閆永康，趙慷，趙桂榮，魏亮亮，任紅濤

（1.中國地質裝備總公司，北京100192；2.北京住總集團，北京100029）

鉆孔灌注樁后壓漿技術在工程施工中的應用分析

閆永康1，趙慷2，趙桂榮2，魏亮亮2，任紅濤2

（1.中國地質裝備總公司，北京100192；2.北京住總集團，北京100029）

本文結合工程實例，詳細分析了鉆孔灌注樁后壓漿的設計施工及承載力提高情況，對于樁端持力層為卵石層時提高比例超過24%。從經(jīng)濟分析上得到后壓漿措施提高承載力的經(jīng)濟效益高于增加樁長或增加樁徑提高承載力的經(jīng)濟效益。針對灌注樁后壓漿施工中容易出現(xiàn)的問題進行了詳細分析，提出了后壓漿管路設計中注漿管固定方式從原來的鉛絲綁扎改為頂端絲扣緊固其余節(jié)點鋼筋圓環(huán)固定方式的建議。

后壓漿；注漿管路；鉆孔灌注樁；泥漿護壁

1 引言

隨著高層建筑的迅猛發(fā)展及我國基礎設施投入的不斷增加，高承載力地基及特大型橋梁不斷增多，泥漿護壁鉆孔灌注樁成為我國建筑和橋梁基礎的主導樁型。隨著泥漿護壁鉆孔灌注樁后壓漿技術在這些高大建筑基礎和大型橋梁基礎中的成功應用，有效的縮短了基礎樁長度，降低了樁基的施工難度，從而使得工程造價有所下降，工程利潤得到相應提高。

灌注樁樁底、樁側后壓漿是近年來發(fā)展的樁基改良技術，其作用機理是在樁體形成后，通過樁端和樁側的預埋管閥壓入水泥漿，通過漿液的滲擴、擠密和劈裂壓密等方式，消除泥皮和樁底沉渣的固有缺陷，改善樁土界面，使樁周一定范圍內(nèi)的土體得到加固，土體強度增加，增大樁側摩阻力和端承力，從而大幅度地提高樁的極限承載力和減少沉降量，其技術和經(jīng)濟效益十分明顯。本文結合工程實例，詳細分析了鉆孔灌注樁后壓漿的設計施工及施工中容易出現(xiàn)的問題及解決預防措施，以及對該工藝的一些改進建議，對類似工程的順利施工具有重要的借鑒意義。

1 工程情況概述

該工程位于河北省唐山市，設計樁數(shù)198根，樁徑均為800mm，樁長37m，設計單樁承載力特征值為5000k N，建筑最終沉降量小于等于50mm。樁身穿過層厚5.00～6.70m 的細砂層，層厚0.80～3.50m的粉土層，層厚0.70～1.70m 的粉質粘土層，層厚 6.60～9.00m 的細砂層，層厚 0.30～2.30m的粉質粘土層，層厚3.80～11.00m 的細砂層，層厚1.00～2.60m的粉質粘土層，層厚4.40～6.40m的細砂層，樁端持力層為卵石層，樁端進入卵石層不小于0.8m。鉆孔灌注樁承載力設計參數(shù)見（表1）。

表1 鉆孔灌注樁設計參數(shù)表

根據(jù)巖土工程勘察報告提供參數(shù)，不進行后壓漿處理的情況下計算得單樁豎向極限承載力標準值估算為（Quk）8044k N。

由于設計單樁承載力特征值為5000k N，因此樁基檢測時載荷試驗要求單樁極限承載力標準值需達到10000k N＞（Quk）8044k N，考慮到增加樁徑或增加樁長提高極限承載力的方法會使的工程造價及施工難度急劇提高。經(jīng)測算通過增加樁徑和樁長達到承載力要求費用增加約80萬元，采用后壓降達到承載力要求需要費用約50萬元，隨即決定采用已被廣泛應用的樁端后壓漿技術來提高單樁承載力極限值，以滿足工程設計要求。

2 后壓漿設計及作業(yè)

2.1 壓漿參數(shù)設計

影響后壓漿質量的關鍵注漿參數(shù)包括漿液水灰比、注漿終止壓力、注漿流量和注漿量。注漿漿液水灰比過大容易造成漿液流失，降低后壓漿的有效性，水灰比過小會增大注漿阻力，降低可注性。因此水灰比的大小應根據(jù)土層類別、土的密實度、土是否飽和諸多因素確定。對于飽和土宜為0.45～0.65，對于非飽和土宜為0.7～0.9，對于松散碎石土、砂礫宜為0.5～0.6。樁端壓漿終止注漿壓力應根據(jù)土層性質及注漿點深度確定，對于風化巖、非飽和粘性土及粉土，宜為3～10MPa；對于飽和土層宜為1.2～4MPa，軟土取低值，密實粘性土取高值。為利于漿液均勻擴散，保證壓漿效果，應控制注漿流量，注漿流量一般不宜超過75L／min，實踐表明，注漿壓力和流量過大容易造成串孔、冒漿、降低壓漿的有效性?？刂谱{流量還能起到控制注漿壓力的連帶效應。確保最佳注漿量是確保樁的承載力增幅達到要求的重要因素，過量注漿會增加不必要的消耗，注漿量應通過試注漿確定。初步設計時，主要應考慮樁徑、樁長、樁端樁側土層性質、單樁承載力增幅及是否為復式注漿等因素，可按下式估算：

式中：Gc——注漿量（T），以水泥質量計；

αp、αs——分別為樁端、樁側注漿量經(jīng)驗系數(shù)，αp＝1.5～1.8，αs＝0.5～0.7，對于卵、礫石、中粗砂取較高值；

n——樁側注漿斷面數(shù)；

d——基樁設計直徑（m）。

經(jīng)計算和以往施工經(jīng)驗，本工程只采用樁端后壓漿，具體設計參數(shù)見（表2）：

表2 水泥壓入量及泵送終止壓力按下表

具體施工控制標準：

①水泥壓入量達到表中設計值的75%，泵送壓力超過3.0MPa可停止壓漿；

②水泥壓入量達到表中設計值的70%，泵送壓力不足表中預定壓力的70%時，應調(diào)小水灰比，繼續(xù)壓漿至滿足預定壓力；

③若水泥漿從樁側溢出，則調(diào)小水灰比，間歇壓漿，間歇時間宜為30～60min。

2.2 壓漿管路設置

樁端壓漿閥為中國建筑科學研究院地基研究所專利產(chǎn)品，注漿閥具備逆止功能；壓漿導管采用國標低壓流體輸送用焊接管，樁端壓漿導管內(nèi)管公稱口徑φ25（1″），壁厚3.25mm，壓漿管沿鋼筋籠圓周對稱設置2根管。

壓漿導管設置要點：

①壓漿導管上端均設管螺紋、管箍及絲堵；樁端壓漿內(nèi)導管下端設有G1″螺紋及用以旋接樁端壓漿閥的管箍，外管固定于鋼筋籠加勁箍上；

②壓漿導管的連接均采用套管焊接，焊接必需連續(xù)密閉，焊縫飽滿均勻，不得有孔隙、砂眼（每個焊點應敲掉焊渣檢查焊接質量，符合要求后才能進行下一到工序）。

③壓漿導管與鋼筋籠固定采用12號鉛絲十字綁扎固定方法，綁扎應牢固，綁扎點應均勻。樁端壓漿管綁扎于加勁箍內(nèi)側，與鋼筋籠主筋靠緊綁扎，固定綁扎點為每一道加筋箍處。

④壓漿導管的上端不宜低于樁施工作業(yè)地坪200mm（視具體情況可略作調(diào)整）；

⑤鋼筋籠最后就位前旋接壓漿閥；

⑥鋼筋籠制作要盡量減少接頭，堆放及運輸嚴防扭轉與彎曲，制作時主筋間距均勻，下籠時要吊直、對準，緩慢下沉，鋼筋籠要沉放到底，不得懸吊，下籠受阻時不得撞籠、墩籠、扭籠。

⑦樁灌注完畢孔口回填后，應插有明顯的標識，加強保護，嚴禁車輛碾壓。

2.3 施工順序

壓漿一般可于成樁2天后進行，不得遲于30天，壓漿時最好采用整個承臺群樁一次性壓漿，壓漿先施工周邊樁再施工中間樁。壓漿樁與在施樁作業(yè)點距離不宜小于10m。具體時間視樁基施工情況進行調(diào)整（遇有特殊情況，可作提前或滯后壓漿）。并根據(jù)施工進度如實填寫《灌注樁后壓漿施工記錄》，記錄的內(nèi)容應包括施工時間、壓漿開始及結束時間、壓漿數(shù)量以及出現(xiàn)的異常情況和處理措施等。

圖1 壓漿閥安裝示意圖

圖2 壓漿閥裝置詳圖

2.4 樁基檢測情況分析

在樁身混凝土強度達到設計要求的條件下，承載力檢驗應在后注漿20天后進行。根據(jù)工程的重要性以及后壓漿處理措施對于承載力提高值的不確定性，正式施工前必須先進行試樁。本工程設計兩棵試樁，注漿完畢23天后進行單樁豎向抗壓靜載試驗，經(jīng)有資質的第三方檢測承載力及沉降均滿足設計要求，隨即進行了剩余樁的施工，施工完畢后再抽取兩棵樁作為試驗樁，經(jīng)有資質的第三方檢測樁基的各項參數(shù)均滿足設計及相關規(guī)范要求。

根據(jù)勘察報告估算單樁極限承載力為8044k N，經(jīng)過后壓漿處理后由載荷試驗可知單樁極限承載力大于10000k N，因此經(jīng)過后壓漿處理措施后單樁承載力提高幅度超過24%。

3 施工中容易出現(xiàn)的問題及原因分析

工程施工完畢后經(jīng)總結容易出現(xiàn)的問題有兩個，第一注漿管管口容易被碰壓變形，第二剔鑿完樁頭之后鋼筋籠頂標高大多低于設計標高。

出現(xiàn)第一個問題的主要原因是基礎樁灌注完畢后不能立即注漿，注漿管上端須高于施工地平，由于樁間距一般在2.4m左右，因此旁邊的樁施工時鉆機、吊車、鏟車、混凝土罐車等作業(yè)設備容易碰壓到已施工完畢的樁位，致使注漿管管口變形。

出現(xiàn)第二個問題的原因是規(guī)范中要求鋼筋籠應沉放到底，不能懸吊，樁孔鉆進時由于測量誤差和孔底沉渣影響，鉆進深度大多都會大于設計孔深。因此剔鑿完樁頭后鋼筋籠頂標高大多低于設計標高，不能滿足設計要求的基礎樁鋼筋籠頂嵌入基礎底板的長度。

4 易出問題的處理、預防措施和改進建議

4.1 易出問題的處理措施

對于施工中出現(xiàn)的注漿管管口被碰壓變形的情況，通常采用的處理措施是用鋼鋸截掉變形段，用手工套絲扳手重新套絲，以滿足壓漿軟管端頭與注漿管連接的要求，從而完成后壓漿作業(yè)。

對于出現(xiàn)的鋼筋籠頂標高低于設計標高的情況，首先如實向設計單位匯報情況，然后按照設計單位要求進行處理，通常處理措施為接筋，根據(jù)外漏鋼筋長度的不同可以采用搭接焊或者幫接焊兩種方式，焊接長度滿足規(guī)范的相關要求。

4.2 易出問題的預防措施

對于施工中出現(xiàn)注漿管管口被碰壓變形的預防措施有：①適當調(diào)整鉆孔灌注樁施工順序，避免作業(yè)設備經(jīng)過已灌注完畢的樁位區(qū)域；②對于已完樁位做出明顯標識，提醒作業(yè)設備避開該區(qū)域；③基礎樁灌注完畢滿足規(guī)范要求后及時注漿，減少注漿管被保護時間，從而降低被碰壓風險。

對于施工中出現(xiàn)的鋼筋籠頂標高低于設計標高的預防措施有：①提高樁孔深度測量精度，降低測量誤差對孔深的影響；②嚴格控制泥漿性能，減少沉渣厚度對鉆孔測量深度的影響。

4.3 后壓漿管路的改進建議

當前施工中后壓漿鋼管通常與鋼筋籠綁扎固定，因此鋼筋籠制作完畢后壓漿管不能上下移動。為了確保注漿閥能插入孔底所以規(guī)范要求鋼筋籠不能懸吊，因此施工時鋼筋籠頂標高完全由鉆孔深度決定。為了確保注漿效果和鋼筋籠頂標高可人為控制，建議鋼筋籠制作時除了注漿管頂部與鋼筋籠綁扎的節(jié)點采用絲扣固定外，其余固定處均采用固定在鋼筋籠上的略大于注漿管外徑的鋼筋圓環(huán)來控制注漿管移動，鋼筋籠安放到設計標高后進行懸吊，松開頂端固定注漿管的絲扣后采用人工下壓漿管直到孔底，然后上緊絲扣進行水下灌注混凝土。

通過上述改進措施后可以克服當前常規(guī)做法所造成的鋼筋籠頂標高不易控制的問題，從而提高了后續(xù)施工速度，減少了因為鋼筋籠接筋等帶來的經(jīng)濟和工期損失。

5 結論

① 本文通過工程實例對于后壓漿對基礎樁承載力的提高比例有了更進一步的認識，樁端持力層為卵石層時提高比例約24%以上。對于設計通過后壓漿工藝提高承載力的鉆孔灌注樁工程必須先進行試樁，經(jīng)試驗滿足設計要求后方可全面展開施工。

②鉆孔灌注樁后壓漿施工時容易出現(xiàn)注漿管管口被壓變形和剔鑿完樁頭后鋼筋籠頂標高大多低于設計標高兩個問題，對于出現(xiàn)的兩個問題的處理措施分別是人工二次套絲和鋼筋籠接筋。

③ 通過對施工中容易出現(xiàn)問題的分析建議對注漿管路綁扎形式進行一定的改變，從而可以減少目前常規(guī)做法帶來的工期和經(jīng)濟損失。

［1］ 馮曉平，段敏，吳春秋.后壓漿提高鉆孔灌注樁承載力的試驗研究［J］.建筑科學，2006（22）.

［2］ 建筑樁基技術規(guī)范（JGJ－94－2008）.中國建筑工業(yè)出版社，2008.

［3］ 劉金礪，高文生，邱明兵.建筑樁基技術規(guī)范應用手冊，中國建筑工業(yè)出版社，2010.

［4］ 吳春秋，肖大平，吳俊 .灌注樁后壓漿技術的工程實踐及理論研究 .武漢大學學報（工學版），2008.

TU473.14

A

1009－282X（2013）02－0030－03

2013－01－07

閆永康（1979－），男（漢族），2003年畢業(yè)于中國地質大學（北京）勘察技術與工程專業(yè)，目前就任于中國地質裝備總公司北京華鉆建設工程有限責任公司，工程師，長期從事巖土工程施工設計工作，Tel：13311580626，E－mail：26952761＠qq.com。