灌注樁后注漿施工技術(shù)在建筑工程施工中的應(yīng)用研究

吳寶亮，李學(xué)良

（中國建筑第二工程局有限公司華東公司，上海200135）

1 引言

灌注樁后注漿施工技術(shù)可以應(yīng)用于各種地質(zhì)土壤中，在工程施工中不但能夠減少傳統(tǒng)施工中出現(xiàn)的樁體下沉等現(xiàn)象，還能夠增強樁基礎(chǔ)的承載能力，節(jié)約建設(shè)成本，減少資金投入，推動施工項目順利有序?qū)嵤?與此同時，灌注樁后注漿施工技術(shù)操作比較簡單，沒有太多繁雜的工藝流程，有利于提高工程施工效率。 由于灌注樁后注漿施工技術(shù)的諸多優(yōu)勢，近些年來被廣泛運用于我國大型、高層的建筑工程當(dāng)中，呈現(xiàn)出其良好的應(yīng)用價值。

2 灌注樁后注漿施工技術(shù)的工作原理分析

近年來，灌注樁后注漿施工技術(shù)被廣泛應(yīng)用，樁基結(jié)構(gòu)是建筑工程施工的核心，如果沒有做好樁基處理，整個工程的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性就無法得到保證。 以往的滲透注漿技術(shù)存在許多缺陷，施工中容易出現(xiàn)沉渣、泥皮及樁側(cè)土體松弛等，對整個工程的質(zhì)量造成影響。 而灌注樁后注漿施工技術(shù)的使用是在成樁之后，當(dāng)樁身的混凝土滿足施工要求后，再采用注漿泵從預(yù)埋注漿管位置處將水泥漿液進(jìn)行低速高壓注入。 在這個過程中，水泥漿液慢慢地滲入樁端虛尖周圍的土體中并且連續(xù)不間斷地填充，讓樁體與周圍疏松的土體相融合，擴大了樁端的承壓面積。 當(dāng)水泥漿液在周圍土層飽密的狀態(tài)下無法再進(jìn)行滲透時，整體壓力會不斷升高，樁端的土層持續(xù)擠壓，土體的密實度、填充度進(jìn)一步增強，以此來穩(wěn)固樁底，提升樁基的有效承載能力，控制樁體不均勻沉降，讓整體沉降量更加均勻，避免由于樁體沉降而對工程整體質(zhì)量造成影響[1]。

3 灌注樁后注漿施工技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

3.1 適用于多種地質(zhì)、應(yīng)用范圍較廣

灌注樁后注漿施工技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢明顯， 對于施工地質(zhì)條件的要求較低，具有普遍的適應(yīng)性。 即使施工地區(qū)水文條件與地質(zhì)條件較差，灌注樁后注漿施工技術(shù)也同樣適用，并且能夠有效提高建筑整體基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

3.2 可有效提高樁體承載力

灌注樁后注漿施工技術(shù)的應(yīng)用讓樁體與疏松的土體相融合，并將泥皮、沉渣凝固在混凝土中，通過不斷擠密讓樁機的承載力增強。 據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)表明，無論是對于細(xì)顆粒土體或者粗顆粒土體， 在施工中應(yīng)用灌注樁后注漿施工技術(shù)能夠?qū)⒄w的承載力提高大約30%～150%。 由此可見，采用灌注樁后注漿施工技術(shù)具有明顯的應(yīng)用優(yōu)勢[2]。

3.3 節(jié)約建設(shè)成本

灌注樁后注漿相對于傳統(tǒng)注漿來說，灌注樁的直徑更小、長度更短，鉆孔的深度也更淺，因此，能夠避免穿越一些地質(zhì)較硬、穿越難度大的土層，大大降低了施工的難度，節(jié)約了施工時間， 在短時間內(nèi)能夠達(dá)到與傳統(tǒng)施工相比具備同等強度與承載能力的樁基質(zhì)量。 同時，還可以采用聲波透射技術(shù)對成樁質(zhì)量進(jìn)行檢測，以提高施工質(zhì)量，利用預(yù)埋導(dǎo)管，明確樁體是否完整，為后續(xù)施工奠定扎實的基礎(chǔ)。

4 案例分析

某建筑工程項目，建設(shè)總高87.12 m，地上總共25 層，整體建設(shè)面積約為63 445.72 m2，地下1 層，建筑結(jié)構(gòu)為框架剪力墻結(jié)構(gòu)。 在樁基工程施工過程中應(yīng)用了灌注樁后注漿施工技術(shù)。在前期的工程勘察過程中，發(fā)現(xiàn)地面相對高差為30 cm，穩(wěn)定水位標(biāo)高約為2.4～3.7 m。 工程共采用灌注樁582 根，樁體的直徑為0.8 m，單樁的承載力為3 900 kN。

5 灌注樁后注漿施工技術(shù)在建筑工程施工中的應(yīng)用

灌注樁后注漿施工技術(shù)主要包括鉆孔施工、注漿管制作、壓水試驗、注漿管安裝、注漿施工5 大部分，本文將結(jié)合上述工程案例，具體探討灌注樁后注漿施工技術(shù)的應(yīng)用方法。

5.1 鉆孔施工

在正式進(jìn)行灌注樁后注漿施工之前， 要做好施工準(zhǔn)備，進(jìn)行鉆孔、清孔操作。 （1）工程鉆孔采用專業(yè)的鉆機，按照要求對基線與樁位進(jìn)行精準(zhǔn)測量，鉆機安放位置與預(yù)先設(shè)置的孔位之間的距離不超過2 cm。 （2）在樁身距離鋼筋內(nèi)側(cè)大約5～10 cm的位置，間隔120°設(shè)置3 個孔，然后采用地質(zhì)鉆機進(jìn)行注漿孔施工。 （3）鉆頭保持垂直向下狀態(tài)進(jìn)行鉆孔，傾斜率不超過1%，鉆孔應(yīng)深入距離樁底大約50 cm 以下的位置。 在鉆孔的過程中保持均勻速度，緩慢地、連續(xù)不間斷地向下鉆進(jìn)。 （4）鉆孔施工完成之后， 采用高壓旋噴鉆機以高強壓力噴射水流清洗孔底，將孔內(nèi)的雜質(zhì)、淤泥及碎石清理干凈，方便后續(xù)注漿施工。

5.2 注漿管制作

注漿管制作的目的主要是灌注水泥漿， 讓空縫達(dá)到完全密封的狀態(tài)。 制作注漿管通常采用無縫且封閉的鋼管材料，鋼管長度比鋼筋籠長約0.7 m。 制作注漿管的直徑約為2.7 cm，通常根據(jù)實際的施工情況來調(diào)整注漿管的直徑。 注漿管制作的過程中要合理控制注漿管的壓力，采取無縫焊接方式。制作流程分段進(jìn)行，按照以下3 個步驟：（1）制作注漿管的端部花管段，在側(cè)面預(yù)留注水孔，注水孔的直徑大約為0.6 cm。（2）制作注漿管的中部部分。 （3）做注漿管的上部，采用帶絲扣的接頭，并用塑料膜將花管緊密包裹，用鐵絲將花管捆綁，以防注漿期間出現(xiàn)漿液滲漏問題。 在安裝的過程中精準(zhǔn)控制下放角度及位置， 確保下放無誤。 在整個鋼筋籠的制作過程中，嚴(yán)格控制尺寸偏差，具體的偏差允許范圍如表1 所示。 同時，灌注樁底位置布設(shè)壓漿噴孔，注漿管的截面積總和大于注漿孔面積總和。

表1 鋼筋籠制作允許偏差值明細(xì)表

5.3 壓水試驗

壓水試驗是保證灌注樁后注漿施工技術(shù)有效應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 通過壓水測試檢查注漿管是否存在堵塞情況，注漿管是否密封，確保注漿管的各項性能如防水性、密封性以及流暢性符合要求。壓水試驗的時間主要是在灌注樁施工完成之后的1周之內(nèi)，該工程在進(jìn)行壓水試驗過程中，將高壓水壓入注漿管道內(nèi)，注水壓力控制在0.5～1 MPa。注水壓力不宜過大，以免出現(xiàn)注漿孔坍塌問題。 壓水試驗持續(xù)3～5 min，能確保管道內(nèi)的泥漿與沉渣被沖洗干凈。 需要注意的是，在壓水試驗過程中，要密切關(guān)注孔洞的狀態(tài)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有塌孔、擴孔或者充盈系數(shù)較大的情況時，需要及時采取措施進(jìn)行處理，實時監(jiān)測孔洞的疏通情況與壓力大小[3]。

5.4 注漿管安裝

采用灌注樁后注漿施工技術(shù)的重要內(nèi)容是進(jìn)行注漿管的安裝，其直接影響到整個工程的施工質(zhì)量。 為此，要保證注漿管安裝的連續(xù)性與密封性，必須嚴(yán)格按照施工規(guī)范進(jìn)行操作：（1）將注漿管固定在鋼筋籠上，讓注漿管跟隨鋼筋籠下放至孔內(nèi)，并利用直徑為3.251 mm 的鐵絲進(jìn)行綁扎，綁扎間距控制在大約3 m，上端露出地表30 cm 左右。 （2）對樁端進(jìn)行注漿，注漿具體工藝如圖1 所示。 需要注意注漿管的底部應(yīng)當(dāng)在鋼筋籠底部之上，大約高出25 cm，注漿管底部超出鋼筋籠的部分要進(jìn)行封堵。 在注漿管的側(cè)壁設(shè)置梅花形孔， 直徑大約0.7 cm，并使用膠布對其纏繞。 （3）在每一節(jié)注漿管下放完成之后，往管內(nèi)注入清水，以測試管路的密封性，在發(fā)現(xiàn)有滲漏的情況下，將鋼筋籠提起進(jìn)行檢查，直到故障消除之后才可以再次下籠。

圖1 灌注樁后注漿技術(shù)施工工藝示意圖

5.5 注漿施工

注漿施工是灌注樁后注漿技術(shù)應(yīng)用的最關(guān)鍵、最核心的階段，也是技術(shù)應(yīng)用的最后一個階段。 注漿施工的過程中需要綜合分析多方面因素，如注漿壓力、漿液配合比及注漿順序，如果其中任何一項因素沒有控制好，都會對工程質(zhì)量造成影響。

1）注漿施工作業(yè)的地點應(yīng)當(dāng)設(shè)置在距離成孔不超過10 m 的范圍之內(nèi)，并嚴(yán)格把控注漿施工的時間與順序。 當(dāng)施工地土質(zhì)比較飽和，注漿應(yīng)按照從樁側(cè)到樁端的順序進(jìn)行；反之，施工地土質(zhì)不飽和時，按照先樁端再樁側(cè)的順序進(jìn)行，斷面樁側(cè)按照從上到下的順序進(jìn)行灌注。 注漿時間應(yīng)當(dāng)在完樁之后的72 h之內(nèi)，最長不超過1 個月時間，對中樁與側(cè)樁注漿，時間不得低于2 h，這樣才能確保注漿質(zhì)量符合要求。

2）在初次注漿之前，要進(jìn)行壓水試驗，如果沒有出現(xiàn)堵塞或者滲漏情況， 方可開始注漿， 初次注漿的壓力控制在0.5～1.5 MPa。 漿液的水灰比控制在0.45～0.7，該工程設(shè)置的水灰比為0.7， 初次注漿采用2～3 級水壓機逐步將配置好的水泥漿液進(jìn)行低速慢壓，先稀后濃，保持勻速，注漿速度為52～73 L/min。初次壓漿完成之后，及時給壓漿管擰上堵頭，避免出現(xiàn)回漿情況，影響壓漿質(zhì)量。 第一次注漿完成之后開始第二次注漿，這個階段注漿壓力為1.5～2 MPa，利用雙液注漿機將水玻璃與漿液分別通過注漿管高壓注入孔底，同樣采取低速慢壓的方式。在漿液注入孔底之后及時將孔底封堵， 并將水玻璃注漿管撤離，用水泥凈漿進(jìn)行高壓灌注。

3）灌注過程中注意控制速度，當(dāng)出現(xiàn)漿液順著樁身上竄或者冒出時，用閥門或者螺栓堵頭將冒出口密封，持續(xù)加壓，當(dāng)壓力穩(wěn)定在大約6 MPa 時即可停止。 如果壓漿量沒有達(dá)到設(shè)計總量的時候就出現(xiàn)漿液冒出的情況，應(yīng)當(dāng)立即停止壓漿，用緩凝漿將壓漿管內(nèi)的水泥漿置換出來，暫停1 h 之后再進(jìn)行壓漿。 在注漿孔閥門密封1 h 之后，斷開高壓泥漿泵的連接管路，完成整個注漿施工。

6 結(jié)語

總而言之，灌注樁后注漿施工技術(shù)具有良好的應(yīng)用價值，在具體運用過程中，要結(jié)合工程實際情況，突破傳統(tǒng)的技術(shù)局限， 規(guī)范施工流程， 更好地發(fā)揮灌注樁后注漿施工技術(shù)的優(yōu)勢，推動我國建筑施工技術(shù)的成熟與發(fā)展。