摘要：合理的樁端后注漿，可明顯提高樁端阻力和樁側(cè)阻力，同時(shí)可減少樁基累計(jì)沉降量，避免群樁的不均勻沉降。本文通過闡述灌注樁后注漿的工程應(yīng)用，分析了具體的施工工藝，最后結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)后注漿施工技術(shù)的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：灌注樁后注漿施工技術(shù);建筑工程;應(yīng)用

前言

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程和大交通迅速發(fā)展，高層建筑和大型構(gòu)筑物遍地開花。而其基礎(chǔ)多采用樁基礎(chǔ)，特別是灌注樁基礎(chǔ)應(yīng)用廣泛。因此，如何安全而經(jīng)濟(jì)地設(shè)計(jì)施工好樁基礎(chǔ)是一項(xiàng)十分重要的課題。樁基設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想是在確保長(zhǎng)久安全的前提下，充分發(fā)揮樁土體系的力學(xué)性能，做到既經(jīng)濟(jì)合理，又施工方便、快速、環(huán)保。但目前我國(guó)灌注樁應(yīng)用還存在一些問題，如樁端沉渣處理問題、樁側(cè)泥皮問題、樁身質(zhì)量問題。某些房屋基礎(chǔ)由于灌注樁設(shè)計(jì)、施工不當(dāng)導(dǎo)致產(chǎn)生過大沉降或不均勻沉降，給國(guó)家和人民造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，完善基礎(chǔ)工程中灌注樁的設(shè)計(jì)施工技術(shù)就成為十分緊迫的任務(wù)。灌注樁后注漿技術(shù)就是在此背景下提出的一項(xiàng)新技術(shù)。

1.灌注樁后注漿的工程應(yīng)用

（1）后注漿鉆孔灌注樁在高層建筑中的應(yīng)用

隨著高層建筑及超高層建筑在我國(guó)的廣泛興起，使大直徑鉆孔灌注樁得到大量應(yīng)用，特別是在沿海地區(qū)，需要承載力高且承載性能穩(wěn)定的樁基礎(chǔ)，同時(shí)要滿足沉降量的要求，給樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)提出新的課題。樁端后注漿鉆孔灌注樁可以滿足大型建筑物對(duì)承載力的要求，同時(shí)在滿足工程應(yīng)用的條件下，利用樁端后注漿樁承載力高的特點(diǎn)，可以考慮減少樁的數(shù)量，那么在布置樁的平面位置時(shí)可以增加樁的間距，從而減小群樁效應(yīng)。由于樁端后注漿鉆孔灌注樁在工作荷載作用下變形很小，因而可以減小高層建筑中主樓與裙房之間的差異沉降。在建設(shè)場(chǎng)地存在良好樁端持力層的前提下，運(yùn)用樁端后注漿工藝勢(shì)必給高層建筑的發(fā)展帶來新的活力^[1]。

（2）后注漿樁應(yīng)用于橋梁工程

隨著橋梁技術(shù)的進(jìn)步，大跨橋梁、結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜的橋梁不斷涌現(xiàn)。保證橋梁基礎(chǔ)工程的可靠性是極為重要的問題。即使對(duì)于簡(jiǎn)支梁橋，相鄰橋跨過大的差異沉降也會(huì)影響橋梁的正常使用。對(duì)于上部結(jié)構(gòu)為超靜定的結(jié)構(gòu)形式，如連續(xù)梁橋、拱橋等，相鄰橋跨過大的差異沉降會(huì)使上部結(jié)構(gòu)的受力體系發(fā)生改變，甚至?xí)菇Y(jié)構(gòu)體系破壞?；跇抖撕笞{鉆孔灌注樁優(yōu)良的承載特性，應(yīng)用鉆孔灌注樁的橋梁工程在適宜工程地質(zhì)條件下即可采用樁端后注漿工藝方法，既可保證整個(gè)工程的可靠性，亦可節(jié)省工程造價(jià)、縮短工程建設(shè)周期。

如我國(guó)某大橋全長(zhǎng)約32.5km，海上段長(zhǎng)25.5km，全橋主墩樁基礎(chǔ)均為2500mm大直徑鉆孔灌注樁，每個(gè)主墩樁數(shù)38根，樁長(zhǎng)達(dá)110m。為增加樁端承載力，在樁端設(shè)壓漿構(gòu)造進(jìn)行注漿補(bǔ)強(qiáng)，注漿后的極限承載力達(dá)到52000kN。

2.灌注樁后注漿施工技術(shù)的工藝分析

2.1灌注樁后注漿工藝流程

灌注樁后注漿工藝流程為：首先要設(shè)置注漿導(dǎo)管，檢查注漿導(dǎo)管及其質(zhì)量;其次是起吊沉放" 鋼筋籠安裝注漿閥，檢查注漿閥安裝質(zhì)量;然后進(jìn)行灌注混凝土，檢查注漿導(dǎo)管狀態(tài);最后進(jìn)行配制水泥漿實(shí)施注漿。

2.2灌注樁后注漿施工

（1）后注漿時(shí)間及施工順序

注漿作業(yè)易于成樁2天后完成;對(duì)于飽和土中的復(fù)式注漿順序易先樁側(cè)后樁端;對(duì)于非飽和土宜先樁端后樁側(cè);多斷面樁側(cè)注漿應(yīng)先上后下;樁側(cè)樁端注漿間隔時(shí)間應(yīng)不少于2h;樁端注漿應(yīng)對(duì)同一根樁的各注漿導(dǎo)管依次實(shí)施等量注漿，其目的是使?jié){液擴(kuò)散分布趨于均勻，并保證注漿管均注滿漿體以有效取代鋼筋;注漿作業(yè)離成孔作業(yè)點(diǎn)的距離不宜小于8～10cm;對(duì)于樁群注漿宜先外圍、后內(nèi)部^[2]。

（2）后注漿參數(shù)的確定

注漿參數(shù)包括漿液配比、終止注漿壓力、流量、注漿量等參數(shù)，后注漿作業(yè)開始前，宜進(jìn)行試注漿，優(yōu)化并最終確定注漿參數(shù)，設(shè)計(jì)應(yīng)符合：漿液的水灰比應(yīng)根據(jù)土的飽和度、滲透性確定，對(duì)于飽和土宜為0.5～0.7，對(duì)于非飽和土宜為0.7～0.9;低水灰比漿液宜摻入減水劑;地下水處于流動(dòng)狀態(tài)時(shí)，應(yīng)摻入速凝劑;樁端注漿終止工作壓力應(yīng)根據(jù)土層性質(zhì)、注漿點(diǎn)深度確定，對(duì)于風(fēng)化巖、非飽和黏性土、粉土，宜為5～10;對(duì)于飽和土層宜為1.5～6，軟土取低值，密實(shí)黏性土取高值;樁側(cè)注漿終止壓力宜為樁端注漿的1/2;注漿流量不宜超過75;單樁注漿量的設(shè)計(jì)主要應(yīng)考慮樁徑、樁長(zhǎng)、樁端樁側(cè)土層性質(zhì)、單樁承載力增幅、是否復(fù)式注漿等因素確定，可按下式估算：

其中分別為樁端、樁側(cè)注漿量經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，為樁側(cè)注漿斷面數(shù)，基樁設(shè)計(jì)直徑，為注漿量，以水泥重量計(jì)

獨(dú)立單樁、樁距大于6的群樁和群樁初始注漿的數(shù)根基樁的注漿量應(yīng)按上述估算值乘以1.2的系數(shù)。

（3）后注漿的終止條件

后注漿質(zhì)量控制采用注漿量和注漿壓力雙控的方法，以水泥注入量控制為主，泵送終止壓力控制為輔，當(dāng)注漿總量和注漿壓力均達(dá)到設(shè)計(jì)要求、水泥壓入量達(dá)到設(shè)計(jì)值的75%，泵送壓力超過設(shè)定壓力的1倍時(shí)，可終止注漿^[3]。

3.實(shí)例分析

某高層建筑，屬海積平原地貌。其主樓44層，有裙樓2層，地下室1層，主體建筑高212m，塔尖高249m，框架一剪力墻結(jié)構(gòu)。

3.1樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)方案選擇

針對(duì)超高層建筑，主樓設(shè)計(jì)采用l000mm鉆孔灌注樁，設(shè)計(jì)要求單樁豎向承載力特征值為5800kN。原設(shè)計(jì)方案持力層選為中風(fēng)化基巖，樁長(zhǎng)約70m。

由于進(jìn)入中風(fēng)化持力層要穿過11.9～14.4m厚的卵石層以及近10m厚的全風(fēng)化凝灰?guī)r層，施工難度比較大，在打試樁過程中鉆孔樁機(jī)很難穿透8—3層卵石層，施工質(zhì)量及工期不易保證。

為此建設(shè)單位建議將持力層改為8—3卵石層，樁長(zhǎng)約45m，樁徑不變，但采用樁端后注漿技術(shù)作為新方案。這項(xiàng)建議被采納后，進(jìn)行了樁基試驗(yàn)。最后設(shè)計(jì)樁基礎(chǔ)調(diào)整為45m長(zhǎng)樁與樁端后注漿的樁基施工方案。

3.2樁端后注漿樁與不注漿樁的經(jīng)濟(jì)效益、工期及安全性對(duì)比分析

兩套方案的施工工期對(duì)比見表1。原入巖方案的施工工期為7個(gè)月，且施工難度大，質(zhì)量難以保證。新方案的施工工期為3個(gè)月。

對(duì)兩套方案單樁經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行對(duì)比分析，可以發(fā)現(xiàn)，采用8—3卵石層作為持力層并采用樁端后注漿作為基礎(chǔ)方案，每根樁縮短25m，即每根樁節(jié)省19.625混凝土，相當(dāng)于節(jié)約混凝土用量35.7%，且安全、可靠。

表1" 兩種持力層的施工工期對(duì)比

方案

樁持

力層

樁長(zhǎng)（m）

樁施工工期（h/根）

備注

新方案

8-3層

45

36

注漿方便，不影響工期

原方案

10-2層

70

120

穿過厚卵石層到中風(fēng)化凝灰?guī)r層，施工難度較大，施工質(zhì)量及工期得不到保證

通過新方案樁端后注漿樁與原方案不注漿樁的對(duì)比分析表明：

（1）新方案以第8—3層卵石作為持力層，并采用樁端壓力注漿的方案，其試樁靜載試驗(yàn)最大加載13200kN，不僅超過了原設(shè)計(jì)初定的以第10-2層中風(fēng)化基巖為持力層的設(shè)計(jì)最大加載12000kN，而且樁頂沉降16mm，樁端沉降量?jī)H為3.6mm。

（2）新方案樁端后注漿有效樁長(zhǎng)45m（比原方案樁長(zhǎng)節(jié)省25m），在施工上不用穿過卵礫石層，避開了厚度較大的凝灰?guī)r層，因而施工難度較原方案大大降低，施工工期節(jié)省了3個(gè)月。

（3）新方案樁基礎(chǔ)采用8—3卵石層作為持力層并采用樁端后注漿，每根樁長(zhǎng)節(jié)省25m，樁徑不變，所以單根樁基節(jié)約混凝土用量35.7%，整個(gè)工程基礎(chǔ)節(jié)省投資約700萬(wàn)元。

4.結(jié)語(yǔ)

通過本文分析可知，后注漿施工技術(shù)不但可以提高抗壓承載力，還能夠提高抗拔力和抗水平承載力。據(jù)統(tǒng)計(jì)后注漿技術(shù)已在大直徑灌注樁施工技術(shù)應(yīng)用率達(dá)到50%左右，該技術(shù)有效地保證了建（構(gòu)）筑物的長(zhǎng)久安全運(yùn)行。同時(shí)，由于該技術(shù)只是在下鋼筋籠時(shí)多下2根注漿管且在成樁一定齡期后注水泥漿，所以注漿增加的費(fèi)用只是注漿管費(fèi)用及水泥費(fèi)用，它占灌注樁施工造價(jià)的比例很少，經(jīng)濟(jì)效益明顯。而且樁端注漿一般在打樁快結(jié)束時(shí)穿插進(jìn)行，幾乎不增加工期。因此，樁端后注漿技術(shù)以能有效提高樁基整體承載力，減少群樁沉降量且經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益很明顯而得到越來越廣泛的應(yīng)用。

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