陳士凱

（浙江江南工程管理股份有限公司， 浙江 杭州 310013）

0 引 言

隨著我國(guó)現(xiàn)代城市地標(biāo)性高層建筑的迅猛發(fā)展，其對(duì)地基承載力的要求則越來(lái)越高。由于鉆孔灌注樁具有單樁豎向承載力高，也能承受較大的水平荷載，有較強(qiáng)的抗震性能，且在沉樁過(guò)程中不存在擠土問(wèn)題，振動(dòng)和噪聲均很小，對(duì)鄰近建筑物、構(gòu)筑物及地下管線、道路危害極小等優(yōu)點(diǎn)，故鉆孔灌注樁在高層建筑施工中得到愈來(lái)愈廣泛的應(yīng)用。為了滿足設(shè)計(jì)承載力要求，鉆孔灌注樁的規(guī)格通常設(shè)計(jì)得很大方能滿足承載力要求，這使得樁基工程造價(jià)大幅增加而不經(jīng)濟(jì)，同時(shí)給施工造成較大的困難，施工工期也顯著延長(zhǎng)。由于樁端后注漿具有顯著提高單樁豎向承載力、減少樁徑、樁長(zhǎng)，節(jié)約工程造價(jià)，縮短工期，減少樁基沉降量，減少泥漿排放量，消除鉆孔灌注樁固有缺陷等特點(diǎn)，因此在蘇州園區(qū)體育中心的體育場(chǎng)館工程主體核心區(qū)域采用鉆孔灌注樁樁端后注漿法施工。筆者就此對(duì)后注漿工法的機(jī)理及監(jiān)理控制的技術(shù)要點(diǎn)作分析歸納。

1 注漿機(jī)理

在鉆孔灌注樁施工過(guò)程中，無(wú)論采取何種方式清孔，在孔底都會(huì)或多或少留有沉渣；在初灌時(shí)，混凝土從細(xì)長(zhǎng)的導(dǎo)管落下，因落差太大易造成樁底端部的混凝土離析形成“虛端”，影響了樁端持力的要求；孔壁的泥皮阻礙了樁身與樁周土的結(jié)合，降低了摩擦系數(shù)，從而影響灌注樁的側(cè)摩阻力，降低了樁基承載力。為此將水泥漿液通過(guò)注漿管在壓力作用下壓入灌注樁底部的土層孔隙中，使得原本松散的沉渣、碎石、土粒和裂隙在水泥漿滲透、劈裂填充和固結(jié)作用下形成一片有機(jī)整體，消除軟弱土層，改善樁土界面，增強(qiáng)土體強(qiáng)度，提高了樁基承載力；同時(shí)漿液沿著樁身和土層的結(jié)合面上返，增加了土層與樁側(cè)的黏結(jié)，提高了樁側(cè)摩阻力，從而提高單樁承載力，滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求。

2 樁基工程概況

2.1 工程概況

蘇州工業(yè)園區(qū)體育中心項(xiàng)目地處于蘇州工業(yè)園區(qū)星塘街東側(cè)，中新大道南側(cè)，共耀路北側(cè)。鉆孔灌注樁樁端后注漿樁型直徑為 800 mm，有效樁長(zhǎng) 51 m，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為水下 C35，樁端持力層為第 9 層，單樁豎向承載力特征值為 Ra=4 000 kN；一般工程樁，注漿管為每樁 2 根，規(guī)格為φ32×3。

注漿料水灰比控制在 0.5～0.7，采用 P.O 42.5 級(jí)普通硅酸鹽水泥，注漿最大壓力控制在 10 MPa，平均壓力為 2.5 MPa，單樁注漿量(水泥質(zhì)量)不小于 2 500 kg，以注漿量為主，注漿壓力為輔，樁身混凝土強(qiáng)度達(dá)到 70% 后方可注漿。

2.2 地質(zhì)特征

本工程的各土層由第四系沖湖積相沉積物組成，土層分布較穩(wěn)定，呈水平層狀分布的特點(diǎn)，各土層分布規(guī)律及工程性質(zhì)，自上而下分別描述如下。

①淤泥：灰黑色，流塑，壓縮性極高，工程特性極差。②黏土：青灰色，可塑，土質(zhì)較均一，壓縮性中等，工程特性中等。

③黏土：暗綠～黃褐色，可塑～硬塑。壓縮性中等，工程特性良好。

④粉質(zhì)黏土夾粉土：灰色，軟塑為主。夾有粉土薄層、夾層，局部夾淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土。壓縮性中等，工程特性一般。

⑤粉質(zhì)黏土：灰色，軟塑為主。夾有薄層狀粉土。壓縮性中等，工程特性一般。

⑥粉黏夾粉土：青灰色為主，可塑。壓縮性中等，工程特性較好。

⑦粉土夾粉砂：灰色，飽和，中密～密實(shí)。壓縮性中等～中低，工程特性較好。

⑧粉質(zhì)黏土：灰色，軟塑為主。夾少量薄層粉土。壓縮性中等，工程特性中等。

⑨粉質(zhì)黏土夾砂土：灰色，軟塑為主。砂土和粉質(zhì)黏土呈互層狀分布。壓縮性中等，工程特性中等。

⑩粉砂夾粉土：灰色，飽和，密實(shí)。主要成份為長(zhǎng)石及石英，云母碎屑次之，夾有較多粉質(zhì)黏土薄層、夾層，壓縮性中等偏低，工程特性良好。

3 后注漿工法的監(jiān)理控制

3.1 施工工藝流程

灌注樁成孔→鋼筋籠制作→注漿管制作→注漿管安裝→下鋼筋籠→灌注混凝土→開塞試驗(yàn)→后注漿施工。

3.2 注漿前預(yù)控

首先要求施工單位應(yīng)根據(jù)施工圖紙、地勘報(bào)告、技術(shù)規(guī)范等文件結(jié)合實(shí)際場(chǎng)地狀況編制專項(xiàng)施工方案，在施工單位技術(shù)部門完成內(nèi)審后提交監(jiān)理部審核。監(jiān)理人員首先應(yīng)掌握J(rèn)GJ 94—2008《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》、設(shè)計(jì)圖紙、地質(zhì)勘察報(bào)告等相關(guān)規(guī)定，對(duì)照后注漿專項(xiàng)方案，結(jié)合實(shí)際狀況作出科學(xué)性、可行性的審核，經(jīng)總監(jiān)簽字、確認(rèn)后作為工程實(shí)施依據(jù)。在注漿前要求項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人對(duì)注漿人員做好書面技術(shù)交底工作，確保注漿人員做到分工明確，責(zé)任到人，保證技術(shù)方案落實(shí)到位?，F(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)選取 2 根樁，要求施工單位根據(jù)確定的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行試注漿，以驗(yàn)證技術(shù)參數(shù)的有效性和可行性。

專業(yè)監(jiān)理工程師根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙、地質(zhì)勘察報(bào)告、施工專項(xiàng)方案、JGJ 94—2008《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》等及時(shí)編制“樁底后注漿監(jiān)控要點(diǎn)”，作為《鉆孔灌注樁施工監(jiān)理實(shí)施細(xì)則》的補(bǔ)充，經(jīng)總監(jiān)理工程師審核確認(rèn)后作為監(jiān)理人員的控制措施，對(duì)擔(dān)任旁站的監(jiān)理人員組織監(jiān)理內(nèi)部交底，讓其理解并掌握后注漿實(shí)施的重點(diǎn)、難點(diǎn)，確保監(jiān)理工作的有效開展。

3.3 過(guò)程控制措施

3.3.1 水泥質(zhì)量的控制

首先檢查施工單位提交的產(chǎn)品合格證的品種、強(qiáng)度等級(jí)等指標(biāo)是否符合 P.O 42.5 級(jí)普通硅酸鹽水泥要求，進(jìn)貨單的品種是否與合格證相符，然后按規(guī)定對(duì)其強(qiáng)度、安定性、凝結(jié)時(shí)間等必要指標(biāo)進(jìn)行復(fù)驗(yàn)，結(jié)論符合國(guó)家現(xiàn)行的規(guī)定后方可使用。

3.3.2 注漿管質(zhì)量的控制

注漿管進(jìn)場(chǎng)時(shí)，首先檢查施工單位提交的生產(chǎn)許可證、出廠合格證、質(zhì)量檢驗(yàn)證明等資料，然后對(duì)注漿管的規(guī)格型號(hào)、外觀的裂痕、變形、管壁厚度進(jìn)行驗(yàn)收，檢查底管距底端 30 cm～50 cm 的范圍內(nèi)是否有梅花型小圓孔(注漿管噴頭)均勻分布，驗(yàn)收合格后根據(jù)購(gòu)進(jìn)的數(shù)量對(duì)注漿管按檢驗(yàn)批代表量進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)取樣送測(cè)。φ32×3 鋼管檢測(cè)的依據(jù)是 GB/T 3091—2008《低壓流體輸送用焊接鋼管》，檢測(cè)合格后現(xiàn)場(chǎng)還需對(duì)注漿管絲口的密封性做水密試驗(yàn)。采取最大壓力值 10 MPa 觀察10 min，絲口處若不發(fā)生滲漏滴水，即表明鋼管之間的絲口連接密封良好，滿足不漏水、不漏氣的工藝要求。

3.3.3 注漿管安裝控制

為了讓壓漿噴頭能形成一個(gè)簡(jiǎn)易的單向裝置，即注漿時(shí)漿液在壓力作用下能順利注入土層中，而在混凝土灌注時(shí)該裝置又保證噴頭不被灰漿堵死，所以對(duì)注漿噴頭的單向裝置檢查顯得尤為重要，在安裝驗(yàn)收時(shí)應(yīng)重點(diǎn)檢查如下內(nèi)容。

①注漿管的梅花型注漿管噴頭的表面是否用自行車內(nèi)胎套緊，表面是否用塑料膠帶密封；

②注漿管內(nèi)有無(wú)鐵銹及其他異物；

③注漿管是否對(duì)稱綁扎在鋼筋籠內(nèi)，扎點(diǎn)是否牢固；

④注漿管與鋼筋籠的主筋是否平行順直；

⑤為保證注漿管噴頭處于需注漿的土層中，檢查最下端注漿管是否超出鋼筋籠 30 cm～50 cm；

⑥注漿管接絲處是否已擰緊，連接可靠。

3.3.4 開塞試驗(yàn)

在開塞前，首先督促施工單位對(duì)注漿設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行試運(yùn)行，檢查注漿泵、單向逆止閥、注漿管是否處于正常的無(wú)滲漏狀態(tài)，壓力表、流量計(jì)是否在核定有效期內(nèi)，現(xiàn)場(chǎng)的配電箱、電纜線、漏電開關(guān)等是否安全有效。

開塞試驗(yàn)主要對(duì)開塞時(shí)間及開塞壓力進(jìn)行控制。開塞時(shí)間關(guān)系樁端混凝土的完整性，過(guò)早開塞則因樁端混凝土未形成一定強(qiáng)度，在高壓水沖射作用下對(duì)樁端混凝土的成形和強(qiáng)度產(chǎn)生破壞；過(guò)遲開塞則因包裹注漿管的混凝土強(qiáng)度大，易造成注漿噴頭打不開而致開塞失敗，故開塞試驗(yàn)應(yīng)在混凝土強(qiáng)度 C10～C15 之間進(jìn)行，即成樁 2 d～3 d 為宜。所以開塞時(shí)監(jiān)理人員首先應(yīng)檢查成樁時(shí)間，以確定混凝土是否已具備一定強(qiáng)度，滿足開塞條件；其次在開塞過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格地控制好開塞的最大壓力應(yīng)不大于 10 MPa，開塞后壓力應(yīng)明顯回落，即表明注漿管頭在有壓作用下處于貫通狀態(tài)，為后注漿創(chuàng)造必要條件，同時(shí)還應(yīng)督促施工單位對(duì)已開塞的樁位做好開通記錄；若無(wú)法通過(guò)開塞試驗(yàn)的，則需研究處理對(duì)策。

3.3.5 注漿順序

注漿時(shí)對(duì)整個(gè)承臺(tái)群樁應(yīng)一次性注漿，注漿先施工外圍樁以便形成一個(gè)封閉圈，然后再施工中間樁，以此控制中間樁位的注漿質(zhì)量及注漿效果。在實(shí)際施工中，還應(yīng)考慮注漿樁位應(yīng)與成孔作業(yè)點(diǎn)距離控制在不小于 8 m～10 m，以防止注漿時(shí)對(duì)成孔產(chǎn)生串漿現(xiàn)象。

3.3.6 注漿控制

根據(jù)地質(zhì)勘探報(bào)告對(duì)場(chǎng)地第 9 層土質(zhì)狀況及滲透性結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙要求進(jìn)行綜合分析：若漿液的水灰比過(guò)小則因其稠度大而導(dǎo)致注漿困難；若水灰比過(guò)大則流動(dòng)性強(qiáng)，漿液在壓力作用下滲透遠(yuǎn)離樁端土層而導(dǎo)致注漿效果不佳，經(jīng)分析后確定本工程漿液的水灰比按 0.6 控制。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，灌注樁混凝土的強(qiáng)度必須達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度 70% 時(shí)方可注漿，故在施工單位提交的注漿申請(qǐng)報(bào)告時(shí)應(yīng)檢查同養(yǎng)試塊強(qiáng)度檢測(cè)報(bào)告，確認(rèn)試塊強(qiáng)度不小于設(shè)計(jì)強(qiáng)度70% 時(shí)方準(zhǔn)許開壓注漿。

注漿時(shí)首先把注漿設(shè)備系統(tǒng)與其中一根注漿管連接牢固，初壓控制在 0.5 MPa～1 MPa，平均壓力控制在 2.5 MPa，最大壓力不超過(guò) 10 MPa，注漿流速控制在 50 L/min ～75 L/min。現(xiàn)場(chǎng)漿液拌制時(shí)以方便控制每樁水泥用量為原則，采取每桶料水泥質(zhì)量按 500 kg、拌合水按 300 kg 的重量進(jìn)行稱量攪拌，攪拌時(shí)間控制在 2 min～3 min 為宜，保證漿液無(wú)結(jié)塊且具有良好的流動(dòng)性。第一根管的注漿量按水泥質(zhì)量 1 500 kg 制成的漿液注入樁底(3 桶漿液)，完成后穩(wěn)壓 15 min(防止?jié){液回冒)，堵住此注漿管。換成第二根管進(jìn)行注漿，注漿壓力和流速按照第一根管的參數(shù)控制，注漿量按水泥質(zhì)量 1 000 kg 制成的漿液注入樁底(2 桶漿液)，完成后穩(wěn)壓 15 min，拆除上部注漿設(shè)備，進(jìn)入下一根樁施工。

在具體注漿過(guò)程中，監(jiān)理人員應(yīng)要求施工單位采用現(xiàn)場(chǎng)稱量及記錄的方式對(duì)水泥用量進(jìn)行控制。重點(diǎn)稱量水泥運(yùn)輸小車 100 kg 水泥量是否足量或在誤差范圍內(nèi)，一車水泥誤差量按 ±3 kg 為限，超限則需采取多退少補(bǔ)方式處理并提出口頭警告，若情節(jié)嚴(yán)重則按相關(guān)處罰條款進(jìn)行處罰。其次，看小黑板記錄“正”字累加數(shù)與已注入樁底水泥漿量數(shù)是否吻合，以確認(rèn)注入水泥用量的準(zhǔn)確與否，只有通過(guò)注漿量的動(dòng)態(tài)控制才能確保注漿效果及注漿質(zhì)量。

注漿的同時(shí)還應(yīng)督促注漿人員填好《后注漿施工記錄》，記錄的內(nèi)容應(yīng)包括樁位號(hào)、注漿日期、注漿開始及結(jié)束時(shí)間、注漿量、注漿壓力以及注漿異常處理情況等，保證記錄及時(shí)、準(zhǔn)確、真實(shí)、完整、有效。

3.3.7 終止注漿的條件

當(dāng)注漿總量和注漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，應(yīng)停止注漿。但當(dāng)注漿總量已達(dá)到設(shè)計(jì)值的 75% 且注漿壓力值達(dá)到 10 MPa，應(yīng)停止注漿。

3.4 注漿中異常情況及處理措施

噴頭打不開：若壓力達(dá)到 10 MPa 以上仍然打不開壓漿噴頭，說(shuō)明注漿噴頭已經(jīng)損壞堵塞，不要強(qiáng)行增加壓力，可在另一根管中補(bǔ)足注漿數(shù)量。

出現(xiàn)冒漿：注漿時(shí)常會(huì)發(fā)生水泥漿沿著樁側(cè)或在其他部位冒漿的現(xiàn)象，若水泥漿液是在地面上冒出或周圍樁孔冒出，說(shuō)明樁底已經(jīng)飽和，可改為間歇注漿，間歇時(shí)間宜為30 min ～60 min，或調(diào)低漿液水灰比重新注漿。

單樁注漿量不足：若出現(xiàn)個(gè)別單樁注漿量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，應(yīng)及時(shí)通報(bào)參建各方，共商產(chǎn)生的原因，提出具體補(bǔ)救方案(如加大臨近樁的注漿量作為補(bǔ)救)，經(jīng)設(shè)計(jì)人員認(rèn)可后實(shí)施。

4 后注漿效果分析

根據(jù)樁頭土方開挖后現(xiàn)場(chǎng)查看，在后注漿樁頂處，部分樁身有 3 mm～10 mm 水泥漿層護(hù)裹樁身，還有局部散狀漿脈延伸，厚度 30 mm～120 mm，長(zhǎng)度 1.0 m～2.0 m，表明水泥漿與樁周土層固化良好。根據(jù)樁基檢測(cè)部門在試樁期對(duì)注漿與非注漿樁的單樁豎向抗壓承載力極限值進(jìn)行列表比較(見表1)。

表1 試樁期對(duì)注漿與非注漿樁的單樁豎向抗壓承載力極限值比較

由上表中數(shù)據(jù)分析看出，樁端注漿的單樁豎向抗壓承載力極限值均大于非注漿樁的承載力，平均承載力值增加幅度為 35.62%，由此可見后注漿在樁端產(chǎn)生了固化、擴(kuò)底、擴(kuò)徑、改善樁土界面、消除軟弱土層、增強(qiáng)土體強(qiáng)度、修復(fù)沉渣厚度大、減少沉降變形、提高樁基承載力的效果，同時(shí)也達(dá)到施工方便快捷、縮短施工工期、降低建筑能耗的目的。

從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)看，由于后注漿使每根樁增加 1 184.33元的造價(jià)，根據(jù)每根樁合同價(jià) 24 788.67 元計(jì)算，造價(jià)僅增加 4.8%，再根據(jù)承載力增加值計(jì)算，每根樁節(jié)約工程造價(jià)7 645.70 元。因此本工程采取后注漿做法無(wú)疑是合理且非常經(jīng)濟(jì)的，獲得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

5 結(jié) 語(yǔ)

由于后注漿技術(shù)對(duì)工程的應(yīng)用尚待進(jìn)一步推廣，采用該技術(shù)處理的鉆孔灌注樁如何根據(jù)土性對(duì)單樁承載力的估算及注漿參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，目前尚無(wú)相關(guān)規(guī)定，故相應(yīng)的技術(shù)規(guī)程有待進(jìn)一步的積累完善，以最終形成一門成熟的施工技術(shù)。建議建設(shè)行政主管部門應(yīng)建立這方面的信息收集、技術(shù)應(yīng)用與成果共享的渠道，從而為項(xiàng)目設(shè)計(jì)者提供有益的技術(shù)參考，為施工人員及監(jiān)理人員提供必要的技術(shù)支持。相信在不久的將來(lái)，后注漿技術(shù)經(jīng)驗(yàn)通過(guò)不斷積累完善，一定會(huì)有更加廣泛的應(yīng)用前景。