李 軍

中材建設(shè)有限公司，北京 100176

0 引言

樁端壓力注漿工藝是在灌注樁成樁后，通過預(yù)埋在樁身的注漿管，利用高壓設(shè)備，將水泥漿等能固化的漿液，經(jīng)樁端的預(yù)留壓力注漿裝置均勻的注入樁端地層，達(dá)到提高樁的承載力以及減少樁基的沉降量的目的。視漿液特性、地層特性和注漿參數(shù)等影響因素的不同，高壓漿液對樁端土層、中風(fēng)化與強風(fēng)化基巖、樁端虛土及樁側(cè)土層起到滲透、填充、置換、劈裂、壓密及固結(jié)等多種形式的組合作用，從而改善樁附近土層的物理力學(xué)性能以及樁土之間的作用效能。本文結(jié)合自身工程實踐，主要就樁端壓力注漿工藝的機理以及在灌注樁工程中的應(yīng)用做一論述，對樁端壓力注漿施工工藝的施工控制要點做一總結(jié)。

1 樁端壓力注漿提高樁承載力的機理

1）在細(xì)粒土（粘性土、粉土、粉砂、細(xì)砂）的樁端持力層中注漿時，如果漿液壓力超過土體劈裂壓力，則土體產(chǎn)生水力劈裂，單一介質(zhì)土體被網(wǎng)狀漿液固結(jié)體分割加筋成復(fù)合土體，它能有效地傳遞和分擔(dān)荷載，從而提高樁端阻力。

2）在粗粒土（孔隙較大的中砂、粗砂、卵石、礫石）的樁端持力層中注漿時，漿液主要通過滲透、擠密、填充及固結(jié)作用，大幅度的提高持力層擾動面及持力層的強度和變形特性，并形成擴大頭，增大樁端受力面積，提高樁端阻力值。

3）樁端虛土與注入的漿液發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)，形成一個穩(wěn)固的結(jié)石體，提高樁端阻力值。

4）在中風(fēng)化基巖等非滲透性的樁端持力層中注漿時，壓力漿液只能滲透填充到沉渣空隙中，使樁底虛渣形成固結(jié)體，提高樁底擾動層的變形性能，控制樁端沉降量。

5）對于泥漿護壁灌注樁，注入樁端的漿液，在壓力作用下在樁端以上一定高度范圍內(nèi)沿著樁土間泥皮上滲，加固泥皮，提高樁側(cè)摩阻力；對于干作業(yè)灌注樁，壓力漿液在樁端以上一定高度范圍內(nèi)，沿樁周土層上滲，提高樁側(cè)摩阻力。

2 樁端壓力注漿的現(xiàn)場工程實踐及其效果分析

2.1 樁端壓力注漿現(xiàn)場工程技術(shù)實踐

在中材建設(shè)有限公司承建的四川都江堰拉法基水泥廠樁基工程中，采用人工挖孔樁樁底后壓漿技術(shù)。既有直徑超過1.8m的大直徑樁，又有直徑小于1.0m的小直徑樁，設(shè)計樁型為端承樁。樁底持力層為中密粉質(zhì)粘土卵石層。測樁結(jié)果顯示，單樁極限承載力提高比例在25%～40%之間。

在中材建設(shè)有限公司承建的另一個項目，蘇州金貓水泥廠樁基工程中，采用泥漿護壁鉆孔灌注樁樁底后壓漿技術(shù)。設(shè)計樁型為端承摩擦樁，樁底持力層為粉砂層，樁側(cè)摩阻力起主導(dǎo)作用。測樁結(jié)果顯示，單樁極限承載力提高比例在15%～28%之間。

對樁端壓力注漿提高單樁承載力的比例，有很多種說法。根據(jù)作者接觸的現(xiàn)場工程技術(shù)實踐，從非試驗性和實際施工效果的角度考慮，影響樁端壓力注漿效果的好壞有以下一些因素：

1）注漿工藝及參數(shù)選擇

具體施工時，要根據(jù)現(xiàn)場工程地質(zhì)條件及單樁承載力要求合理選擇注漿工藝和注漿工藝參數(shù)?？刂坪米{壓力、注漿量及注漿速度是樁端壓力注漿施工優(yōu)劣或成敗的關(guān)鍵。

選擇注漿工藝時，主要應(yīng)考慮以下因素

（1）樁端持力層工程地質(zhì)特性

當(dāng)樁端持力層為粗粒土?xí)r，選擇開式注漿或閉式注漿均可，但閉式注漿工藝復(fù)雜、成本較高、施工控制難度較高。因此，當(dāng)樁端持力層為粗粒土而設(shè)計又無特殊要求時，現(xiàn)場施工一般均選擇開式注漿工藝。

當(dāng)樁端持力層為細(xì)粒土?xí)r，因開式注漿工藝對細(xì)粒土的注漿效果較差，因此，從理論上說，選擇閉式注漿工藝為宜。但由于閉式注漿現(xiàn)場施工效果控制難度較大，在現(xiàn)場工程實踐中的實際施工效果也不是很理想，因為達(dá)不到很好的技術(shù)經(jīng)濟效果，所以實際施工時也很少采用。

（2）技術(shù)經(jīng)濟效果

現(xiàn)場工程技術(shù)實踐與工程技術(shù)科研試驗最大的區(qū)別就在于技術(shù)經(jīng)濟效果的不同。

選擇注漿參數(shù)時，重點應(yīng)考慮以下問題：

①對于閉式注漿，需控制好注漿壓力、及樁頂上抬量，其中注漿壓力為主要控制指標(biāo)；

②對于開式注漿，需控制好注漿量、注漿壓力及注漿速度；

當(dāng)樁端為松散的卵、礫石層時，主要控制指標(biāo)為注漿量，注漿壓力不能過大，僅做為參考指標(biāo)；

當(dāng)樁端為中密以上的卵、礫石層時，注漿壓力應(yīng)適當(dāng)加大；

當(dāng)樁端為中密以上的砂石層及粘性土層時，注漿壓力為主控指標(biāo)，注漿量為重要指標(biāo)。

③為最大限度提高注漿的有效性、控制返漿量，注漿泵流量宜小不宜大，注漿速度宜慢不宜快。要遵循“先快速高壓，后慢速恒壓”的基本原則；

④無特殊情況發(fā)生，一般應(yīng)以穩(wěn)定壓力作為終止壓力，穩(wěn)壓時間的控制是使樁端壓力注漿達(dá)到設(shè)計要求的基本保證。做好現(xiàn)場試壓工作是正確選取壓漿參數(shù)的一個有效途徑。

2）壓漿管路埋設(shè)

在現(xiàn)場施工時，這是一個看似簡單而又經(jīng)常出問題的一個環(huán)節(jié)，但處理不好會導(dǎo)致壓漿無法進行。

（1）壓漿效果分析

通過上述2個項目的工程實踐，可以看出：

①采用樁端壓力注漿時，端承樁的單樁承載力提高幅度要比摩擦樁的提高幅度大；

②小直徑樁的單樁承載力提高幅度要比大直徑樁的提高幅度大。

這說明在制定壓漿方案時，要根據(jù)具體樁型的不同，因地制宜的制定相應(yīng)的的壓漿方案非常重要，要把壓漿的側(cè)重點放在提供主要承載力的部位，才能達(dá)到最好的技術(shù)經(jīng)濟效果。

3 樁端壓力注漿施工要點

1）預(yù)埋注漿管的連接部位應(yīng)嚴(yán)格密封，以防沖洗液、水泥漿等侵入管內(nèi)；

2）對于泥漿護壁灌注樁，每下完一節(jié)鋼筋籠后，必須在注漿管內(nèi)注水檢查其密封性；注漿管入孔后，需立即向管內(nèi)注滿清水并在上口立即擰上堵頭，然后將其上端固定，以防在灌注砼時發(fā)生上浮；

3）注漿前要仔細(xì)檢查注漿施工機具，此后應(yīng)先試壓清水，等注漿管道通暢后再壓注水泥漿液；

4）在注漿過程中，若發(fā)生不正?，F(xiàn)象（如注漿泵壓力表數(shù)值越來越高、地面冒漿及地下竄漿等），應(yīng)暫停注漿，查明原因后再繼續(xù)注漿；

5）注漿完畢后必須立即將注漿管擰上堵頭，以防回漿，降低注漿效果。

4 樁端壓力注漿優(yōu)缺點

4.1 優(yōu)點

1）大幅度提高樁的承載力，技術(shù)經(jīng)濟效果顯著。在現(xiàn)場施工條件下，平均可提高單樁承載力20%～40%；

2）采用樁端壓力注漿工藝，可改變樁端虛土（包括孔底擾動土、孔底沉淀土、孔口回落土等）組成結(jié)構(gòu)及變形特性；

3）適應(yīng)性廣，施工方法靈活，注漿設(shè)備簡單，便于推廣。

4.2 缺點

1）需認(rèn)真施工，嚴(yán)格現(xiàn)場施工過程控制，不然會造成壓漿失敗；

2）壓力注漿必須在樁身砼強度達(dá)到7天強度后方可進行，增加了施工周期。但如果樁數(shù)較多，則可采取合理的流水作業(yè)以縮短施工周期。

5 結(jié)論

樁端壓力注漿是一種有效的提高灌注樁單樁承載力的方法，再加上充分利用樁端擴大頭效應(yīng)，可以降低工程造價30%以上，只要現(xiàn)場工程地質(zhì)條件適合，設(shè)計者和施工者都應(yīng)充分利用這一施工工藝。

[1]張忠苗,等著.灌注樁后注漿技術(shù)及工程應(yīng)用[M].中國建筑工業(yè)出版社.

[2]鄧敬森,等著.原位化學(xué)灌漿加固概論[M].中國水利水電出版社.

[3]史佩棟主編.樁基工程手冊.人民交通出版社.