(湖南宏禹工程集團有限公司，湖南 長沙 410117)

一、 標準要求

3.2.6 采用壓密注漿樁時，應進行室內試驗，提供合適的注漿材料配合比及相對應的物理、力學參數。室內配合比試驗應依據GB 50010確定，并應符合如下要求：

1 塑性細石混凝土宜由膠凝材料、黏性土、砂、細石等組成。塑性細石混凝土中膠凝材料用量不宜小于300kg/m3，黏性土宜為膠凝材料重量的20%～80%，水灰比宜為0.50～0.80。各材料的摻和量由室內試驗確定。

2 塑性細石混凝土入孔坍落度不應大于75mm。

3 塑性細石混凝土的初凝時間不宜小于2h，終凝時間不宜大于24h。

二、 標準要點解讀

在壓密注漿樁施工過程中，要盡可能減少漿體對地基的劈裂效應，增加壓密效應，要求注漿材料坍落度低、極稠，其中除膠凝材料、黏性土外應加入砂和細石以增加漿體的內摩阻力。工程因地域差異，各材料的摻和量應進行室內配合比試驗確定。

1 壓密效應及注漿材料性能要求

1.1 壓密效應

壓密注漿樁是一種適用于砂土、粉土、黏性土、碎石土、人工填土等地基的加固處理技術。主要通過高壓泵將低坍落度注漿材料通過注漿管壓入到預定土層，通過自下而上分段注入形成一個似圓柱形或葫蘆形的均質樁固結體；同時漿料不斷壓密土體中的孔隙，將原來松散土粒壓縮并密實周邊地基土，提高樁周邊一定半徑范圍內土的干密度，達到提高復合地基承載力的目的。

注漿材料的性能對注漿效果及作用機理有較大影響。滲透注漿采用流動性好的漿液在不足以抬動劈裂地層的壓力下滲入土顆粒間隙，取代并排出其中的空氣和水，將土顆粒包裹膠結起來[如圖1(a)所示]；劈裂注漿的原理是漿液成脈狀或線裝劈裂土體，在土體內形成網狀漿脈，通過漿脈擠壓土體并利用漿脈在土體中形成的骨架作用加固土體[如圖1(b)所示]；而壓密注漿是采用干密性的漿料在外部壓力作用下克服地下水孔隙壓力和土體上覆應力，擠密土體孔隙形成球形漿泡，并逐段灌注形成樁式柱體，使周圍土體不斷壓縮密實[如圖1(c)所示]。壓密注漿的漿液坍落度低，漿液在土體中的運動是推擠周圍的土，起置換作用，其注漿壓力對土體產生擠壓作用，使周圍土體發(fā)生塑性變形，而不是在土體中滲透或使土體發(fā)生劈裂。

圖1 壓密注漿與滲透注漿、劈裂注漿的區(qū)別

1.2 注漿材料性能要求

a.注漿材料的可控性。要使注漿材料既能被有效注入到地層中，又能夠傳遞注漿壓力、壓密土體而不致產生劈裂，因此注漿材料必須是塑性的而不是流動性的，要求材料具有較大的內摩擦力，使注入的漿體不會在土體中向遠處滲透或劈裂，通過材料自身的內摩擦阻力，達到以漿止?jié){的效果，在預定范圍內控制形成均勻的固結體。

b.注漿材料的可注性。當注漿材料的坍落度較低時，漿材含水率低，容易硬化，導致在注漿過程中，易發(fā)生堵管現象。為保證注漿材料的可注性，要求漿材坍落度在一定時段內變化不大(0.5h)，并具有較好的保水、持水性。在施工前，需改變材料配合比或添加相應外加劑，研究不同配合比下，材料的坍落度隨時間的損失變化以及不同粒徑下注漿材料的泵送阻力。此外，當骨料顆粒粒徑較大時，也易發(fā)生注漿管道堵塞事故，因此骨料中細石的顆粒粒徑不宜大于10mm，砂宜以中粗砂為主，骨料中針狀或片狀顆粒所占質量比宜小于30%。

c.較高的早期強度。在施工過程中，壓密注漿樁對周圍一定半徑范圍內的土體起壓密作用，并產生一定的擾動；因此，當分序施工壓密樁，且樁間距不太大時，后序施工的壓密樁對前序孔已成形的壓密樁可能會有一定的擾動作用；在前序施工的壓密樁強度較低時，后序孔施工可能會造成前序孔施工的壓密樁縮頸、扭曲，甚至斷樁等不良影響。因此，要求壓密樁具有較高的早期強度，減少相鄰樁施工時所帶來的負面影響。

d.較好的壓密效應。注漿材料中的骨料粒徑大小及級配直接影響到材料在較高的注漿壓力下所形成的漿體形狀，直接影響到壓密土體的效果和樁強度。注漿材料中粗骨料粒徑較小，其內摩擦力小，易在壓力下對土體產生劈裂效應，可控性較差；注漿材料中粗骨料粒徑較大，注漿過程中易在較高壓力下失水，發(fā)生堵管現象。因此，在保證材料具有良好可注性的同時，需要選擇粒徑適當的材料作為粗骨料，以達到對地基產生壓密效應，形成理想的圓柱體或橢圓球體的效果。

2 塑性細石混凝土

2.1 定義

本規(guī)程中定義“粗骨料最大公稱直徑不大于10mm，拌和物坍落度不大于75mm的混凝土”為“塑性細石混凝土”。其中，在《普通混凝土配合比設計規(guī)程》(JGJ 55—2011)中定義了“拌和物坍落度為10mm～90mm的混凝土”為“塑性混凝土”，《水利水電公稱混凝土防滲墻施工技術規(guī)范》(SL 174—2014)中定義了“水泥用量遠低于普通混凝土，并摻加較多的膨潤土、黏土等膠凝材料，適合水下澆筑的流動性混凝土，其抗壓強度不大于5MPa，并具有低彈和極限應變較大的特性”為“塑性混凝土”。兩者都對“塑性混凝土”進行了定義，分別以坍落度和抗壓強度為特征區(qū)分。而壓密注漿樁施工中采用的主要原材料為細石、水泥、砂、水等，原材料中最大顆粒粒徑小于10mm，以細石、砂為主，形成的漿體具有低流動性，其坍落度控制在30～75mm之間；漿液結石體28d抗壓強度可根據各工程應用目的在3～30MPa之間進行調整。由于壓密注漿樁材料對坍落度有控制要求，參考JGJ55，定義壓密注漿樁的漿體為“塑性細石混凝土”。

2.2 主要原材料

a.水泥：可選用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥和粉煤灰硅酸鹽水泥，因壓密注漿樁需滿足漿液結石體早期強度高的性能，因此不宜采用火山灰質硅酸鹽水泥。

b.細石：細石因其粒徑較大，可以增大注漿材料的內摩阻力，使注漿過程中漿體擴散能可控；同時細石的投影面積遠大于水泥、砂、粉煤灰等材料，在壓密注漿樁施工過程中，可以對土體產生較大的推擠應力，產生較好的壓密效應；同時細石加入后，骨料效應明顯，漿材形成的結石體強度增加；此外，細石成本較低，也有利于降低原材料價格。一般采用粒徑小于10mm的細石，由于針狀或片狀顆粒長徑比大，易引起注漿管堵塞，所以骨料中針狀或片狀顆粒所占質量比宜小于30%。

c.砂：加入砂可使注漿材料的級配更加合理，增加漿材的可注性，一般選用中粗砂。

d.黏性土：黏性土具有較強的水化能力與分散能力，加入黏性土后可以提高注漿材料的穩(wěn)定性，避免漿材坍落度隨時間變化較大，同時可以改善漿材泌水性，增加彈塑性，延緩凝結時間。

e.粉煤灰：在漿材中適量加入粉煤灰，能較好地改善漿材的和易性及流動性，增加可注性。

f.外加劑：根據工程需要，可微量摻加減水劑、緩凝劑、引氣劑等。在滿足低坍落度條件下，摻加減水劑能提高漿材的流動性能，增加可注性。其中溶于水的外加劑宜以水溶液形式添加。

2.3 配合比及性能特點

因地域差異，各地原材料性能可能存在差異，因此為提供適用于各工程的有效的注漿材料種類及配方，得到樁體可靠的物理、力學參數，應進行室內材料配合比試驗。

2.3.1 配合比設計

可根據《普通混凝土配合比設計規(guī)程》(JGJ 55—2011)進行配合比設計，要求拌和物坍落度大于30mm，小于75mm。

2.3.2 經驗原則

2.3.2.1 水灰比

注漿材料的用水量與水泥和礦物摻和料的總質量比不宜大于0.8，不宜小于0.5。

2.3.2.2 水泥用量

注漿材料的水泥和礦物摻和料總質量不宜小于300kg/m3。

2.3.2.3 砂率

摻砂比率宜為固?？傎|量的30%～45%。

在較密實的地層中施工時，宜多采用顆粒粒徑較大的細石作為原材料；在埋深較大時，宜多添加黏性土或其他材料，增加注漿材料的可泵性。大量的漿料配合比泵送經驗表明，砂為水泥重量的1～4倍、細石為水泥重量的0.5～4倍、土料為水泥重量的20%～80%、水灰比為0.50～0.80時，具有良好的可泵性。表1列出了幾個不同類型的工程項目中采用的注漿料配合比。

表1 注漿料配合比

注在上述配合比中，均摻有0.3%～0.5%水泥量的減水劑。

在類似工程中，可以參考上述配合比。當要求漿體結石體強度較高時，可以不摻加黏性土，改為添加其他超細粉末材料進行替代。

在注漿施工之前，應進行坍落度測試，使之處于30～75mm之間。一般來說，坍落度大于75mm，漿體可控制性降低，影響壓密成樁質量。