胡勝華，張所邦，韓 朝，劉寶斌，湯士博

(1．湖北鄂西地質(zhì)基礎(chǔ)工程有限公司，湖北 宜昌443100;2．遼寧省第七地質(zhì)大隊(duì)，遼寧丹東118003)

1 鉆孔灌注樁后壓漿技術(shù)及其加固機(jī)理

鉆孔灌注樁后壓漿技術(shù)是將注漿技術(shù)與灌注樁技術(shù)有機(jī)結(jié)合，以提高樁的承載力、減少沉降的一項(xiàng)新技術(shù)。就是通過預(yù)埋的壓漿管路對(duì)鉆孔灌注樁樁端或樁側(cè)壓注水泥漿液，使樁端的沉渣隱患得到根除，樁身強(qiáng)度得到補(bǔ)強(qiáng)、樁周和樁側(cè)土體得到密實(shí)、樁與樁周土的粘結(jié)力得到提高，從而提高鉆孔灌注樁豎向承載力的一種先進(jìn)技術(shù)方法。適用于無流動(dòng)水的卵礫石層、碎石土、中粗砂、稍密和中密粉細(xì)砂等土層，以及風(fēng)化巖層［1］。

鉆孔灌注樁施工，一般采用二次清孔工藝，由于施工時(shí)采用泥漿作為沖洗介質(zhì)，同時(shí)二次清孔與灌注混凝土之間存在時(shí)間間隔，孔底或多或少存在沉渣。孔底沉渣是影響灌注樁承載力的重要因素之一，尤其是對(duì)樁端承載力的影響更大。在進(jìn)行水下混凝土灌注時(shí)，無論是采用鋼性、中性或柔性隔水栓，首斗灌注時(shí)，混凝土部分產(chǎn)生離析。這一部分離析的混凝土，有些隨著混凝土灌注而返頂?shù)綐俄斠陨希_挖后鑿除;有些與沉渣混合殘留在樁底處，這部分混凝土強(qiáng)度較低，影響樁端承載力。因此在進(jìn)行樁端后壓漿時(shí)，水泥漿液滲透到疏松混凝土和樁端沉渣中，形成強(qiáng)度較高的混合體;隨著注漿量的增加，水泥漿液不斷向樁端持力層及巖層裂隙中滲透，在樁端形成不規(guī)則擴(kuò)大頭，增加樁端的承壓面積，提高了端阻力。采用樁側(cè)后壓漿，水泥漿液沿樁身向上，滲透進(jìn)入樁側(cè)巖土(如礫石層、碎石土、強(qiáng)風(fēng)化基巖等)的空隙中，對(duì)樁下端部的土體也得到了加固，提高樁側(cè)巖土的強(qiáng)度和完整性，提高了部分樁下端土體的摩擦力，從而提高單樁承載力［2］。

2 工程概況

武漢某高層建筑為一棟26層住宅樓及1層地下室組成(住宅樓地下室與室外地下室連為一體)，該建筑物基礎(chǔ)設(shè)計(jì)216根700 mm鉆孔灌注樁，樁端持力層為中密～密實(shí)的碎石土。選用旋挖鉆進(jìn)成孔，采用樁端后壓漿技術(shù)，設(shè)計(jì)單樁豎向抗壓承載力特征值3600 kN。

該建筑場(chǎng)地內(nèi)的地基土自上而下為:

①雜填土(Qml)，由碎石、磚塊、生活垃圾及粘性土組成，結(jié)構(gòu)松散，堆填時(shí)間≯5年，該層全場(chǎng)區(qū)均有分布，厚度2.0～3.4 m;

②粘土(Q4al)，褐黃色，可塑，含氧化鐵、鐵錳質(zhì)，切面較光滑，干強(qiáng)度中等，韌性中等，該層場(chǎng)區(qū)局部缺失，厚度0.6～1.7 m;

③1粘土(Q4al)，褐黃色，軟塑，含氧化鐵、鐵錳質(zhì)，干強(qiáng)度一般，韌性差，該層全場(chǎng)區(qū)均有分布，厚度2.2～3.8 m;

③2粘土(Q4al)，褐黃色，可塑，含氧化鐵、鐵錳質(zhì)，切面較光滑，干強(qiáng)度中等，韌性中等，該層全場(chǎng)區(qū)均有分布，厚度0.6～2.5 m;

③3粘土(Q4al)，褐黃色，軟塑，含氧化鐵、鐵錳質(zhì)，干強(qiáng)度一般，韌性差，局部夾有少量粉土，該層全場(chǎng)區(qū)均有分布，厚度0.7～1.8 m;

④1粉砂(Q4al)，灰色，松散，含云母片，局部夾有少量粉土，該層全場(chǎng)區(qū)均有分布，厚度2.0～3.9 m;

④2粉細(xì)砂(Q4al)，灰色，稍密 ～中密，含白云母、石英、長石，局部夾有少量腐植物，砂質(zhì)較純，該層全場(chǎng)區(qū)均有分布，厚度16.6～20.1 m;

④3細(xì)砂(Q4al)，灰色，中密～密實(shí)，含白云母、石英、長石，局部夾有少量腐植物，砂質(zhì)較純，該層全場(chǎng)區(qū)均有分布，厚度2.4～5.7 m;

④4細(xì)砂(Q4al)，灰色，密實(shí)，含白云母、石英、長石，局部夾有少量腐植物和中粗砂，該層全場(chǎng)區(qū)均有分布，厚度4.7～8.9 m;

⑤碎石土(Q4al+pl)，灰色，中密～密實(shí)，主要由碎石充填細(xì)砂、中粗砂及礫石組成，成分主要是砂巖，含量50%左右，多呈次棱角狀，粒徑2～5 cm，最大粒徑＞10 cm，該層全場(chǎng)區(qū)均有分布，厚度2.9～3.8 m;

⑥1強(qiáng)風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖(K－E)，灰褐～褐紅色，堅(jiān)硬，巖性主要是粉砂質(zhì)泥巖，巖心風(fēng)化成土狀，手捏可碎，局部為碎屑碎塊狀，厚度0.6～1.5 m。

3 灌注樁后壓漿施工工藝

3．1 施工工藝流程(見圖1)［3］

圖1 鉆孔灌注樁后壓漿施工工藝流程

3．2 后壓漿施工要點(diǎn)

3．2．1 施工設(shè)備

選用BW－150型壓漿泵，配備適宜的防震壓力表，額定壓力≮15 MPa的高壓流體泵送軟管，自制水泥漿攪拌桶。

3．2．2 材料及要求

后壓漿采用P．O．42．5普通硅酸鹽水泥，注漿水灰比0.4～0.6，水泥壓入量2000 kg/樁，樁端終止壓力為2.0～2.5 MPa。注漿管2根，為DN32(壁厚＞3 mm)鍍鋅鋼管。

3．2．3 管路設(shè)置

(1)在樁內(nèi)對(duì)稱設(shè)置2根注漿導(dǎo)管，管底置有單向管閥。

(2)壓漿導(dǎo)管上端均設(shè)管螺紋/管箍及絲堵。(3)壓漿管的連接均采用絲扣連接并纏緊膠帶，用電焊點(diǎn)焊固定，防止脫扣。

(4)壓漿導(dǎo)管的上端與鋼筋籠固定采用12號(hào)鉛絲十字綁扎固定方法，綁扎應(yīng)牢固，綁扎點(diǎn)應(yīng)均勻，樁端壓漿管綁扎于加勁箍外側(cè)，綁扎固定點(diǎn)位于每一道加勁箍處。

(5)壓漿導(dǎo)管的上端宜低于樁施工工作地坪200 mm(具體情況可略作調(diào)整);壓漿導(dǎo)管的下端與樁底標(biāo)高平齊。

3．3 施工控制措施

(2)將樁端壓漿器采用絲扣連接的方法接在樁端漿管上，并對(duì)稱地綁扎在鋼筋籠的外側(cè)。下入之前應(yīng)仔細(xì)檢查壓漿器噴嘴密封情況，防止噴嘴外漏水進(jìn)砂堵塞壓漿管。

(3)壓漿管下入應(yīng)隨鋼筋籠下置同時(shí)進(jìn)行，壓漿管連接時(shí)，絲扣應(yīng)纏生膠帶，并用管鉗牢靠地?cái)Q緊絲扣密封。每下完一節(jié)鋼筋籠后，必須在壓漿管內(nèi)注入清水，檢查其是否密封，當(dāng)壓漿管內(nèi)注滿清水后，水面能夠保持穩(wěn)定且不下降，證明壓漿管密封可靠。否則應(yīng)提起鋼筋籠檢查漏水原因，待查明原因并處理后，再下鋼筋籠并注水檢查其密封性，直到滿足要求后方可下另一節(jié)鋼筋籠及壓漿管。下籠時(shí)要徐徐下入孔內(nèi)，嚴(yán)禁用力墩下，以免損壞壓漿器造成管路堵塞。

(4)為確保每根樁壓漿通暢，要求樁身混凝土灌注完后，在12～24 h內(nèi)必須用清水將噴嘴口沖開。

(5)后壓漿施工在樁身混凝土養(yǎng)護(hù)5天后進(jìn)行。先壓稀漿再逐漸加濃。壓漿過程中應(yīng)時(shí)常觀察壓力表變化情況。

(6)施工中漿液配比一定要按要求進(jìn)行，水量控制應(yīng)設(shè)專人負(fù)責(zé)，應(yīng)在貯水桶上劃定標(biāo)志控制加水量。水泥漿攪拌完畢倒入貯漿桶中應(yīng)用鋼絲網(wǎng)過濾一道，防止施工時(shí)水泥中粗顆粒堵塞花管噴嘴。

(7)為防止水泥壓注完畢因管內(nèi)壓力過大造成返漿現(xiàn)象，要求在壓漿管口處安裝相應(yīng)規(guī)格的水管球閥，在壓漿完畢后關(guān)閉球閥，待管內(nèi)漿液壓力釋放完畢后方可拆除。

(8)采用樁端復(fù)式注漿，水灰比0.4～0.6，先采用低擋壓入水灰比0.6的水泥漿，然后逐步加壓和采用水灰比0.4～0.5的水泥漿。注漿設(shè)計(jì)要求:樁端注漿量(水泥質(zhì)量)2.0 t，終止壓力≮2 MPa，當(dāng)壓力值和壓漿量均達(dá)到了設(shè)計(jì)值或壓力＞6 MPa，壓漿量不小于設(shè)計(jì)值的75%時(shí)可以終止注漿。以注漿量控制為主，以壓力控制為輔。

3．4 施工遇到的主要問題及應(yīng)對(duì)方法

灌注樁后壓漿工藝日趨成熟和完善，為了確保壓漿質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求，主要的問題是要保證注漿管的成功“開塞”，使注漿能夠順利進(jìn)行，取得好的效果。根據(jù)多年后壓漿施工經(jīng)驗(yàn)分析，影響“開塞”的主要因素是:注漿設(shè)備、注漿器制安、開塞時(shí)間。

3．4．1 注漿設(shè)備

由于注漿設(shè)備部件老化，維修和清洗不及時(shí)，致使出水閥與閥座、活塞與缸體密封不好，壓力上不去，壓力經(jīng)常只有3 MPa左右，但有部分壓漿管的開塞壓力需5～8 MPa才能壓開。為了保證注漿設(shè)備性能正常穩(wěn)定，常態(tài)工作壓力能達(dá)到5 MPa，瞬間壓力能達(dá)到8 MPa以上，能順利“開塞”，采取以下措施:

(1)安排專人負(fù)責(zé)管理壓漿設(shè)備，每次使用設(shè)備結(jié)束后，及時(shí)清洗保養(yǎng)設(shè)備;

(2)工地備足易損件，如密封膠圈、活塞環(huán)、閥座等易損配件，及時(shí)檢修更換，保證機(jī)械性能滿足施工要求。

3．4．2 注漿器制安

注漿器制作過程中，外纏膠帶部分層數(shù)不足3層，阻泥環(huán)保護(hù)膠帶效果不佳，注漿器下置過程中，膠帶與孔壁或孔底沉渣摩擦，導(dǎo)致膠帶破損，使混凝土中的水泥砂漿進(jìn)入注漿器而堵塞出漿閥。為了保證注漿器制作安裝好后，可以正常注漿，采取以下措施:

(1)規(guī)范注漿器的制安，注漿器由熟練技工完成，注漿器噴頭保護(hù)環(huán)(阻泥環(huán))增加為4道8 mm鋼筋環(huán)，點(diǎn)焊在注漿管上，確保能夠起到保護(hù)噴頭的作用;

(2)膠帶纏繞松緊要適度，層數(shù)不少于3層，內(nèi)置圖釘正常放置，起到單向閥的作用;

(3)注漿器制作好后，安排專人檢查驗(yàn)收，合格后備用。

3．4．3 開塞時(shí)間

樁身混凝土灌注完成后，如未按要求在12～24 h內(nèi)用清水將壓漿噴孔沖開(開塞)，將致使樁身混凝土強(qiáng)度升高，加大注漿器開塞阻力。采取以下措施加以避免:

(1)設(shè)置注漿主管，加強(qiáng)管理，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)及時(shí)開塞成功;

(2)在注漿設(shè)備區(qū)搭設(shè)防雨棚，不因天氣變化而影響施工;

(3)混凝土灌注完畢用紅帶綁住注漿管，作為未開塞的標(biāo)記，清水開塞成功后用堵頭密封管頂，防止異物進(jìn)入堵管。

4 注漿效果

該項(xiàng)目設(shè)計(jì)灌注樁216根，設(shè)計(jì)單樁承載力特征值3600 kN，經(jīng)過3根試驗(yàn)樁靜載試驗(yàn)，荷載7200 kN(按設(shè)計(jì)單樁承載力特征值3600 kN的2倍)時(shí)最大沉降均＜30 mm。低應(yīng)變檢測(cè)Ⅰ類樁178根，占檢測(cè)樁數(shù)的82.4%，Ⅱ類樁38根，占檢測(cè)樁數(shù)的17.6%，無Ⅲ類樁，滿足設(shè)計(jì)和有關(guān)規(guī)范要求［4］。

5 幾點(diǎn)注意事項(xiàng)

(1)壓漿管道是否通暢、注漿器(管閥)的單向閥功能是否可靠，是鉆孔灌注樁后壓漿施工成敗的重要環(huán)節(jié)。圖釘?shù)陌卜?、膠帶的纏繞綁扎，松緊要適度，上下各2道保護(hù)鋼筋圈的施焊，注漿管安放時(shí)的注水檢查等這些細(xì)節(jié)技巧，能更好地保護(hù)單向注漿閥和管道的暢通。

(2)單樁注漿要求一次性連續(xù)完成，盡量避免被迫中斷注漿。注漿中斷后要立即查明原因，采取有效措施排除故障，盡快恢復(fù)注漿?；謴?fù)注漿時(shí)從稀漿開始，若進(jìn)漿量與中斷前接近，則可盡快恢復(fù)到中斷前的漿液稠度，否則應(yīng)逐漸增加漿液稠度。若進(jìn)漿量減少較多，注漿壓力上升幅度較大，注漿困難，說明注漿通道(注漿管、閥、被注介質(zhì)內(nèi)的通道等)被堵塞，需采取有效措施處理后再行注漿。

(3)確保注漿設(shè)備、管道正常運(yùn)行。漿液攪拌站、注漿泵與注漿點(diǎn)的距離不能過長，一般在50 m左右，輸漿管道盡量采用直接頭，避免彎道太多，保持漿液流動(dòng)通暢。每次注漿完畢要認(rèn)真清洗干凈，對(duì)設(shè)備進(jìn)行例行保養(yǎng)，及時(shí)更換易損件，確保注漿設(shè)備性能正常工作。嚴(yán)格控制攪拌漿液水灰比、稠度，漿液不能太稠，要有可泵性，攪拌的漿液要過篩，避免顆粒物混入漿液。

(5)在進(jìn)行樁端后注漿的時(shí)候，如果成樁時(shí)間短，注漿壓力過大，有可能造成樁體上抬，如果樁本身比較短，還有可能造成地面隆起。當(dāng)注漿過程中發(fā)現(xiàn)樁體明顯上抬或地面隆起時(shí)，要立即降低注漿壓力，再繼續(xù)灌注一段時(shí)間停止，然后查明原因，采取有效措施。在城市密集區(qū)進(jìn)行后注漿時(shí)，要對(duì)周圍地面和樁頂進(jìn)行隆起觀測(cè)，保護(hù)臨近建(構(gòu))筑物和地下管線安全。

6 結(jié)語

灌注樁后壓漿裝置構(gòu)造簡單、安裝方便、成本較低、可靠性高，壓漿管壓漿后可取代等強(qiáng)度鋼筋。后壓漿施工于成樁后3～5天，不與灌注樁作業(yè)交叉，對(duì)注漿量和注漿壓力進(jìn)行雙向控制，易于保證施工質(zhì)量。

灌注樁后壓漿技術(shù)能明顯改善樁的端承力及樁側(cè)摩阻力，提高單樁承載力，減少樁頂沉降。承載力的提高，可以適當(dāng)縮短樁長、減少樁的數(shù)量，降低施工難度，縮短工期，節(jié)約投資，應(yīng)用前景廣闊。

［1］ DB 42/242－2003，建筑地基基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范［S］．

［2］ JGJ 94－2008，建筑樁基技術(shù)規(guī)范［S］．

［3］ Q/JY 14－1999，灌注樁后壓漿技術(shù)規(guī)程［S］．

［4］ JGJ 106－2003，建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范［S］．

［5］ 劉寶新，唐世杰，陳躍武．提高鉆孔樁樁底壓漿工效及保證質(zhì)量的技術(shù)措施［J］．探礦工程(巖土鉆掘工程)，2011，38(10):56－59．

［6］ 潘宏雨，孫芳．鉆孔灌注樁后注漿技術(shù)實(shí)踐及其效果分析［J］．探礦工程(巖土鉆掘工程)，2012，39(7):56 －58．

［7］ 鄭昌晶，張順英．鉆孔灌注樁后注漿加固機(jī)理及其應(yīng)用［J］．探礦工程(巖土鉆掘工程)，2011，38(8):45－49．