建筑土木工程中注漿技術(shù)的應(yīng)用與施工工藝

周其華

（貴州凱和建設(shè)工程有限公司貴州貴陽　551000）

建筑土木工程中注漿技術(shù)的應(yīng)用與施工工藝

周其華

（貴州凱和建設(shè)工程有限公司貴州貴陽551000）

主要討論了建筑土木工程中注漿技術(shù)的應(yīng)用方法及其施工工藝，以求為未來工程建設(shè)提供理論支撐。先結(jié)合鉆孔灌注后注漿加固法的相關(guān)內(nèi)容，對該方法在建筑土木工程中的實(shí)際應(yīng)用方法進(jìn)行簡單分析；再結(jié)合實(shí)際工程案例，對該方法的實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行討論。從實(shí)際案例的應(yīng)用效果來看，開展鉆孔灌注后注漿加固技術(shù)能有效滿足當(dāng)前建筑施工中質(zhì)量控制的要求，具有良好的應(yīng)用價值。對相關(guān)工作人員而言，為保證注漿技術(shù)具有良好的應(yīng)用價值，需要在充分認(rèn)識到本工程中注漿技術(shù)質(zhì)量控制的要求，再采取相應(yīng)的處理方法，以確保相關(guān)措施具有良好的操作性。

建筑土木工程；鉆孔灌注注漿技術(shù)；應(yīng)用

隨著我國城市化進(jìn)程進(jìn)一步加快，建筑質(zhì)量控制成為當(dāng)前城市土木工程中重要組成部分，開展有效的土木工程控制，在提升城市建設(shè)水平中具有重要意義。灌注樁是樁基礎(chǔ)中的主要樁型，已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用在大型構(gòu)筑物與高層建筑中，成為提高建筑質(zhì)量的重要技術(shù)。本文將以此為背景，對鉆孔灌注后注漿加固的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行簡單分析。

1　鉆孔灌注樁樁端后注漿技術(shù)

鉆孔灌注樁樁端后注漿技術(shù)，是指在灌注樁成樁之后，由預(yù)留的注漿通道，以高壓注漿泵逐步注入水泥漿的一種技術(shù)，其受到土層特點(diǎn)、漿液形式的影響，會出現(xiàn)不同的填充結(jié)果。在注漿之后，樁底沉渣得到固化，有效改善了傳統(tǒng)工程中物理力學(xué)性能，有效提高樁承載力，其基本示意圖由圖1所示。

圖1　鉆孔灌注柱柱端后注漿效果示意圖

總所周知，極限端阻力與極限端摩擦力是單樁極限承載力的主要組成部分，為提高單樁整體承載能力，可采取以下幾種措施：

①進(jìn)一步改善土與樁之間的相互作用，不斷調(diào)樁側(cè)摩擦力。②提高樁端持力層強(qiáng)度，控制樁端阻力。③適當(dāng)增加樁的尺寸，包括增加樁徑、樁長等，也可提高混凝土強(qiáng)度。

總結(jié)上述三種措施的應(yīng)用效果可發(fā)現(xiàn)，開展樁低注漿或樁側(cè)注漿，能有效提高樁柱承載力，也避免了第三種方案中增加施工成本現(xiàn)象的發(fā)生。

2　鉆孔灌注樁樁端后注漿施工工藝分析

2.1材料與施工準(zhǔn)備

灌注樁后注漿所用的主要材料為水泥，其主要裝置為注漿腔。

在水泥選擇中，選用普通的硅酸鹽水泥，其他水泥（主要指火山灰水泥以及其他外加材料較多的水泥）由于早期強(qiáng)度較低，不適用于該工程中。

注漿時，在注漿管末端設(shè)置注漿閥，也可在樁底設(shè)置注漿孔。后注設(shè)備要同時設(shè)置灰攪拌機(jī)與流量計，其設(shè)備的相關(guān)性能如表1所示。

表1　鉆孔灌注樁斷后注漿設(shè)備參數(shù)統(tǒng)計

2.2確定施工工藝參數(shù)

2.2.1確定注漿量

影響注漿量的主要因素為：泥漿滲透性、樁端持力層厚度等。同時在實(shí)際施工中，還要根據(jù)壓水試驗情況與注漿過程中的各項反應(yīng)不斷調(diào)整注漿量。一般在調(diào)整注漿量時，主要會從漿液濃度、注漿壓力等方面進(jìn)行改變，從相關(guān)措施的應(yīng)用效果來看，上述措施具有良好的應(yīng)用價值，且漿液總量、濃度越大，注漿壓力越高，其加固越好。

一般在注漿量計算中，主要根據(jù)樁端后注漿擴(kuò)大頭部分體積進(jìn)行先行計算，在獲得基本值之后，再通過具體的實(shí)驗結(jié)果不斷調(diào)整注漿參數(shù)。以42.5R普通硅酸鹽水泥為參考對象，確定注漿量計算流程，其公式為：

式中：G-代表注漿量，一般以水泥質(zhì)量計算，單位為t；α1、α2-分別帶包樁端、樁端注漿量的經(jīng)驗系數(shù)，其中，α1取值范圍為1.5～ 1.8；α2為0.5～0.7，當(dāng)工程中采用中粗砂、卵石、礫石等材料時，可取最大值；n代表樁側(cè)注漿斷面例數(shù)；d-代表樁基設(shè)計直徑。

2.2.2確定注漿壓力

注漿壓力是指在不會導(dǎo)致地表隆起的基礎(chǔ)上，采取相應(yīng)的注漿壓力?！督ㄖ痘夹g(shù)規(guī)范》中明確規(guī)定，樁端注漿終止注漿壓力應(yīng)根據(jù)注漿點(diǎn)深度及土層性質(zhì)確定。一般在風(fēng)化巖、粘性土等土體中，注漿壓力主要集中在5～9MPa之間；若土體的飽和度較高，則注漿壓力主要集中在1.5～3.5MPa之間。

2.2.3確定漿液濃度

漿體的濃度不同，導(dǎo)致其行為特性上也存在一定差異。例如，水灰比約為0.7：1的稀漿，其滲透能力強(qiáng)，且便于傳輸，常被應(yīng)用在加固預(yù)定范圍的邊緣地帶；而水灰比為0.5：1的中等濃度漿體，其主要功能就是加固預(yù)定范圍的核心部分，且中等濃度漿體所發(fā)揮的壓實(shí)、擠密作用更好。

結(jié)合《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》的相關(guān)內(nèi)容，其水泥漿液水灰比主要由飽和度、滲透性的影響。一般在飽和土體中，水灰比主要為（0.55±0.10）；在非飽和土體中，水灰比為（0.80±0.10）；在碎石土、散砂礫中，其水灰比為（0.55±0.05）。

2.3確定相關(guān)影響因素

2.3.1樁端土性對注漿承載力的影響

通過長期實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，樁端持力層對注漿承載力的影響十分明顯。例如在其他條件基本相同的前提下，樁端為孔隙率較大的砂卵石、中粗砂等粗粒土比樁端為粘性土、粉土等細(xì)粒土?xí)r的承載力提高幅度更大。

當(dāng)粗粒土注漿時，其注漿滲入率高，受到固結(jié)、填充等因素影響，持力層的變形模量大幅度提升，并形成水泥土擴(kuò)大頭，有效擴(kuò)大樁端受力面積，最終提高極限承載力，其增幅法內(nèi)為100～ 200%。

2.3.2樁長與樁徑對灌注樁承載力的影響

為能正確認(rèn)識樁端后灌注工藝與樁徑與樁長，可引入Qc指標(biāo)來評價樁端注漿對樁承載力的影響，Qc的計算公式如下：

式中：Qc-代表每千克水泥所能提供的單方極限承載力，其單位為kN/m3·kg；Q-代表單柱橫向抗壓極限承載力，其單位為kN；V-代表樁的體積，其單位為m3。

3　實(shí)際案例分析

3.1案例簡介

該項目位于我國南方某省份，擬建集寫字樓、公寓式酒樓、高檔住宅與旗艦型商業(yè)為一體的大型商住綜合體，其建筑總面積約為318000m2。該工程主樓承壓樁采用樁端后注漿鉆孔灌注樁，主樓承壓樁設(shè)計直徑為φ800mm，基地持力層為砂礫層，單樁豎向承載力特征值為6000kN，混凝土等級強(qiáng)度為C45。

3.2地質(zhì)條件分析

考慮到地質(zhì)條件是影響注漿量的主要因素，在該項目建設(shè)中為保證注漿效果，進(jìn)行了嚴(yán)格的地質(zhì)條件分析，總結(jié)其中代表性地質(zhì)資料，如表2所示。

表2　項目工程地質(zhì)條件統(tǒng)計

3.3注漿方案

3.3.1控制注漿壓力

在充分考慮到施工環(huán)境的基礎(chǔ)上，確定在該項工程中，其注漿壓力為（5±1）MPa。根據(jù)注漿量與注漿壓力變化情況，實(shí)施間歇性注漿。

3.3.2確定注漿量

根據(jù)上文公式，計算得出：

G=0.0023d+0.7526=2.59t

在本次工程中，單樁注漿量約為2.6t；所用注漿為水泥漿，其水灰比為0.5～0.55，注漿速度為（30±10）L/min。若在注漿過程中出現(xiàn)返獎現(xiàn)象，可停止30min，再注漿，直到達(dá)到設(shè)計注漿量。

3.3.3確定注漿順序與時間

泥漿護(hù)壁注漿樁水下混凝土初凝時間約為（10±1）d，因此注漿時間一般在混凝土初凝之后進(jìn)行，且不宜超過成樁后20d，但遇到特殊情況，可提前注漿。注漿的技術(shù)要求為：

①樁端注漿管采用普通焊接鋼管，其公稱直徑為32mm，壁厚為3mm；②在注漿管上設(shè)置管箍，在安裝連接閥時取下管堵；③以鋼管套絲連接注漿管，再通管箍焊接或連接。

從該工程的應(yīng)用效果來看，鉆孔灌注后注漿加固法有效滿足了工程項目質(zhì)量控制的要求，說明該方法具有良好的操作性。

4　結(jié)束語

主要討論了建筑土木工程中注漿技術(shù)的相關(guān)問題，并以鉆孔灌注后注漿加固法為例，對該技術(shù)的應(yīng)用情況進(jìn)行討論。對相關(guān)工作人員而言，要正確認(rèn)識到鉆孔灌注后注漿加固法的操作重點(diǎn)，并不斷優(yōu)化處理施工方案，為獲得更好的施工效果奠定基礎(chǔ)。

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TU755

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2015-6-10