建筑樁基工程中樁端后注漿施工技術(shù)應(yīng)用研究

鄧文杰

阜寧縣公共資源交易中心

1 前言

在建筑工程樁基施工清孔環(huán)節(jié)，經(jīng)常因孔底環(huán)境高度復(fù)雜、沉渣數(shù)量過(guò)多而無(wú)法徹底清除沉渣。沉渣的存在，不僅會(huì)影響建筑樁身、周邊土質(zhì)結(jié)構(gòu)之間的黏結(jié)強(qiáng)度，而且會(huì)改變樁基周邊摩擦力對(duì)樁身的作用，威脅整個(gè)施工任務(wù)的順利完成。而樁端后注漿施工技術(shù)的應(yīng)用，可以改善工程中樁基壓力承受強(qiáng)度，保證施工質(zhì)量及進(jìn)度?；诖?，探究樁端后注漿技術(shù)在樁基工程中的應(yīng)用具有非常重要的意義。

2 建筑樁基工程簡(jiǎn)述

某建筑工程總建筑面積為86200m2，包括5棟多層、多棟10～12層小高層、1層地下室，其中基坑總面積為7423m2。該建筑工程樁基形式為鉆孔灌注樁，直徑分別為Φ750mm、600mm，長(zhǎng)度分別為38m～32m、24m～26m。通過(guò)對(duì)泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁施工后現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)獲知，Φ750mm 單樁豎向壓力承載結(jié)果為3650kN，遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)單樁豎向壓力承載值4700kN，且已出現(xiàn)局部沉降、形狀改變征兆。初步判定上述現(xiàn)象根源為灌注混凝土、二次清孔時(shí)間間隔形成孔底沉渣，且首次灌注混凝土?xí)r落差較大、出現(xiàn)離析并在樁底產(chǎn)生低強(qiáng)度“虛尖”。根據(jù)分析結(jié)果，擬采用樁端后注漿技術(shù)提高鉆孔樁單樁壓力承載水平，即對(duì)單樁壓力承載水平無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)要求的Φ750mm樁進(jìn)行加固處理。

3 建筑樁基工程中樁端后注漿施工技術(shù)的應(yīng)用流程

3.1 設(shè)定注漿參數(shù)

在注漿泵、漿液攪拌機(jī)、百分表、P.042.5 級(jí)別水泥、JLWT 注漿劑等設(shè)備、材料準(zhǔn)備完畢后，鑒于漿液配比、漿液種類、注漿量、注漿壓力、注漿時(shí)間等因素對(duì)樁端后注漿質(zhì)量的影響，施工技術(shù)人員可以在前期進(jìn)行上述注漿參數(shù)的科學(xué)設(shè)置[1]。

在注漿配比方面，由于該工程前期試樁持力層均為全風(fēng)化泥巖，結(jié)合實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，可設(shè)定水泥漿液水灰比為0.5。

在漿液種類方面，可選用級(jí)別為P.042.5的新鮮普通硅酸鹽水泥作為漿液配置原料。

在注漿量方面，可以根據(jù)公式：

進(jìn)行估算。

式中：

V——注漿量，單位為m3；

R——漿液有效擴(kuò)散半徑；

η——漿液損耗系數(shù)，取值范圍為1.1～1.3；

S、h——注漿段高度；

β——漿液填充系數(shù)，取值范圍為0.4～0.9；

T、n——孔隙率。

具體施工時(shí)還需根據(jù)實(shí)際注漿情況、壓水試驗(yàn)值進(jìn)行注漿量的調(diào)節(jié)[2]。

在注漿壓力方面，根據(jù)注漿地層（飽和全風(fēng)化泥巖）特點(diǎn)，設(shè)定平穩(wěn)注漿壓力為1.9MPa～2.1MPa，開(kāi)始注漿壓力、終止注漿壓力均處于大于2MPa 小于5MPa 范圍內(nèi)，避免因注漿壓力過(guò)大或過(guò)小而出現(xiàn)原有土體結(jié)構(gòu)被破壞、注漿費(fèi)用增加、鄰樁成孔困難、注漿受阻等問(wèn)題。

在注漿時(shí)間方面，施工技術(shù)人員應(yīng)嚴(yán)格選擇“樁身混凝土澆筑完成后且達(dá)到一定強(qiáng)度”作為施工時(shí)間段，即在樁身混凝土澆筑一個(gè)星期到兩個(gè)星期內(nèi)，開(kāi)始注漿操作，避免因注漿過(guò)早或過(guò)晚導(dǎo)致樁身破損、注漿失敗、漿液向遠(yuǎn)處擴(kuò)散等問(wèn)題[3]。

3.2 制作壓漿管道

鉆孔灌注樁樁端后注漿需要在灌注樁成樁前期，進(jìn)行注漿頭的制作并將其預(yù)先埋設(shè)在注漿管道內(nèi)，以便在成樁一段時(shí)間后經(jīng)注漿管道向樁端土層灌注漿液。在注漿頭制作階段，施工技術(shù)人員可以選擇三根鋼管作為樁端注漿管道，鋼管壁厚為3mm，內(nèi)外徑分別為51mm、57mm。在距離鋼管底部40.0cm左右的位置開(kāi)設(shè)4×4矩陣小孔，孔洞直徑在8.0m左右，并放入承擔(dān)單向閥作用的圖釘，經(jīng)絕緣膠帶嚴(yán)密包裹[4]。

3.3 預(yù)埋注漿管并吊放鋼筋籠

在注漿頭制作完畢后，將其對(duì)應(yīng)的鋼管與灌注樁中心點(diǎn)對(duì)稱布置（高出灌注樁樁頂15cm左右），并利用外加短套管電焊的方式，將其對(duì)應(yīng)的鋼管焊接在鋼筋籠內(nèi)部。同時(shí)封堵注漿管道。若為超大直徑樁，則需要采用樁端U 型管的構(gòu)造模式制作注漿管道。在注漿管預(yù)先埋設(shè)施工階段，施工技術(shù)人員可以依據(jù)樁設(shè)計(jì)要求規(guī)定長(zhǎng)度，開(kāi)展注漿管端斷料處理。注漿管長(zhǎng)度為孔深、露出地坪長(zhǎng)度、進(jìn)入土體深度的相加值。一般注漿管出漿孔總面積應(yīng)小于其內(nèi)孔截面積，且底部密封性良好，具備單向閥性能[5]。

在鋼筋籠吊放施工時(shí)，施工技術(shù)人員可以事先對(duì)鋼管水流通效果進(jìn)行檢查。在確定鋼筋籠上綁扎鋼管水流通效果的前提下，緩慢下放鋼筋籠，避免沖擊力過(guò)強(qiáng)對(duì)鋼筋籠上注漿管的垂直度、穩(wěn)定性造成不利影響。若抗壓樁鋼筋籠無(wú)法下放到孔底，則可以選擇兩根與注漿管綁扎的原鋼筋籠主筋，每間隔200.0cm進(jìn)行一個(gè)Φ12.0mm鋼筋固定筋的設(shè)置。隨后將主筋延伸至孔底位置（最后一節(jié)注漿管底部較鋼筋籠主筋長(zhǎng)50.0mm），保障注漿管穩(wěn)定性、垂直度。

3.4 澆筑樁體混凝土并疏通管道

在注漿管埋設(shè)期間，施工技術(shù)人員可以事先利用清水將混凝土泵料斗、管線潤(rùn)濕，達(dá)到潤(rùn)滑管線、預(yù)防管線封堵的目的。隨后向樁身澆筑混凝土。在樁身混凝土澆筑量達(dá)到后，采取邊澆筑邊提鉆的方式，保證鉆頭始終位于樁混合料液面下方，從根本上杜絕樁身夾泥、進(jìn)水等問(wèn)題出現(xiàn)[6]。

在注漿管道安裝完畢后且樁身混凝土澆筑12h～24h 內(nèi)，施工技術(shù)人員可以利用高于3MPa但低于7MPa的壓力水（清水）疏通注漿管道，為后續(xù)注漿做好準(zhǔn)備。在壓力水流疏通管道過(guò)程中，施工技術(shù)人員應(yīng)選擇逐級(jí)開(kāi)展方式，以2 級(jí)到3 級(jí)壓力為標(biāo)準(zhǔn)，控制壓力水量在0.6m3左右。隨后利用高壓水流對(duì)灌注樁底部進(jìn)行清洗，直至向上返出到樁頂部水流澄清度與注入水流一致，或者單管清水不斷注入的同時(shí)壓力不斷下降，保證樁底無(wú)沉渣。在成樁一個(gè)星期左右可以進(jìn)行樁底注漿施工。

3.5 水泥漿配置及澆筑

在管道疏通并清除沉渣（5～7天）之后，施工技術(shù)人員可以依據(jù)水灰比為0.5～0.7的標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行水泥漿液配置。

在水泥漿液配置完畢之后，施工技術(shù)人員可以利用最高壓力超過(guò)10MPa 的高壓注漿泵、預(yù)埋注漿管，依據(jù)2.0MPa 左右的注漿壓力，將水泥漿液注入樁端土層。具體注漿時(shí)，可以采取一管先注、間歇注漿的手段。若一管可以順利注入3.0×103kg的水泥漿則另一管不需再次注入，反之則需要更換另一管注漿至設(shè)計(jì)注漿量。在首次注漿結(jié)束后第一時(shí)間利用清水進(jìn)行注漿管道清洗，促使?jié){液完全填充樁端土層，避免漿液凝結(jié)影響注漿管道通暢度。需要注意的是，在注漿期間，施工技術(shù)人員應(yīng)時(shí)刻觀察注漿壓力、注漿量變化趨勢(shì)，控制注漿節(jié)奏，并利用百分表對(duì)樁的上抬起量進(jìn)行監(jiān)控測(cè)量，保證注漿階段不當(dāng)干擾因素的及時(shí)發(fā)現(xiàn)、處理。一般在樁端為松散粗粒土?xí)r，需要以注漿壓力為參考標(biāo)準(zhǔn)，注漿量為控制標(biāo)準(zhǔn)，控制注漿壓力在0.4～1.2MPa 之間，且穩(wěn)定時(shí)間超出300.0s；若樁端為密實(shí)黏性土，需以注漿壓力為控制標(biāo)準(zhǔn)，保證最大壓力小于8.0MPa，處于0.5MPa～2.0MPa 范圍內(nèi)。

在水泥漿液澆筑完畢后，施工技術(shù)人員可以立即封堵注漿管道出口，并適當(dāng)提升注漿壓力，持續(xù)注入漿液，充分發(fā)揮漿液對(duì)樁端土體的劈裂、壓密、滲透作用。在達(dá)到設(shè)計(jì)方案中規(guī)定注漿量的75%且注漿壓力超出設(shè)計(jì)值（達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的65%且地面已冒漿）后，或者滿足終止?jié){液灌注條件要求（JGJ94規(guī)定）時(shí)，啟動(dòng)漿液停注程序。

4 建筑樁基工程中樁端后注漿施工技術(shù)的應(yīng)用效果

4.1 增強(qiáng)樁與樁周土體間黏結(jié)強(qiáng)度

通過(guò)對(duì)孔底沉渣厚度、樁位偏差情況進(jìn)行檢查，得出全部樁孔底沉渣厚度均在50mm 以下，且樁位偏差小于100mm，最小偏差為30mm。由此可知，在壓力一定的情況下，樁端后注漿技術(shù)可以促使?jié){液上返，降低樁孔沉渣厚度，提升樁與樁間土的黏結(jié)強(qiáng)度，促使樁的側(cè)摩擦阻力有效提升。與此同時(shí)，受漿液的劈裂作用影響，可以順利深入樁周地層，發(fā)揮“加筋”作用，縮小樁位偏差，提高樁基穩(wěn)固性。

4.2 提高單樁豎向承載力

通過(guò)對(duì)樁基檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，可知該工程靜載荷試樁13根，經(jīng)承載力加載達(dá)到設(shè)計(jì)要求的沉降量均在50.0mm以下，I類樁、II類樁優(yōu)質(zhì)率為96%，且經(jīng)樁端后注漿的樁基承載力較普通灌注樁提高20%～40%，與設(shè)計(jì)要求相符。相較于普通灌注樁而言，樁端后注漿處理技術(shù)可以在地層、樁長(zhǎng)、樁徑等因素一致的情況下，提高20%～40%的單樁豎向承載力，甚至在樁端持力層性質(zhì)良好的情況下提高80%的單樁豎向承載力。同時(shí)在地基承載力正常的情況下，樁端后注漿施工也可以提高建筑物安全系數(shù)。

4.3 節(jié)約樁基施工成本

在建筑樁基工程中，可以利用樁端后注漿施工技術(shù)，不僅可以同步提升樁的抗震性能、抗拔承載力，而且可以相對(duì)減少樁的數(shù)量（或減少樁徑、樁長(zhǎng)），達(dá)到壓縮、減短工程實(shí)施時(shí)間，降低樁基施工成本的效果。

5 總結(jié)

綜上所述，樁端后注漿施工技術(shù)在建筑樁基工程中的應(yīng)用，不僅可以提高單樁豎向承載力，而且可以增強(qiáng)樁與樁間土黏結(jié)強(qiáng)度，節(jié)約樁基施工成本。因此，根據(jù)建筑樁基現(xiàn)場(chǎng)情況，建筑施工技術(shù)人員可以科學(xué)設(shè)計(jì)樁端注漿參數(shù)，及時(shí)下放鋼筋籠，按規(guī)澆筑混凝土，嚴(yán)格依據(jù)注漿壓力、注漿量觀測(cè)值，把控水泥漿配置、注漿管開(kāi)塞、次根管注漿質(zhì)量，保證施工效果。