實；水泥壓入量達到預定值的70%、泵送壓力超過5.0 MPa可停止壓漿；水泥壓入量達到設計值的70%、泵送壓力不足表中預定壓力的70%時，應調小水灰比，繼續(xù)壓漿至滿足預定壓力；若水泥漿從樁側溢出，應調小水灰比，改間歇壓漿至水泥量滿足預定值。

4 后注漿單樁豎向靜載荷試驗報告分析

本工程靜載荷試驗共計6 組，抗壓試樁3 根，單樁豎向抗壓極限承載力≥10 000 kN；抗拔試樁4 根，單樁豎向抗拔極限承載力≥2 600 kN。

試樁成孔質量檢測和工程樁抽檢結果顯示，試成孔孔壁穩(wěn)定良好，孔徑符合設計和規(guī)范要求，垂直度、一次清孔后沉渣厚度及孔深也均符合設計和規(guī)范要求。

圖1、圖2為靜載荷試驗曲線，抗壓靜載荷試驗曲線較平滑，在加荷過程中試樁沉降沒有突變的情況。從所得3 根抗壓靜載荷試樁結果來看，隨著樁頂最大沉降的增大，其樁頂回彈量也會隨之增加，但回彈率反而會有所下降。

施工場區(qū)內不同試樁周圍土體的結構性具有細微差別，在相同靜荷載作用下，樁頂沉降量也會有所差異。樁頂最大沉降量較大的試樁，其周圍土體結構性破壞也較大，其樁頂回彈率也有所下降[5]。

在相同地質條件下，靜載荷作用下相同型號的灌注樁后注漿的樁頂最大沉降量都有較大的差異，這也體現(xiàn)了后注漿技術在應用過程中的許多不確定因素。灌注樁后注漿屬隱蔽工程，后注漿的效果如何還是建立在良好的注漿工藝和施工質量上，注漿土層的各向異性使得后注漿施工質量較難控制。

圖1 抗壓靜載荷試驗Q-s曲線

圖2 抗拔靜載荷試驗U-δ曲線

5 結語

普通鉆孔灌注樁受地質條件及施工工藝的影響存在許多缺陷。在成樁過程中普遍采用泥漿護壁、機械鉆孔，孔底的沉渣、虛土和孔壁的泥皮嚴重影響了單樁承載力。后注漿是把漿液材料輸送到樁端和樁周的有效范圍內，使得該范圍內介質得到加固。樁端后注漿較好地解決了普通鉆孔灌注樁上述缺陷，在世博會地區(qū)得到了較好的應用。