后注漿技術(shù)在醫(yī)院建筑鉆孔灌注樁中的應(yīng)用

任志鵬REN Zhi-peng；楊龍飛YANG Long-fei；隋志民SUI Zhi-min；解際超XIE Ji-chao；劉華隆LIU Hua-long

（①中建八局第二建設(shè)有限公司，濟(jì)南 250000；②濟(jì)南市工程質(zhì)量與安全中心，濟(jì)南 250000）

0 引言

在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的影響下，建筑行業(yè)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，各種高層建筑，大型建筑更加普遍，所以對(duì)樁基礎(chǔ)承載力的要求越來(lái)越高，鉆孔灌注樁后注漿技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，在很大程度上提高了單樁的承載力，降低了樁基礎(chǔ)的沉降問(wèn)題，不僅大大地節(jié)省了施工成本，同時(shí)還提高了施工質(zhì)量。因此可以說(shuō)鉆孔灌注樁后注漿技術(shù)的應(yīng)用有著一定的現(xiàn)實(shí)意義和價(jià)值。所以，本文結(jié)合濟(jì)南市中醫(yī)醫(yī)院東院區(qū)項(xiàng)目中的樁基施工，對(duì)鉆孔灌注樁后注漿技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)分析介紹。

1 鉆孔灌注樁后注漿技術(shù)作用肌力

利用高壓注漿泵的方式來(lái)把水泥漿壓入樁底，并且在高壓力的作用下，水泥滲入樁底沉渣和樁底周?chē)耐馏w縫隙中，在結(jié)合水泥漿液填充膠結(jié)的作用，樁底會(huì)形成一個(gè)復(fù)合土體擴(kuò)大頭。同時(shí)，在注漿壓力和漿液不斷增多的影響下，一些漿液克服了覆土壓力和樁側(cè)摩擦阻力的影響，順著樁土向上冒漿，高壓漿液對(duì)護(hù)臂泥皮產(chǎn)生了破壞作用，漿液滲入到了樁側(cè)土體中，使得樁周松動(dòng)的土體得到了擠壓，密度加強(qiáng)，具體施工工藝如圖1 所示。因?yàn)闃抖顺猎蠘秱?cè)松軟土體得到了很好的加固處理，在很大程度上提高了樁端和樁側(cè)的阻力，提高了樁的承載力。[1]另外，在注漿之后，樁側(cè)和樁底位置形成了復(fù)合土體的壓縮模量Es，相比原來(lái)土體得到了很大的提高。并且樁上的上部分附加應(yīng)力借助于復(fù)合土體的作用傳到未注漿天然土體的應(yīng)力減少了很多，這樣就可以實(shí)現(xiàn)降低樁基沉降變形的目的。

2 工程概況

2.1 工程案例介紹

濟(jì)南市中醫(yī)醫(yī)院東院區(qū)項(xiàng)目在濟(jì)南市高新區(qū)，總占地面積為30094m2，建筑面積為89695.49m2，其中地下面積為29808.04m2，地上建筑面積為59887.45m2，分為了病房綜合樓和門(mén)診醫(yī)技樓兩大部分，其中病房綜合樓共14 層/2 層，結(jié)構(gòu)為框架－剪力墻結(jié)構(gòu)，板式筏形基礎(chǔ)；門(mén)診醫(yī)技樓共6 層/2 層，框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)類型為獨(dú)立基礎(chǔ)。整個(gè)工程的±0.000m 相對(duì)絕對(duì)標(biāo)高160.300m 及160.600m。

2.2 地質(zhì)條件

場(chǎng)區(qū)地貌單元屬山麓斜坡堆積地貌單元。場(chǎng)地地層自上而下分別為：（1）-1 雜填土（Q4ml），由破碎的道路碎塊碎構(gòu)成，結(jié)構(gòu)松散，含少量黏性土，該層屬欠固結(jié)高壓縮性土。（1）-2 層素填土（Q4ml）由黏性土組成，含少量建筑垃圾，石塊及碎屑，該層屬欠固結(jié)高壓縮性土。（9）-2 層粉質(zhì)粘土（Q4al+pl）該層屬中壓縮性土。（13）-1 層粉質(zhì)粘土（Q3al+pl）該層屬中高壓縮性土。（19）-2 層強(qiáng)風(fēng)化閃長(zhǎng)巖（K）該層巖石堅(jiān)硬程度屬于軟巖，巖體完整程度為極破碎～破碎，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅴ級(jí)。（19）-3 層中風(fēng)化閃長(zhǎng)巖（K）：該層巖石堅(jiān)硬程度為軟巖～較軟巖，巖體完整程度為較完整，巖體基本質(zhì)量分級(jí)為IV 級(jí)。（31）-1 層強(qiáng)風(fēng)化石灰?guī)r（O）：該層巖石堅(jiān)硬程度屬于較軟巖，巖體完整程度為破碎～較破碎，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅳ級(jí)～Ⅴ級(jí)。（31）-2 層中風(fēng)化石灰?guī)r（O）：該層巖石堅(jiān)硬程度為較硬巖，巖體完整程度為較完整～較破碎，巖體基本質(zhì)量分級(jí)為Ⅲ級(jí)～I(xiàn)V 級(jí)。（32）-1 層全風(fēng)化泥灰?guī)r（O）：該層巖石堅(jiān)硬程度為極軟巖，巖體完整程度為極破碎，巖體基本質(zhì)量分級(jí)為V 級(jí)。（32）-2 層強(qiáng)風(fēng)化泥灰?guī)r（O）：該層巖石堅(jiān)硬程度屬于軟巖，巖體完整程度為極破碎～破碎，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅴ級(jí)。（32）-3 層中風(fēng)化泥灰?guī)r（O）：該層巖石堅(jiān)硬程度為軟巖～較軟巖，巖體完整程度為較完整～完整，巖體基本質(zhì)量分級(jí)為Ⅲ級(jí)～I(xiàn)V 級(jí)。各巖土層的鉆孔灌注樁設(shè)計(jì)參數(shù)如表1 所示。

表1 場(chǎng)地工程地質(zhì)條件及鉆孔灌注樁設(shè)計(jì)參數(shù)

3 鉆孔灌注樁后注漿技術(shù)施工應(yīng)用

3.1 樁基概況

本工程支護(hù)樁采取鉆孔灌注樁施工，其中永久性擋墻從北向南依次采用懸臂式鉆孔灌注樁、單排鉆孔灌注樁+錨索（錨索數(shù)量由1 道增加至4 道）。西北側(cè)永久性擋墻樁徑均為1.2m，樁間距2.5m（Y6-Y7 段樁間距2.0m），總樁長(zhǎng)隨著邊坡高度增加，樁長(zhǎng)9.0m～23.6m，共計(jì)82 根；南側(cè)永久性擋墻樁直徑1.2m，樁間距2.5m，樁長(zhǎng)9.0m～17.0m，共計(jì)15 根。基坑支護(hù)鉆孔灌注樁樁徑0.7m，樁間距1.5m，樁長(zhǎng)嵌入室外標(biāo)高以下4.0m，樁長(zhǎng)16.86m，共計(jì)41 根。樁混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C30，本工程選用商品砼，砼灌注采用導(dǎo)管灌注法；混凝土采用商品混凝土，塌落度控制在160mm～200mm 之間。

3.2 施工流程

鉆孔灌注樁后注漿的具體流程為：鉆孔灌注樁施工→鋼筋籠預(yù)置注漿管→澆筑樁體混凝土后12h 內(nèi)對(duì)注漿管進(jìn)行清水疏通剪頭7 天后開(kāi)始開(kāi)啟注漿管，均勻加入漿液，加固土體→控制注漿量以及注漿壓力，在注漿達(dá)到設(shè)計(jì)需求后，停止注漿。

在施工前要先進(jìn)行準(zhǔn)備工作，本工程選用250mm 導(dǎo)管，絲扣連接；導(dǎo)管吊入孔時(shí)，將橡膠圈安放周整、嚴(yán)密，確保密封良好；導(dǎo)管在樁孔內(nèi)的位置應(yīng)保持居中，防止跑管，撞壞鋼筋籠并損壞導(dǎo)管。導(dǎo)管底部距孔底為300～500mm。[2]

①壓漿管制作安裝。

用焊管作為壓漿管，并在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行制作；用履帶式潛孔錘鉆機(jī)成孔，鉆孔對(duì)位誤差控制在2cm 左右，成孔深度偏差控制大于設(shè)計(jì)孔深10cm，鉆孔完畢后，用清水把孔底沉渣沖洗干凈，同時(shí)對(duì)孔口進(jìn)行包裹，壓漿管底部焊接直徑為5cm、3cm 厚的鋼板焊接牢固之后將鋼筋籠一并放到樁孔內(nèi)部，樁端后注漿導(dǎo)管要沿著鋼筋籠圓周對(duì)稱設(shè)置2根。樁側(cè)后注漿管閥也要設(shè)置兩道，并且合柱底的距離要控制在5-15m 左右，樁頂8m 以內(nèi)的范圍，各個(gè)間距要控制在12m 左右。因?yàn)閱螛侗容^長(zhǎng)，所以，為了提高注漿的質(zhì)量，樁側(cè)壓漿的上下位置都要設(shè)置壓漿管。其中上端的位置要設(shè)置在樁的中間，下端要設(shè)置在樁端部周?chē)奈恢?。采用絲扣接口的方式來(lái)連接壓漿管，壓漿管下端的位置要長(zhǎng)處鋼筋籠300mm 左右。

②進(jìn)行壓漿管試水作業(yè)。

在壓漿管設(shè)置結(jié)束后要進(jìn)行試水實(shí)驗(yàn)，如果壓漿管內(nèi)的水量比較少，需要對(duì)壓漿管漏眼、街頭密封性等進(jìn)行檢查。在下放鋼筋籠之后要對(duì)注漿孔進(jìn)行二次清孔，將注漿孔中清空后，對(duì)壓漿管的水量進(jìn)行二次檢查，沒(méi)有問(wèn)題之后對(duì)壓漿管的頂部進(jìn)行封堵。

③開(kāi)塞。

開(kāi)塞作業(yè)要在灌注樁完成之后實(shí)施，將注漿管上端封閉堵頭的位置進(jìn)行截?cái)嗵幚?，采用注水的方式?lái)進(jìn)行開(kāi)塞，在開(kāi)塞的過(guò)程中要進(jìn)行記錄，同時(shí)單樁注漿管開(kāi)塞合格要控制在1 根以上，開(kāi)塞結(jié)束后及時(shí)關(guān)閉注水，之后等待注漿作業(yè)。

④注漿作業(yè)。

1）注漿材料設(shè)計(jì)要求采用水泥漿，漿液應(yīng)攪拌均勻，過(guò)篩，隨攪隨用，漿液應(yīng)在初凝前用完，注漿管路應(yīng)經(jīng)常保持暢通。

2）注漿作業(yè)要采用注漿泵將漿液經(jīng)壓漿管輸送至孔底，再由孔底返出孔口，待孔口溢出漿液或排氣管停止排氣時(shí)，可停止注漿。漿液硬化后不能充滿錨固體時(shí)，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)漿，注漿量不得小于計(jì)算量，其充盈系數(shù)為1.1-1.3。注漿時(shí)，邊灌注邊拔出注漿管。但應(yīng)注意管口應(yīng)始終處于漿面以下，注漿時(shí)應(yīng)隨時(shí)活動(dòng)注漿管，待漿液溢出孔口時(shí)全部拔出，注漿完畢應(yīng)將外露的鋼筋清洗干凈，并保護(hù)好，錨固體采用水泥漿。

3）在注漿過(guò)程中，注漿量計(jì)算方式為Q=0.0029D-0.5094，其中Q 為單樁注漿量（t），D 為樁徑（mm），最終本工程得到的單樁注漿量為1.52t，0.0029×700-0.5094，注漿漿液采用的是水泥漿，水灰的比為0.5-0.55；注漿的速度在20-40L/min 之間；如果注漿時(shí)出現(xiàn)了返漿的問(wèn)題，要先停止注漿30 分鐘之后再進(jìn)行注漿處理，以此循環(huán)指導(dǎo)注漿量達(dá)到要求的標(biāo)準(zhǔn)。[3]當(dāng)孔口溢出漿液時(shí)，或者注漿總量達(dá)到了設(shè)計(jì)值的75%，并且注漿的壓力在2-4MPa 時(shí)，停止注漿。若漿體硬化不能充滿錨固體時(shí)，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)漿。

4）注漿時(shí)間和順序，泥漿護(hù)壁灌注樁水下混凝土初凝通常需要10 天左右，所以，注漿的時(shí)間要在混凝土初凝后開(kāi)展。通常不能超過(guò)成樁后20 天。過(guò)早進(jìn)行注漿會(huì)造成樁身混凝土強(qiáng)度降低，影響樁身；如果注漿過(guò)晚，樁底硬化的混凝土很難形成注漿通道，樁中心形成低強(qiáng)度區(qū)域造成漿液流向遠(yuǎn)處，所以，在施工過(guò)程中需要在成樁7-20 天左右開(kāi)展注漿。[4]

4 鉆孔灌注樁后注漿施工措施

4.1 科學(xué)選擇后注漿導(dǎo)管管閥

在進(jìn)行后注漿導(dǎo)管的選擇時(shí)，注漿導(dǎo)管需要選擇鋼管，并且要和鋼筋籠、加勁筋進(jìn)行焊接加固處理；導(dǎo)管數(shù)量的選擇要按照樁徑的大小來(lái)選擇，如果直徑＜1200mm的樁，要按照鋼筋籠圓周對(duì)稱的方式設(shè)置2 根導(dǎo)管；如果樁直徑在1200mm-2500mm 之間的話，需要進(jìn)行對(duì)稱設(shè)置3 根導(dǎo)管；如果樁的長(zhǎng)度超過(guò)了15m 并且對(duì)于承載力的要求比較高，那么要選擇樁端樁側(cè)復(fù)式注漿的方式。另外，在后注漿管閥選擇設(shè)置的過(guò)程中，數(shù)量要參考地層的實(shí)際情況，樁的長(zhǎng)度和承載力的要求情況來(lái)進(jìn)行設(shè)置?？梢栽诰嚯x樁底5-15m 以上的位置，樁頂8m 以下的位置間隔6-12m 設(shè)置一道樁側(cè)注漿閥。如果地層出現(xiàn)了粗粒土，注漿閥要設(shè)置在粗粒土的下部。樁底后注漿管閥設(shè)置時(shí)，要結(jié)合樁徑的大小來(lái)選擇數(shù)量，但是最少不能少于2根，如果直徑＞1200mm，樁需要增加到3 根，以此來(lái)保障后注漿漿液可以均勻?qū)ΨQ性擴(kuò)散，樁側(cè)注漿斷面之間的間距要結(jié)合工程土層的樁長(zhǎng)、性質(zhì)、承載力來(lái)進(jìn)行設(shè)定，最好控制在6-12m 之間。鋼筋籠需要放到底，不能出現(xiàn)懸吊的問(wèn)題，下籠受到阻礙的時(shí)候不能墩籠、撞籠，也不能扭籠。

4.2 合理控制漿液、注漿壓力、流量和注漿量

首先，在對(duì)注漿液進(jìn)行調(diào)配時(shí)，水和灰之間的配比要按照土的滲透性、飽和度來(lái)進(jìn)行控制；從飽和度方面來(lái)看，水灰的配比要控制在0.45-0.65 之間；如果是非飽和土的話，水灰的配比要控制在0.7-0.9 之間，松散的碎石土和沙礫土可以控制在0.5-0.6 之間；如果水灰配比比較低的話，可以加入適量的減水劑；[5]其次，注漿壓力也要結(jié)合土層的性質(zhì)和注漿的深度進(jìn)行控制，一般情況下非飽和黏性土、粉土、以及風(fēng)化巖的注漿壓力要控制在3-10MPa 之間；飽和土層注漿壓力要控制在1.2-4MPa 之間，軟土要選擇最低值，密實(shí)黏性土要選擇最高值；第三，注漿時(shí)的流量控制最高不能超過(guò)75L/min；第四，單樁注漿量要結(jié)合樁的直徑、樁端樁側(cè)土層的性質(zhì)、樁的長(zhǎng)度，以及單樁承載力的情況和是否需要進(jìn)行二次注漿的情況來(lái)進(jìn)行計(jì)算。如果是獨(dú)立單樁，并且樁的間距在6 以上的群樁，或者是群樁初始注漿的樹(shù)根集裝的注漿量需要在上文提到的基礎(chǔ)上乘以1.2；第五，在注漿作業(yè)開(kāi)始之前，要先進(jìn)行注漿試驗(yàn)，在明確注漿參數(shù)之后，進(jìn)行正式注漿。

4.3 嚴(yán)格控制注漿施工流程速率

在成樁2 天之后就可以開(kāi)始進(jìn)行后注漿作業(yè)，最晚時(shí)間要控制在成樁后30 天以內(nèi)；另外，注漿作業(yè)和成孔作業(yè)點(diǎn)之間的距離要在8-10m 以上，同時(shí)，飽和土中的復(fù)式注漿順序要先從樁側(cè)開(kāi)始，最后進(jìn)行樁端注漿作業(yè)；如果是非飽和土層要先進(jìn)行樁端注漿，最后進(jìn)行樁側(cè)注漿。[6]斷面比較多的樁側(cè)注漿要按照先上后下的順序，樁側(cè)樁端注漿之間的時(shí)間差要在2 小時(shí)以上；在對(duì)樁墻進(jìn)行注漿時(shí)，需要對(duì)同一根樁的各個(gè)注漿導(dǎo)管按照順序進(jìn)行相同量的注漿處理，樁墻注漿要采用從外到內(nèi)的方式開(kāi)展注漿作業(yè)。

5 結(jié)語(yǔ)

鉆孔灌注樁后注漿技術(shù)在建筑工程施工過(guò)程中起著非常重要的作用和價(jià)值，并且后注漿技術(shù)的施工成本比較低，可以有效地節(jié)省施工成本，提高灌注樁單樁的承載力。鉆孔灌注樁后注漿技術(shù)的應(yīng)用單樁的最大承載力得到了很好的提升，提高幅度可以達(dá)到30%-60%左右；另外，樁側(cè)和樁底同時(shí)進(jìn)行注漿的話，單樁垂直承載力也會(huì)有明顯的提高。所以，鉆孔灌注樁后注漿技術(shù)在建筑工程中的運(yùn)用，可以有效地提高建筑工程的施工質(zhì)量和效率，所以，鉆孔灌注樁后注漿技術(shù)可以在建筑施工中進(jìn)行推廣使用。