鉆孔后注漿灌注樁在工民建基礎(chǔ)工程上的應(yīng)用

徐長杰

（山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)大隊(duì)，山東兗州272100）

在社會快速發(fā)展的情況下，使得社會中高層工業(yè)與民用建筑數(shù)量不斷地增加，與低層建筑相比，高層建筑對承載能力具有更高的要求，如果建筑的承載能力不高，沒有達(dá)到國家規(guī)定的相關(guān)要求，建筑物在之后的使用時(shí)，很容易出現(xiàn)不均勻沉降、傾斜等現(xiàn)象，嚴(yán)重的甚至?xí)?dǎo)致建筑物的倒塌，給人們的生活與工作帶來一定的安全隱患。所以，在對該高層建筑建設(shè)時(shí)，往往需要利用灌注樁的方式進(jìn)行加固，以達(dá)到提升建筑承載能力的作用，當(dāng)前現(xiàn)有的灌注樁技術(shù)當(dāng)中，鉆孔后注漿灌注樁是較為先進(jìn)的一種。因此，對鉆孔后注漿灌注樁在工民建基礎(chǔ)工程上的應(yīng)用進(jìn)行研究具有重要意義，為工民建工程中更好地對鉆孔后注漿灌注樁技術(shù)進(jìn)行推廣和應(yīng)用打下良好基礎(chǔ)。

樁側(cè)與樁端后壓漿施工技術(shù)就是在樁身混凝土強(qiáng)度達(dá)到75%后，通過預(yù)先設(shè)置在鋼筋籠上的注漿管將水泥漿壓入樁側(cè)和樁端，加固樁側(cè)和樁端周圍土體，提高樁的承載力和減少沉降。目前鉆孔灌注樁的最大缺陷就是樁底虛土難以清理，樁側(cè)有泥皮，采用后壓漿技術(shù)能有效彌補(bǔ)這一缺陷。

1 鉆孔后注漿灌注樁施工流程

1.1 后注漿裝置的設(shè)置

為了確保后注漿灌注樁在工程當(dāng)中發(fā)揮出最大的作用,必須要合理地對后注漿裝置進(jìn)行設(shè)置。（1）應(yīng)選擇鋼材料制作的注漿管道，且應(yīng)與鋼筋籠加勁筋綁扎固定或焊接。（2）對于樁徑不大于1200mm的樁，沿鋼筋籠圓周對稱設(shè)置2根注漿管，注漿管底端注漿頭比籠長長出400mm。對于直徑大于1200mm而小于2500mm的樁，應(yīng)對稱設(shè)置3根注漿管。（3）注漿閥應(yīng)能承受1MPa以上凈水壓力，外部保護(hù)層應(yīng)能抵抗砂石等硬質(zhì)物的刮撞而不至使注漿閥受損。（4）注漿閥應(yīng)具備逆止功能。

1.2 后注漿施工參數(shù)的確定

開展后注漿工序之前，應(yīng)準(zhǔn)確確定出后注漿施工中的各項(xiàng)參數(shù)，只有這樣才會為后注漿施工的進(jìn)行提供數(shù)據(jù)上的支持。（1）對漿液進(jìn)行配置時(shí)，應(yīng)根據(jù)土的飽和度以及滲透性，確定出漿液的水灰比，若土的飽和度較高，水灰比應(yīng)控制在0.45～0.65的范圍內(nèi)；若土的飽和程度較低，水灰比應(yīng)控制在0.7～0.9的范圍內(nèi)（砂礫土除外）。同時(shí)，還要在水灰比較低的漿液中，加入適量的減水劑。（2）要針對土層的理化特性，結(jié)合注漿點(diǎn)的深度，確定出合理的樁側(cè)樁端注漿壓力。若土層為風(fēng)化巖或不飽和的粘土，注漿壓力應(yīng)保持在3～10MPa范圍內(nèi)；若土層為飽和的粘土，注漿壓力應(yīng)保持在1.2～4MPa范圍內(nèi)；軟土注漿壓力值設(shè)定時(shí)，應(yīng)取最低值；密實(shí)性粘土注漿壓力設(shè)置時(shí)，應(yīng)選取最高值。（3）注漿流量應(yīng)控制在75L/min以內(nèi)；（4）應(yīng)根據(jù)灌注樁的直徑、長度等多種因素，確定出單樁的注漿量，其公式為：

式中：G——注漿量；

ap、as——樁端與樁側(cè)注漿量經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，ap為1.3～1.8，as為0.5～0.7；

n——樁側(cè)注漿斷面?zhèn)€數(shù)；

d——樁基設(shè)計(jì)直徑。

1.3 灌注樁后注漿

完成上述工序后，開始進(jìn)行灌注樁后注漿工序。（1）混凝土澆筑工序。由于對混凝土進(jìn)行澆筑時(shí)，混凝土或其他雜物會順著壓漿管口，進(jìn)入到管內(nèi)，從而對整個(gè)后注漿工序帶來影響。因此，在澆筑之前，應(yīng)利用堵頭將壓漿管上部堵住，注漿時(shí)再擰開。（2）調(diào)配水泥漿。為確保水泥漿的和易性，不會在實(shí)際當(dāng)中出現(xiàn)離析或粘稠的現(xiàn)象，應(yīng)將水灰比確定在0.5～0.6之間。同時(shí)將水泥漿攪拌均勻后，要利用過濾網(wǎng)將漿液中的雜質(zhì)清除，之后導(dǎo)入到儲漿罐內(nèi)。（3）樁底壓力灌漿。壓力灌漿的過程中，應(yīng)在制作出樁身并完成養(yǎng)護(hù)后，進(jìn)行一次預(yù)壓檢測。預(yù)壓完成后，當(dāng)樁身強(qiáng)度在75%以上時(shí)，打開灌漿泵進(jìn)行灌漿操作。灌漿的同時(shí)，應(yīng)準(zhǔn)確記錄下來灌漿時(shí)間、灌漿壓力、注漿量等數(shù)據(jù)，并根據(jù)各數(shù)據(jù)的變化情況，對灌漿操作進(jìn)行調(diào)整。

1.4 后注漿的質(zhì)量控制

為確保后注漿灌注樁達(dá)到使用要求，應(yīng)對后注漿的質(zhì)量進(jìn)行控制。（1）在成樁2d后，就可以開始注漿，但最多不能超過30d。（2）注漿流量不宜超過75L/min。（3）注漿總量和注漿壓力均達(dá)到設(shè)計(jì)要求可以停止注漿。（4）注漿總量已達(dá)到設(shè)計(jì)值的75%且注漿壓力超過設(shè)計(jì)值，可以終止注漿。（5）施工時(shí)的壓力控制。在實(shí)際的施工當(dāng)中，灌漿壓力與持力層地質(zhì)情況、水泥漿濃度有關(guān)。所以，在不同的地質(zhì)條件下，應(yīng)選擇不同的注入方法。對于砂石與粘性土層來說，由于其滲透性較弱，所以，應(yīng)選擇一次升壓法。卵石、礫石等土層當(dāng)中，由于滲透性較強(qiáng)，應(yīng)選擇分級分壓法。

2 鉆孔后注漿灌注樁施工的注意事項(xiàng)

整個(gè)施工的過程中，還應(yīng)注意以下幾個(gè)方面問題：（1）配置漿液時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格地選擇水泥材料，避免水泥質(zhì)量不合格對整個(gè)施工活動帶來不良影響，從而提升工民建基礎(chǔ)工程的質(zhì)量；（2）在整個(gè)灌漿工序中，應(yīng)確保壓力穩(wěn)定在最佳的范圍內(nèi)，避免壓力過大對整個(gè)樁身造成破壞，若土層中的壓力大于最大值時(shí)，應(yīng)立即終止加壓；（3）嚴(yán)格地控制注漿順序。展開注漿操作時(shí)，應(yīng)先對周邊的灌注樁進(jìn)行灌漿，然后逐漸向中間的灌注樁進(jìn)行注漿，這樣能夠降低整個(gè)樁基礎(chǔ)內(nèi)壓力的擴(kuò)散，從而提升注漿的效果；（4）設(shè)置側(cè)管的，對于飽和土復(fù)試注漿順序應(yīng)先樁側(cè)后樁端，對于非飽和土，應(yīng)先樁端后樁側(cè)。（5）整個(gè)工民建基礎(chǔ)工程施工時(shí)，施工人員應(yīng)對所有的環(huán)節(jié)具有高度的重視程度，不僅要保證水灰比參數(shù)在規(guī)定的范圍內(nèi)，而且，還要嚴(yán)格控制注漿壓力、注漿量與注漿時(shí)間，為注漿達(dá)到預(yù)期的效果提供保障[8]。

3 工程案例介紹

（1）本文選擇了我市某高層工民建工程為研究對象，該工程地上共35層，地下共2層，總高度為128.8m，總面積為64273.4m2。建筑內(nèi)部，采用了鋼筋混凝土框架—核心筒結(jié)構(gòu)體系，基礎(chǔ)工程內(nèi)，采用了鉆孔后壓漿灌注樁、鋼筋混凝土—筏板基礎(chǔ)。對基坑挖掘時(shí)，開挖深度為-12.3m。而且開挖后需要進(jìn)行基坑支護(hù)。從安全的角度來說，要求其達(dá)到丙級抗震要求，抗震設(shè)防烈度7級。具體來說，框架結(jié)構(gòu)是三級抗震；剪力墻是四級抗震；框架—剪力墻框架部分是四級抗震，剪力墻部分是三級抗震[1]。

（2）對該建筑周圍環(huán)境進(jìn)行土層調(diào)查后可以發(fā)現(xiàn)，土壤主要分為2層，最上層為黃土層，厚度較大，并具有一定的濕陷性，為Ⅰ級非自重濕陷。下層為砂土層，其中涵蓋了大量的水分，土質(zhì)非常的濕潤。通過該調(diào)查能夠得出：整個(gè)建筑土壤的承載能力不是很強(qiáng)，與軟土非常相似，為軟土地基。對灌注樁工程進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，首先按照傳統(tǒng)的方法完成的，設(shè)計(jì)樁數(shù)352棵。樁體直徑為850mm，長度為43.0m的灌注樁，C35混凝土。原設(shè)計(jì)單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值為9000kN。但通過現(xiàn)場試樁靜載荷實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)方法無法滿足該工程的實(shí)際要求，當(dāng)荷載加大0.8倍時(shí)，樁的沉降量就超出了設(shè)計(jì)的要求。因此，經(jīng)過與建設(shè)單位進(jìn)行協(xié)商，并通過嚴(yán)密的討論之后，選擇鉆孔后注漿灌注樁技術(shù)進(jìn)行施工。

通過后注漿施工后，每棵樁平均水泥用量2000kg，通過靜載荷實(shí)驗(yàn)，單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值都大于9000kN。通過高應(yīng)變檢測，也取得了同樣的效果。

（3）鉆孔后注漿灌注樁的靜載荷實(shí)驗(yàn)。為了進(jìn)一步了解鉆孔后注漿灌注樁的實(shí)際情況，本工程選取了5個(gè)點(diǎn)作為實(shí)驗(yàn)對象，對整個(gè)灌注樁的靜載荷與樁頂沉降變形量進(jìn)行了分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示（由于工程需要，試驗(yàn)時(shí)沒有開展破壞性實(shí)驗(yàn)）。

從上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果能夠發(fā)現(xiàn)，在所有試驗(yàn)點(diǎn)承載力均在9000以上，高于理論的預(yù)期值，并且實(shí)驗(yàn)值與預(yù)期值之間的比值都在1.06以上，說明在工民建基礎(chǔ)工程中對鉆孔后注漿灌注樁技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用后，能夠?yàn)檎麄€(gè)建筑提供更高的安全性。同時(shí)，由于灌注樁的承載力提升了，減少了使用的灌注樁數(shù)量，降低了投入成本，為建筑單位帶來更高的經(jīng)濟(jì)效益。

表1 灌注樁的靜載荷實(shí)驗(yàn)結(jié)果

（4）某工程為山前沖洪積平原地貌，框架剪力墻結(jié)構(gòu)，地上15層，地下2層，總高度66.5m，建筑面積29323m2。設(shè)計(jì)為鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，樁總數(shù)216棵。C30混凝土。采用樁徑700mm，樁長16m的鉆孔灌注樁，單樁承載力2900kN,而設(shè)計(jì)要求單樁承載力為4800kN。由于單純的灌注樁無法滿足設(shè)計(jì)要求，因此，本工程采取后注漿施工工藝。

（5）注漿完成后，實(shí)際每顆樁平均注漿量為1320kg,隨機(jī)抽取11棵樁進(jìn)行高應(yīng)變動力檢測實(shí)驗(yàn)，實(shí)際單樁承載力平均6300kN，提高單樁承載力約30%以上。

（6）由于本工程采取了后壓漿施工，大大提高了生產(chǎn)效率，使工期縮短了11d，同時(shí)以碎石層作為持力層，縮短了樁長，節(jié)約成本約105萬元，占整個(gè)樁基投資的約20%。

4 總結(jié)

綜上所述，當(dāng)前工民建基礎(chǔ)工程建設(shè)的過程中，鉆孔后注漿灌注樁技術(shù)具有重要的作用，通過該技術(shù)完成基礎(chǔ)工程的建設(shè)，有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）可以有效提升整個(gè)樁基的承載力，降低了樁頂沉降變形量；（2）有利于持力層的靈活選用，提升了建筑的穩(wěn)定性；（3）同樣的持力層，設(shè)計(jì)時(shí)可縮短樁長、縮小樁徑或減少樁的數(shù)量，降低施工難度，加快施工進(jìn)度，節(jié)約施工成本，為人們的生活與工作提供更加良好的服務(wù)。因此，在以后的中高層工業(yè)與民用建筑基礎(chǔ)工程當(dāng)中，應(yīng)加強(qiáng)對鉆孔后注漿灌注樁的推廣與應(yīng)用力度。

參考文獻(xiàn)：

[1] 錢成車.后注漿法鉆孔灌注樁在建筑樁基施工中的應(yīng)用分析[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2016(29)：36.

[2] 卿時(shí)愛.鉆孔灌注樁后注漿施工技術(shù)在建筑工程中的分析[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2016(25)：26.

[3] 王德林，邢峻.探究建筑樁基施工中后注漿法鉆孔灌注樁的運(yùn)用[J].工程技術(shù)：文摘版，2016，15(8)：70.

[4] 張祥柱.旋挖鉆孔灌注樁后注漿在超高層建筑樁基工程中的應(yīng)用[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2015(18)：59.

[5] 趙宗輝.試析工民建施工中應(yīng)用的樁基工程施工技術(shù)[J].智能城市，2016(11)：79.

[6] 郭建宏.工民建建筑沖孔灌注樁中常見問題及其措施[J].建材與裝飾，2017(17)：14.

[7] 官慶勇.淺析樁基工程施工技術(shù)在工民建中的應(yīng)用與發(fā)展[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2016(23)：28.

[8] 王靖夫.探究建筑樁基施工中后注漿法鉆孔灌注樁的運(yùn)用[J].低碳地產(chǎn)，2016，2(6)：67.