鉆孔灌注樁后注漿技術(shù)在高層住宅樓基礎(chǔ)施工中的應(yīng)用

趙振云

（山西省第三地質(zhì)工程勘察院，山西晉中030620)

鉆孔灌注樁后注漿技術(shù)在高層住宅樓基礎(chǔ)施工中的應(yīng)用

趙振云*

（山西省第三地質(zhì)工程勘察院，山西晉中030620)

通過鉆孔灌注樁后注漿技術(shù)在某高層住宅樓基礎(chǔ)施工中的應(yīng)用實(shí)例，對樁端壓力技術(shù)提高單樁承載力的作用機(jī)理做了深入分析，介紹了灌注樁后注漿技術(shù)的施工工藝，探討了地基基礎(chǔ)處理方法的選擇和實(shí)施過程，總結(jié)了地基基礎(chǔ)施工過程中各種問題的解決方法和成功經(jīng)驗(yàn)，拓展了類似工程的施工設(shè)計理念，也為今后類似工程的設(shè)計與施工開辟了新的思路。

高層住宅；后注漿技術(shù)；單樁承載力；應(yīng)用

1 工程概況

某住宅小區(qū)擬新建高層住宅樓2幢，樓高均為32層，裙樓（商鋪）為2層，北部車庫為地下1層，建筑面積約56000m2。

該工程位于城區(qū)城市主干道旁側(cè)，場地地形西高東低，最大高差9.69m。施工區(qū)域交通條件十分便利，水源充足，便于施工。

2 勘察情況

工程地質(zhì)勘察結(jié)果顯示，擬建場地位于盆傾斜平原與二級階地交接帶上，地層由第四系中更新統(tǒng)和下更新統(tǒng)沖湖積成因的粘性土和砂類土組成，場地東部地上近地表為第四系上更新統(tǒng)沖洪積成因的粉土、含砂粉土組成。層位及厚度空間分布較穩(wěn)定，場地穩(wěn)定性好，適宜本工程建設(shè)。

1#主樓及裙樓、2#主樓及裙樓、地下停車場東部為不均勻地基，地下停車場中西部為均勻地基。

3 施工方案

根據(jù)勘察結(jié)論及擬建場地地基穩(wěn)定性、周邊地質(zhì)情況，確定采用泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁復(fù)合地基，1#、2#主樓以埋深26.3～49.0m粗砂、礫砂層作樁端持力層，1#、2#裙樓以埋深4.5～15.8m粗砂、中砂層作持力層設(shè)計樁長。

本次灌注樁施工設(shè)計樁孔82個，孔深10～48m。其中1#、2#主樓設(shè)計樁孔58個，1#、2#裙樓設(shè)計樁孔24個，鉆孔工作量3024m；設(shè)計混凝土灌注量6200m3。

4 施工重點(diǎn)

樁基礎(chǔ)作為當(dāng)今在國內(nèi)外土木建筑深基礎(chǔ)工程中主要的手段和形式,已隨著土木建筑工程大型化、群體化及城市改造高層、超高層建筑的發(fā)展，得到愈來愈多的廣泛應(yīng)用，各種類型灌注樁的使用范圍也越來越廣。單一工藝的灌注樁已滿足不了上述發(fā)展的要求，以泥漿護(hù)壁法鉆、沖孔灌注樁為例，由于成孔工藝固有的缺陷（樁底沉渣和樁側(cè)泥膜的存在），導(dǎo)致樁端阻力和樁側(cè)摩阻力顯著降低。由此，應(yīng)用樁端壓力注漿和樁側(cè)壓力注漿技術(shù)（即灌注樁后注漿技術(shù))，解決樁承載力和質(zhì)量穩(wěn)定性成為了本次施工的重點(diǎn)。該技術(shù)的基本原理是在鋼筋籠底部側(cè)面預(yù)設(shè)注漿裝置，成樁后20～30d內(nèi)實(shí)施后注漿，使樁底沉渣和樁側(cè)泥皮得到加固，并加固了樁底和樁側(cè)一定范圍的土體，從而大幅度提高樁的承載力，減小沉降。

5 施工難點(diǎn)

灌注樁后注漿是一種提高樁基承載力的輔助措施，后注漿的效果取決于土層性質(zhì)、注漿的工藝流程、參數(shù)和控制標(biāo)準(zhǔn)等各種因素。如何根據(jù)地層合理選擇注漿部位、注漿方式，優(yōu)化工藝流程、工藝參數(shù)，控制漿液性能、提高單樁承載力，是本次施工的難點(diǎn)。因此，在施工開始時，就根據(jù)工程勘察結(jié)論為依據(jù)，編制了詳細(xì)的施工組織設(shè)計，制定了周密的施工保證措施，施工全過程嚴(yán)格執(zhí)行，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，層層落實(shí)到位。

6 采取的技術(shù)措施

6.1 注漿部位選擇

根據(jù)鉆孔結(jié)構(gòu)設(shè)計，1#、2#主樓樁孔孔徑為?800mm，樁孔平均深度40m，1#、2#裙樓樁孔孔徑為?600mm，樁孔平均深度12m。為了保證樁的承載力，減少樁沉降，采用的后壓漿注漿部位選擇在：1#、2#主樓樁孔4～20m粉土、含砂粉土、中砂層孔段及樁孔底部；1#、2#裙樓樁孔底部。

6.2 后注漿裝置設(shè)置安裝

（1)為保證注漿管連接強(qiáng)度，后注漿導(dǎo)管采用?25mm× 3.25mm鋼管絲扣連接，與鋼筋籠加強(qiáng)筋綁扎固定，隨鋼筋籠沉放到底。

（2)根據(jù)樁徑大小設(shè)置樁底后注漿導(dǎo)管及注漿閥數(shù)量。?800mm的樁，沿鋼筋籠圓周對稱設(shè)置2根；?600mm的樁，設(shè)置1根。注漿管底部長出設(shè)計樁底端50cm，注漿管頂部高出地面30cm，樁底后注漿導(dǎo)管出漿口安裝管閥并壓入樁底沉渣30～50cm。

（3)樁長超過15m樁采用樁底樁側(cè)復(fù)式注漿，并根據(jù)地層情況、樁長、承載力要求等因素確定樁側(cè)后注漿管閥設(shè)置數(shù)量。在離樁底5～10m以上，每隔6～8m的含粒粉土、中砂層下部設(shè)置一道管閥。

（4)后注漿管閥要求具備逆止功能，并能承受1MPa以上的靜水壓力；管閥外部保護(hù)層應(yīng)能抵抗砂、石等硬物質(zhì)的刮碰而不受損。

6.3 注漿參數(shù)選擇

（1)漿液配比。注入的漿液為水泥漿液，水灰比的確定取決于土的飽和度、滲透性。水灰比一般不宜過大或過小，過大會造成注漿困難，過小會使水泥漿在壓力作用下形成離析。根據(jù)本工程地層情況及設(shè)計要求注漿材料選用32.5普通硅酸鹽水泥，水灰比控制在0.6～0.7，攪拌時間不少于2min。攪拌好的水泥漿液用孔徑不大于3mm×3mm的濾網(wǎng)進(jìn)行過濾。

（2)注漿量。注漿量是指單樁注漿的水泥用量，它與土層的孔隙率以及樁間距有關(guān)，取決于土層的孔隙率。單樁的注漿量設(shè)計主要考慮樁的直徑、長度、樁底樁側(cè)土層性質(zhì)、單樁承載力增幅、是否復(fù)式注漿等因素來確定，可按下式估算：

式中：ap、as——樁底、樁側(cè)注漿量經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，ap=1.5～1.8,as=0.5～0.7，對于卵、礫石、中粗砂取較高值；

n——樁側(cè)注漿斷面數(shù)；

d——樁直徑，m；

Gc——注漿量，以水泥重量計，t。

（3)終止注漿壓力。樁底注漿終止工作壓力根據(jù)土層性質(zhì)、注漿點(diǎn)深度確定，樁側(cè)注漿終止壓力為樁底注漿終止壓力的1/2。一般情況下，終止注漿應(yīng)該根據(jù)事先設(shè)定的注漿量來控制，但同時也要控制注漿的壓力值。在達(dá)不到預(yù)先設(shè)定的注漿量，但達(dá)到一定的壓力時就要停止注漿，注漿的壓力過大，一方面造成水泥漿的離析，堵塞管道，另一方面，壓力過大可能擾動土層，也有可能使得樁體上浮。本工程樁底注漿壓力控制在6～8MPa，樁側(cè)注漿壓力控制控制在3～4MPa。

注漿流量控制在40～50L/min，每根樁必須一次完成注漿，特別是兩根注漿管注漿時間間隔不得超過12h。

（4）優(yōu)化注漿參數(shù)。后注漿作業(yè)開始前，先進(jìn)行試注漿，優(yōu)化并最終確定注漿參數(shù)。

6.4 注漿作業(yè)注意事項(xiàng)

（1)注漿作業(yè)在成樁2d后開始進(jìn)行。注漿作業(yè)區(qū)離成孔作業(yè)點(diǎn)的距離為8～10m。

（2）復(fù)式注漿順序在飽和砂土中為先樁側(cè)后樁底，非飽和砂土中為先樁底后樁側(cè)，樁側(cè)樁底注漿間隔時間為2～3h。

（3)樁底注漿對同一根樁的各注漿導(dǎo)管依次實(shí)施等量注漿。

（4)樁群注漿采取先外圍，后內(nèi)部的方式進(jìn)行。

6.5 注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

（1）注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)是指注漿終壓和終量。當(dāng)滿足下列條件之一時可終止注漿：

①注漿總量和注漿壓力均達(dá)到設(shè)計要求。

②注漿總量已達(dá)到設(shè)計值的75%，且注漿壓力超過設(shè)計值。

（2）當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時即改為間歇注漿，間歇時間為30～60min，或采取調(diào)低漿液水灰比的方法進(jìn)行注漿。

①注漿壓力長時間低于正常值。

②地面出現(xiàn)冒漿或周圍樁孔串漿。

6.6 質(zhì)量控制與檢查驗(yàn)收

（1）后注漿施工操作及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行《灌注樁后注漿技術(shù)規(guī)程》。后注漿施工過程中，要經(jīng)常對原材料和漿液的質(zhì)量以及各項(xiàng)工藝參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格檢查，嚴(yán)格按標(biāo)定進(jìn)行配漿。對于注漿管，須檢查其長度、材質(zhì)、接口的質(zhì)量，嚴(yán)禁使用不合格產(chǎn)品，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)采取相應(yīng)處理措施。

（2)后注漿樁基工程完成后，按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行單樁豎向承載力及樁身完整性檢驗(yàn)。承載力檢驗(yàn)應(yīng)在后注漿20d后進(jìn)行，漿液中摻入早強(qiáng)劑時可提前進(jìn)行。

（3）后注漿施工完成后提供下列資料：水泥材質(zhì)檢驗(yàn)報告、壓力表檢定證書、試注漿記錄、設(shè)計工藝參數(shù)、后注漿作業(yè)記錄、后注漿樁檢驗(yàn)及特殊情況處理記錄。

（4)樁底密實(shí)度、樁底漿液均勻性、樁底漿液有效深度在現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)測，每處檢測不少于2根樁，每根樁須一個鉆芯取樣，確保注漿質(zhì)量。

（5)對于注漿量等主要參數(shù)達(dá)不到設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)工程具體情況采取相應(yīng)措施。

7 發(fā)現(xiàn)的問題及采取的措施

（1）鋼筋籠及注漿管下放不到位。原因是正循環(huán)成孔后孔底沉渣太多，厚度超過1m，無法保證鋼筋籠及注漿管下到孔底。后采用了氣舉反循環(huán)清孔，至孔底沉渣小于10cm后，停止清孔，再按要求將鋼筋籠和注漿管及時下入孔內(nèi)，一次成功率達(dá)到了100%。

（2）注漿管上浮。原因是注入孔內(nèi)的漿液直接沖擊孔底，造成反壓；其次是注漿管與鋼筋籠綁扎不牢固，形成竄動。后采用注漿管與鋼筋籠焊接后下入孔內(nèi)，有效地防止了注漿管上浮，減少了注漿管事故的發(fā)生。

（3）注漿管堵塞、逆止閥打不開。在注漿時出現(xiàn)注漿壓力上升到10MPa以上仍然打不開注漿噴頭，造成注漿管堵塞。采取的補(bǔ)救措施是，一根注漿管堵塞，可將全部的水泥漿量通過另一個暢通的導(dǎo)管一次壓入樁端，補(bǔ)足注漿數(shù)量。若2根注漿管全部不通，則須采取補(bǔ)注漿措施。

（4）出現(xiàn)冒漿。注漿時發(fā)現(xiàn)水泥漿沿樁側(cè)或其他的部位冒漿的現(xiàn)象，分析原因可能是樁底漿液已經(jīng)飽和，若滿足設(shè)計要求，可以停止注漿。一般情況，是將注漿管用清水或壓力水沖洗干凈，等到第二天原來壓入的水泥漿液終凝固化、堵塞冒漿的毛細(xì)孔道時再重新注漿。

8 試樁檢測與效果分析

本工程58根?800mm的鉆孔灌注樁應(yīng)用了樁端、樁側(cè)復(fù)式后壓漿技術(shù)，24根?600mm的鉆孔灌注樁應(yīng)用了樁端后壓漿技術(shù)。單樁豎向承載力設(shè)計值為4700kN，經(jīng)確定試樁豎向抗壓極限承載力最大加荷值為8040kN。試樁選取了1#樓試樁進(jìn)行對比靜載試驗(yàn)，單樁靜載儀器為RS-JYB。通過試樁檢測提供的試驗(yàn)數(shù)據(jù)以及Q-S曲線、s-lgt曲線分析，24組試樁試驗(yàn)結(jié)果均符合設(shè)計要求。

（1)加載分級：每級加載為預(yù)估單樁極限承載力的1/10～1/15,每次加載350kN，首次加載為700kN。

（2)沉降觀測：每級加載后隔5min、10min、15min各測讀一次樁頂沉降量，以后每隔15min測讀一次樁頂沉降量，累計1h后每30min測讀一次樁頂沉降量。

（3)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)：在每級荷載作用下，樁頂?shù)某两盗吭诿啃r內(nèi)小于0.1mm，且連續(xù)出現(xiàn)2次。

試驗(yàn)結(jié)果表明，灌注樁后注漿抗壓樁比普通抗壓樁單樁豎向承載力明顯提高，提高幅度約18%。

9 結(jié)論

通過本工程應(yīng)用后注漿技術(shù)工程樁靜壓測試結(jié)果與周邊未注漿同類情況工程樁測試結(jié)果比較，實(shí)施了后注漿技術(shù)的鉆孔灌注樁單樁承載力提高了25.30%，沉降量減小了10.5%。實(shí)踐證明：在持力層以粗砂、中砂、礫砂、砂粉土孔段及樁孔底部地層中，運(yùn)用樁側(cè)、樁端后注漿技術(shù)，壓力漿體更易擴(kuò)散，使樁端持力層在一定范圍內(nèi)易形成漿液和土的結(jié)合體，改善了持力層的物理力學(xué)性能，恢復(fù)和提高了持力層土體強(qiáng)度，有效提高樁的承效力，減小樁的沉降量。

TU473.14

B

1004-5716（2015)10-0004-03

2015-05-29

趙振云（1970-），男（漢族），山西晉中人，一級建造師，現(xiàn)從事巖土工程勘察、基礎(chǔ)工程施工、地質(zhì)災(zāi)害治理等技術(shù)工作。