淺談機械成孔混凝土灌注樁樁端注漿的應(yīng)用

摘"要：本文圍繞機械成孔混凝土灌注樁及其樁端注漿技術(shù)的應(yīng)用進行探討，主要分析了該技術(shù)在建筑工程項目中的實踐應(yīng)用。首先介紹了機械成孔灌注樁技術(shù)的主要優(yōu)勢，包括其在復(fù)雜地質(zhì)條件下的適應(yīng)性以及通過樁端注漿提高地基承載力的能力。隨后，詳細闡述了技術(shù)的應(yīng)用方法，從地質(zhì)勘察、鉆孔安裝鋼筋籠到混凝土灌注和樁端注漿的完整工藝流程。最后，探討了施工工藝、材料選擇、質(zhì)量監(jiān)控及環(huán)境保護等方面的優(yōu)化路徑。

關(guān)鍵詞：機械成孔灌注樁；樁端注漿技術(shù)；工程應(yīng)用文章編號：2095-4085（2024）07-0049-03

0"引言

深入探索和優(yōu)化機械成孔混凝土灌注樁及其樁端注漿技術(shù)，對于促進建筑工程技術(shù)的進步和提高工程效益具有重要意義。

1"工程概況

本文案例新建建筑工程項目位于黃河南岸的Ⅲ級階地，距離黃河約2 000m。工程基礎(chǔ)采用干作業(yè)鉆孔灌注樁，適合地下水位較高的地區(qū)。樁端持力層為圓礫層，具有良好的承載能力，可確保建筑穩(wěn)固。地基基礎(chǔ)和樁基設(shè)計等級為丙級，要求滿足特定安全和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。場地地層結(jié)構(gòu)自上而下依次為雜填土層、黃土狀粉土層、圓礫層、強風(fēng)化泥巖層和中風(fēng)化泥巖層。雜填土層由多種土質(zhì)組成，特點是土質(zhì)不均且稍濕；黃土狀粉土層以褐黃色、稍濕、均勻土質(zhì)和發(fā)育孔隙為特點；圓礫層由青灰色中密稍濕圓礫組成，圓礫磨圓度好，但顆粒間級配不良，鉆進困難；強風(fēng)化泥巖層和中風(fēng)化泥巖層呈紅褐色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)在強度干燥時較高，遇水易軟化，裂隙發(fā)育程度不同，礦物成分以粘土礦物為主，含少量石英和長石?；A(chǔ)施工采用干作業(yè)鉆孔灌注樁， ""以避免地下水影響?；鶚对O(shè)計要求保護層厚度55mm，樁縱筋用等強焊接接頭，連接區(qū)段內(nèi)接頭面積百分率不超過50%。樁箍筋采用螺旋箍，增強樁穩(wěn)定性。施工中需注意鋼筋籠吊裝定位、樁間距控制、混凝土澆注前清理以及樁底沉渣厚度控制，若超50mm，需注漿加固保證質(zhì)量。后注漿施工是樁基工程關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過樁端注漿可提高承載能力和性能。注漿作業(yè)應(yīng)在成樁后2～30d內(nèi)開始，按順序和速率進行。需監(jiān)控工藝參數(shù)，要確保注漿總量和壓力達到設(shè)計要求。注漿后需提供質(zhì)量檢驗報告和記錄，以供質(zhì)量檢查和驗收。為保證工程質(zhì)量安全，必須檢測工程樁動力，至少20%樁（柱下單樁100%）用低應(yīng)變法檢測其完整性。檢測數(shù)量應(yīng)不少于總樁數(shù)1%，不少于3根?？倶稊?shù)小于50根時，需檢測不少于2根樁的單樁豎向承載力。檢測單位須具備資質(zhì)證書，并遵守規(guī)范。檢測結(jié)果滿足設(shè)計要求并得到設(shè)計方認(rèn)可后，方可進行上部結(jié)構(gòu)施工。

2"機械成孔混凝土灌注樁的優(yōu)勢

2.1"適應(yīng)性強：在多種地質(zhì)條件下的適用性

機械成孔混凝土灌注樁技術(shù)因其優(yōu)良的適應(yīng)性在現(xiàn)代建筑工程基礎(chǔ)建設(shè)過程中起著舉足輕重的作用。該技術(shù)在各種地質(zhì)條件下均可顯示出獨特的優(yōu)越性，無論是在松軟土層、復(fù)雜礫石層或水下環(huán)境中，均可通過準(zhǔn)確的鉆孔及灌注工藝來保證樁基穩(wěn)固可靠。與傳統(tǒng)基礎(chǔ)建設(shè)方法相比較，地下水位高的區(qū)域經(jīng)常會遇到工程推遲或者費用增加等情況；而機械成孔灌注樁技術(shù)則表現(xiàn)出顯著優(yōu)勢，可有效減少地基處理復(fù)雜度與費用。黃河南岸某新建建筑工程中所使用的干作業(yè)鉆孔灌注樁就是該工藝的具體應(yīng)用實例。該工程位于Ⅲ級階地且地下水位高，但是采用干作業(yè)鉆孔灌注樁施工技術(shù)成功攻克了地質(zhì)條件所帶來的難題。鑒于地層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，自雜填土層至中風(fēng)化泥巖層對各層特性均有細致考慮，保證了基礎(chǔ)建設(shè)質(zhì)量與安全［1］。

2.2"提高承載力：樁端注漿增強地基承載能力

就建筑工程而言，地基承載力是確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與安全的關(guān)鍵之一。機械成孔混凝土灌注樁采用樁端注漿技術(shù)可明顯提高樁基承載能力及整體性能。該工藝涉及到樁基成型之后，將特定比例的漿液灌注到樁基端部，利用漿液產(chǎn)生的壓力及化學(xué)作用來加強樁基與其周邊土層之間的粘結(jié)，以提高其承載力及穩(wěn)定性。樁端注漿技術(shù)既能提高單樁承載力又有利于樁群效應(yīng)的增強，尤其對于承載力要求比較高的建筑項目，該技術(shù)的運用更為重要。通過對漿液注入量及壓力進行精細計算，可保證漿液均勻地分布在樁端及周邊，以有效填充土層內(nèi)間隙，增大土體與樁體之間摩擦力，使基礎(chǔ)穩(wěn)定性及承載能力得到全面增強。

3"機械成孔混凝土灌注樁的應(yīng)用方法

3.1"地質(zhì)勘察與設(shè)計：依據(jù)地質(zhì)條件進行樁基設(shè)計

地質(zhì)勘察對機械成孔混凝土灌注樁的施工起到關(guān)鍵作用。這不但是設(shè)計與施工之前必須要進行的一個環(huán)節(jié)，同時也對保證整個建筑項目能夠順利安全進行具有非常重要的意義。工程師們可以通過建筑地點地質(zhì)條件的細致調(diào)查與分析取得所需的資料，例如土層組成、地下水位、地質(zhì)結(jié)構(gòu)以及其物理與化學(xué)特性，這些資料對隨后樁基設(shè)計及施工計劃的擬定必不可少。工程師會根據(jù)勘察結(jié)果設(shè)計樁基，包括決定其種類、大小、排列及深度。在進行設(shè)計時，需考慮建筑物負(fù)荷特性、地質(zhì)條件、環(huán)境因素以及施工成本等諸多因素才能保證設(shè)計合理經(jīng)濟。在設(shè)計中需特別注意，樁基設(shè)計要在地震、風(fēng)荷載作用下達到承載力要求并兼顧極限狀態(tài)的安全穩(wěn)定?，F(xiàn)階段，采用先進計算軟件與模擬技術(shù)能夠顯著提高設(shè)計精度與效率。通過對不同施工方案及負(fù)荷條件進行仿真，可對樁基性能進行預(yù)測，以達到優(yōu)化設(shè)計的目的，從而保證在滿足工程要求的前提下有效控制造價［2］。

3.2"鉆孔、安裝鋼筋籠及注漿導(dǎo)管

采用干作業(yè)鉆孔方式，需注意鋼筋籠的吊裝與定位。機械成孔灌注樁施工關(guān)鍵步驟的第一步就是“成孔”。而該項目在成孔階段遇到的難題，就是在“圓礫層”鉆進時的“滑鉆”現(xiàn)象，機械在轉(zhuǎn)動但樁未鉆進，效率會明顯降低。此時，應(yīng)根據(jù)挖出的圓礫狀態(tài)，會同建設(shè)、設(shè)計、施工、監(jiān)理四方進行現(xiàn)場論證，及時調(diào)整設(shè)計方案及施工措施。利用干作業(yè)鉆孔方式既可以有效地控制工程質(zhì)量又可以降低對周邊環(huán)境的影響。干作業(yè)鉆孔需采用專業(yè)鉆孔設(shè)備按設(shè)計要求準(zhǔn)確完成各樁孔鉆掘。鉆孔時施工團隊要對鉆進速度、鉆孔直徑及深度等進行持續(xù)監(jiān)控，以保證每個環(huán)節(jié)的作業(yè)均滿足設(shè)計要求。鉆孔后接下來就是裝鋼筋籠。鋼筋籠制作與安裝是確保樁基結(jié)構(gòu)強度與穩(wěn)定的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。鋼筋籠生產(chǎn)過程中，一定要按照設(shè)計圖紙準(zhǔn)確生產(chǎn)，以保證鋼筋直徑、長度以及綁扎位置準(zhǔn)確。在安裝過程中需特別關(guān)注鋼筋籠在鉆孔內(nèi)的位置及垂直度，其中任何一個偏差均會對樁基最終的質(zhì)量造成影響。所以，在吊裝下放鋼筋籠時，施工團隊需采用專業(yè)吊裝設(shè)備嚴(yán)格按照操作規(guī)程進行吊裝，要保證鋼筋籠安裝無誤。整個鉆孔和鋼筋籠安裝期間，施工團隊還應(yīng)密切注意地下水位變化情況，并采取相應(yīng)措施預(yù)防因水位升高而造成鉆孔塌方等安全性問題。通過對其進行精細施工管理與技術(shù)控制，可有效確保樁基施工質(zhì)量與安全性，并為之后混凝土灌注奠定堅實基礎(chǔ)。注漿導(dǎo)管的安裝是實現(xiàn)后續(xù)樁端注漿工作的關(guān)鍵步驟。施工前需詳細核對圖紙，明確導(dǎo)管的規(guī)格型號及連接形式。同時，導(dǎo)管的加工過程應(yīng)嚴(yán)格按施工方案執(zhí)行（例如，導(dǎo)管下端封口、出漿口形式及尺寸、導(dǎo)管絲接長度、導(dǎo)管上部套絲長度及封口等）；檢驗無誤后同樁籠鋼筋同步綁扎；吊裝時應(yīng)格外注意鋼絲繩吊點不要在導(dǎo)管上，同時注意導(dǎo)管不得在吊裝過程中斷裂、脫開［3］。

3.3"混凝土灌注：控制混凝土的澆注速度和質(zhì)量

機械成孔混凝土灌注樁施工期間混凝土灌注環(huán)節(jié)非常關(guān)鍵，對樁基質(zhì)量及承載能力有直接的影響?；炷凉嘧㈥P(guān)鍵是要控制好混凝土澆注速度，方可確保混凝土質(zhì)量，滿足工程特定需求。鑒于本項目現(xiàn)場地處黃河南岸Ⅲ級階地且地質(zhì)復(fù)雜，因而對混凝土流動性及穩(wěn)定性提出了更高要求。為確保灌注時鋼筋籠內(nèi)與孔壁的間隙都能填滿，混凝土澆注速度控制關(guān)系到灌注全過程的均勻有效。澆注速度過快可能會造成混凝土和鋼筋籠出現(xiàn)空洞而影響樁基整體質(zhì)量；而澆注速度太慢會使混凝土產(chǎn)生初凝現(xiàn)象，從而影響混凝土的強度及耐久性。所以施工團隊需結(jié)合實際地質(zhì)條件以及工程需求對混凝土澆注速度進行準(zhǔn)確把控，要保證混凝土可以均勻充填整個樁孔而不會出現(xiàn)分層以及離析等現(xiàn)象。

3.4"樁端注漿技術(shù)：后注漿的工藝流程及其監(jiān)控

在機械成孔混凝土灌注樁的施工過程中，樁端注漿技術(shù)起到了至關(guān)重要的作用。其核心目標(biāo)是在樁基形成之后，將漿液注入樁端，從而進一步增強樁基的承載力和整體的穩(wěn)定性。本工程鑒于其地質(zhì)結(jié)構(gòu)特殊，尤其是圓礫層，采用樁端注漿技術(shù)顯得格外重要。后注漿的工藝流程開始于樁基成型后的2～30d內(nèi)，這一時間窗口是基于混凝土強度達到設(shè)計要求并具備一定的穩(wěn)定性之后。注漿時需先配制適當(dāng)?shù)臐{液配合比，以保證漿液有較好的流動性及穩(wěn)定性。然后，采用專業(yè)注漿設(shè)備根據(jù)設(shè)計壓力及流量向樁端灌注漿液，在灌注過程中需要嚴(yán)格控制注漿量及注漿壓力以免對樁基或者周邊土體產(chǎn)生不良影響。對注漿過程進行監(jiān)測和控制是保證工程質(zhì)量的重點。施工團隊要對注漿壓力、流量和總量進行實時監(jiān)控，以保證各步作業(yè)均滿足設(shè)計要求。尤其對于圓礫層這種復(fù)雜的地質(zhì)情況，對注漿進行監(jiān)測與調(diào)整是精細化作業(yè)的表現(xiàn)。通過精確控制可保證漿液在樁端及周邊土層間分布均勻，有效地提高樁與土層間結(jié)合力，進而實現(xiàn)樁承載能力的加強及樁性能的提升。樁端注漿技術(shù)應(yīng)用全過程中，工藝流程設(shè)計合理、現(xiàn)場監(jiān)控嚴(yán)密是保證工程順利實施的關(guān)鍵。這樣就可以充分發(fā)揮機械成孔混凝土灌注樁的技術(shù)優(yōu)勢，從而達到地基牢固、工程長期安全的目的。

4"機械成孔混凝土灌注樁樁端注漿的優(yōu)化路徑

4.1"施工工藝優(yōu)化：提高鉆進速度與精度，減少地層擾動

就機械成孔混凝土灌注樁而言，鉆孔階段對整個項目來說既是基礎(chǔ)又是重點。鉆進速度的快慢，精度的高低，直接影響著后續(xù)工序能否順利進行，并影響著整個工程的質(zhì)量。在綜合考慮地質(zhì)結(jié)構(gòu)中包含雜填土層、黃土狀粉土以及圓礫層在內(nèi)的各種土質(zhì)時，對施工工藝進行優(yōu)化具有重要意義。在保證精度的前提下，提高鉆進速度需要先進的鉆孔設(shè)備與工藝。如采用全自動鉆機可以在確保鉆孔直徑及深度精度的前提下提高作業(yè)效率［4］。

4.2"注漿材料與技術(shù)改進：選用高性能注漿材料，優(yōu)化注漿壓力和時間

樁端注漿對提高機械成孔混凝土灌注樁的承載能力及整體穩(wěn)定性至關(guān)重要。為使工程取得較好注漿效果，選用高性能注漿材料、優(yōu)化注漿壓力與注漿時間為必要途徑。高性能注漿材料能更加有效地同周邊土體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，提高樁基和土層之間的結(jié)合力。選材時，要考慮漿料流動性、穩(wěn)定性和對地質(zhì)條件適應(yīng)性等。例如，采用低水灰比的水泥漿或加入適當(dāng)?shù)奶砑觿?，如減水劑、早強劑等，不僅可以提升漿液的性能，還可以根據(jù)地質(zhì)條件調(diào)整固化時間，以適應(yīng)不同的施工需求。優(yōu)化注漿壓力及時間需根據(jù)詳細地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)及前期測試結(jié)果。合理的注漿壓力可以保證漿液在樁端及周邊土層中分布均勻，同時不會造成對地層的過多擾動和漿液損失。調(diào)節(jié)注漿時間可控制漿液固化過程以及較好地粘結(jié)土層并提高樁基承載力。實施過程中要對注漿壓力、流量、時間等參數(shù)進行實時監(jiān)測，并結(jié)合實際情況加以調(diào)節(jié)，從而使注漿效果最佳。

4.3"質(zhì)量控制與監(jiān)測：加強樁基施工全過程的質(zhì)量監(jiān)控與檢測

項目實施過程中，保證機械成孔混凝土灌注樁施工質(zhì)量，是取得項目成敗的關(guān)鍵所在。這就需要對整個施工過程進行嚴(yán)格質(zhì)量控制并采取監(jiān)控措施。質(zhì)量控制始于地質(zhì)勘察，擴展到設(shè)計、施工和最后驗收階段，涉及材料選擇、施工工藝和安全措施。通過對地質(zhì)勘察階段土層結(jié)構(gòu)及物理化學(xué)特性的細致分析，可為樁基的設(shè)計提供科學(xué)的依據(jù)。在設(shè)計階段通過專業(yè)軟件仿真對樁基布局進行優(yōu)化以保證設(shè)計合理性和經(jīng)濟性。在施工階段主要對鉆孔、鋼筋籠安裝、混凝土灌注及樁端注漿關(guān)鍵工序進行了監(jiān)測。各環(huán)節(jié)均須遵循標(biāo)準(zhǔn)操作程序，配備專業(yè)監(jiān)測設(shè)備，如測斜儀確保鉆孔垂直度，混凝土流動性測試儀保障混凝土品質(zhì)，壓力傳感器實時監(jiān)測注漿壓力，從而確保作業(yè)精度與安全［5］。

5"結(jié)語

通過對機械成孔混凝土灌注樁技術(shù)及其樁端注漿工藝的應(yīng)用實踐分析，可以明顯看到其在提高工程安全性、穩(wěn)定性以及環(huán)境適應(yīng)性方面的顯著優(yōu)勢。特別是在復(fù)雜地質(zhì)條件下的應(yīng)用，不僅提升了地基的承載力，還通過施工工藝和材料的優(yōu)化，確保了工程質(zhì)量和環(huán)境的可持續(xù)性。因此，深入探索和優(yōu)化這一技術(shù)，對于促進建筑工程技術(shù)的進步和提高工程效益具有重要意義。未來，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新，機械成孔灌注樁及樁端注漿技術(shù)將在更多工程建設(shè)中發(fā)揮出更大作用。

參考文獻：

［1］張震，張星辰.后注漿鉆孔灌注樁在碎石土中的應(yīng)用［J］.中國建筑金屬結(jié)構(gòu)，2022（1）：46-47.

［2］葉瑛，張雪忠.后注漿鉆孔灌注樁在建筑工程中的應(yīng)用［J］.江蘇建筑，2021（S2）：73-74.

［3］林群.樁端后注漿工藝在高架橋基礎(chǔ)中的應(yīng)用研究［J］.中國住宅設(shè)施，2021（12）：54-55，133.

［4］熊彩鳳，徐甫，馮泓鳴，等.黃土地區(qū)橋梁灌注樁樁端后注漿優(yōu)化室內(nèi)模型試驗研究［J］.鐵道科學(xué)與工程學(xué)報，2022，19（6）：1585-1593.

［5］鄭宇.大直徑灌注樁樁端后注漿技術(shù)在某高層建筑中的應(yīng)用［J］.福建建筑，2021（12）：125-129.