竇 濤

中冶地勘巖土工程有限責(zé)任公司

1 灌注樁后注漿簡(jiǎn)述

時(shí)至今日，樁的應(yīng)用已經(jīng)具有一萬(wàn)多年的歷史了。1981年1月，在太平洋東南沿岸智利的蒙特韋爾德周圍的森林中被美國(guó)肯塔基大學(xué)考古學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一棟承載木樁的木屋，利用放射性碳的測(cè)定之后及時(shí)作出判斷。隨著國(guó)內(nèi)外土木工程建筑工程的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，越來(lái)越多的工程都采用審計(jì)處的形式。鉆孔灌注樁是深基礎(chǔ)的一類形式，并在二十世紀(jì)中期在美國(guó)首次出現(xiàn)，尤其是到七八十年代，鉆孔灌注樁在世界范圍中充分呈現(xiàn)欣欣向榮的現(xiàn)狀。因?yàn)槠涑休d力很大、噪聲很小、震動(dòng)較弱、樁長(zhǎng)、樁徑可進(jìn)行自由選擇、具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性、較快速的進(jìn)尺、較少的泥漿排放量、簡(jiǎn)單的施工設(shè)備、沉降速度較緩和沉降量較小、均勻等特征受到廣泛運(yùn)用。不僅如此，最近一些年，施工技術(shù)與機(jī)械設(shè)備不斷地完善及優(yōu)化，有效控制了灌注樁中出現(xiàn)的斷樁、縮頸、露筋、塌孔等各種問題。所以，使用量與日俱增，經(jīng)年居高不下。

二十世紀(jì)中期，我國(guó)對(duì)于鉆孔灌注樁提高了重視并投入應(yīng)用，其初期是在我國(guó)南方等各大城市的項(xiàng)目中進(jìn)行應(yīng)用，如高層建筑工程、港口、水利工程、道路橋梁工程等。伴隨改革開放腳步的不斷加快，灌注樁的應(yīng)用量不斷提高，近些年來(lái)，已在全國(guó)各個(gè)省市、自治區(qū)的大中城市和開發(fā)區(qū)進(jìn)行廣泛運(yùn)用，還可以運(yùn)用在黃土、膨脹土、軟土等特殊土包含在內(nèi)的各類地基。根據(jù)相關(guān)調(diào)查結(jié)果顯示，近年來(lái)我國(guó)灌注樁的使用量的日益增加，在世界上位于首位，我國(guó)對(duì)于灌注樁的應(yīng)用較晚，但發(fā)展卻十分迅速。鉆孔灌注樁在工程實(shí)踐過程中獲得高速運(yùn)用，除此之外，因施工方法本身的問題為混凝土灌注樁造成不容忽視的缺陷和問題。大多數(shù)鉆孔灌注樁的建設(shè)都是采用泥漿護(hù)壁成孔，泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁在施工方式、施工工藝、現(xiàn)場(chǎng)管理、施工操作、地層圖紙等各種因素的影響之下，通常會(huì)發(fā)生孔底沉渣無(wú)法有效清理、樁測(cè)產(chǎn)生泥皮等狀況，導(dǎo)致成樁質(zhì)量缺少穩(wěn)定性、承載力無(wú)法滿足要求。現(xiàn)如今，怎樣在樁徑、樁長(zhǎng)受到限制的狀況下充分滿足承載力的需求，這類問題為灌注樁的施工工藝提出新的課題和更高的要求。

2 影響鉆孔灌注樁單樁承載力的因素

（1）在具體的成孔中，為了維系孔壁的穩(wěn)定性，防止發(fā)生坍塌與縮頸的狀況，通常選用優(yōu)質(zhì)的泥漿護(hù)壁。泥漿中的黏土顆粒在具體的循環(huán)中吸附在孔壁，產(chǎn)生泥皮，進(jìn)而最大限度地發(fā)揮孔壁的作用。泥皮的存在為樁身混凝土與樁周土的黏結(jié)造成嚴(yán)重影響，就要在樁土之間涂抹潤(rùn)滑劑，可有效減少樁測(cè)之間的摩阻力。摩阻力的減少和泥皮的質(zhì)量、厚度等關(guān)聯(lián)密切。

（2）在成孔結(jié)束后，地層中就會(huì)出現(xiàn)很大的自由面，直接影響了地層初始應(yīng)力狀態(tài)，使其發(fā)生變化，樁周土體向著孔中心出現(xiàn)不同程度的位移，降低地層之間存在的側(cè)壓力，減少樁間土的法向應(yīng)力，進(jìn)而最大限度地控制樁測(cè)之間的摩擦力。

（3）在具體的施工中，因?yàn)椴捎媚酀{當(dāng)作沖洗介質(zhì)，不管是采用怎樣先進(jìn)的二次清孔工藝，都無(wú)法將孔中沉渣都帶到地表。尤其是在土質(zhì)較為松散的地層中開展施工，即便對(duì)孔進(jìn)行深入清理，清孔之后到混凝土澆筑之前這段時(shí)間還是會(huì)出現(xiàn)沉淀的沉渣。孔底的沉渣厚度通常為10cm～50cm，最厚的時(shí)候可達(dá)100cm 之多，除此之外，孔中泥漿比重以及黏度很大時(shí)，還是會(huì)導(dǎo)致清孔缺少?gòu)氐仔裕猎暮穸忍?。孔底存有沉渣讓樁端巖土持力層性質(zhì)出現(xiàn)變化，產(chǎn)生能夠壓縮的“軟墊”，是對(duì)鉆孔灌注樁單樁承載力造成影響的關(guān)鍵因素。

（4）在初灌混凝土的施工中，因?yàn)閷?dǎo)管具有細(xì)及長(zhǎng)的特點(diǎn)，落差很大，混凝土出現(xiàn)互相背離的狀況，在樁底部出現(xiàn)“虛尖”“干碴石”的狀況，導(dǎo)致樁底混凝土的強(qiáng)度造成嚴(yán)重影響。

（5）孔壁在遭受水的浸泡之后，致使樁周土抗剪強(qiáng)度降低以及樁身的混凝土收縮等將會(huì)不同程度的降低樁測(cè)摩阻力。主要是因?yàn)闃渡砘炷恋墓探Y(jié)發(fā)生體積收縮狀況，嚴(yán)重影響樁身混凝土與孔壁之間的銜接，致其產(chǎn)生縫隙，不斷減少樁測(cè)摩阻力。并且在成孔時(shí)，均普遍存有對(duì)孔壁與孔底土層的擾動(dòng)，這些作用對(duì)鉆孔灌注樁單樁承載力作用的充分發(fā)揮造成影響。與此同時(shí)，靜載試驗(yàn)結(jié)果顯示，樁側(cè)摩阻力和樁端阻力之間起到了不同步的現(xiàn)象。

灌注樁的后注漿一般是在灌注樁成樁以后的一定時(shí)間之中，通過預(yù)設(shè)于樁身內(nèi)部的注漿導(dǎo)管與其相互連接的樁端、樁測(cè)注漿閥注入水泥漿，有助于增強(qiáng)加固樁端和樁測(cè)的土體，最大限度地提高承載力，嚴(yán)禁沉降現(xiàn)象的發(fā)生。

灌注樁后注漿的技術(shù)優(yōu)勢(shì)可讓其良好的應(yīng)用于各種地質(zhì)條件中，屬于非常先進(jìn)的施工技術(shù)，然而，對(duì)于灌注樁后注漿技術(shù)的作用機(jī)理、注漿的各種參數(shù)而言，我國(guó)對(duì)此的認(rèn)知都缺少有效的理論依據(jù)，所涉及的學(xué)術(shù)性研究也非常少。

在《建筑樁基技術(shù)的規(guī)范》（JGJ 94—2008）中，針對(duì)后注漿灌注樁單樁極限承載力進(jìn)行的估算式如下式：

式中：

Qsk——后注漿非豎向增強(qiáng)段的總極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值；

Qgsk——后注漿豎向增強(qiáng)段的總極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值；

Qgpk——后注漿總極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值；

u——樁身周長(zhǎng)；

lj——后注漿非豎向增強(qiáng)段第j層土厚度；

lgi——后注漿豎向增強(qiáng)段內(nèi)第i層土厚度；

qsjk——后注漿豎向增強(qiáng)段第i土層初始極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值；

qsik——非豎向增強(qiáng)段第j土層初始極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值；

qpk——初始極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值；

βsi——分別為后注漿側(cè)阻力；

βp——端阻力增強(qiáng)系數(shù)。

按照不同的施工場(chǎng)地，樁徑、樁端土、樁長(zhǎng)的不同條件過程中，單樁承載力的提高幅度20%～200%不等。為了保證工程項(xiàng)目的安全性，在進(jìn)行樁基的設(shè)計(jì)時(shí)，一般會(huì)預(yù)留較大的安全儲(chǔ)備，避免出現(xiàn)沒有必要的浪費(fèi)。并且對(duì)注漿的水灰比、注漿壓力、注漿持續(xù)的時(shí)間、注漿量等各類參數(shù)的選擇存有更多不同的看法。漿液滲透范圍與擴(kuò)散規(guī)律等方面的認(rèn)知也各不相同，樁測(cè)與樁底土的不同性質(zhì)為承載力帶來(lái)嚴(yán)重影響，進(jìn)而需要在理論方面進(jìn)行詳細(xì)闡述。

3 灌注樁后注漿技術(shù)在攀西釩鈦資源綜合利用項(xiàng)目中的應(yīng)用

3.1 工程概況

本工程位于四川省西昌市經(jīng)久鄉(xiāng)攀鋼二基地。施工內(nèi)容包括：旋挖成孔、灌注成樁、后注漿、樁基檢測(cè)。

3.2 施工技術(shù)要求

（1）測(cè)量放點(diǎn)。根據(jù)樁位平面布置圖及甲方提供的測(cè)量放線基準(zhǔn)點(diǎn)并確認(rèn)無(wú)誤后方可進(jìn)行下一步的施工工作。

（2）鉆機(jī)就位。在鉆機(jī)就位之后，勢(shì)必要確保平穩(wěn)性，嚴(yán)禁出現(xiàn)傾斜、位移，為了確保鉆孔深度的精準(zhǔn)控制，應(yīng)該在機(jī)架上面或者機(jī)管上面做出有效控制的標(biāo)尺，有助于在具體的施工中實(shí)施有效觀測(cè)和詳細(xì)記錄。

（3）鉆孔。鉆探過程中采用泥漿護(hù)壁，保證孔壁穩(wěn)定，孔口設(shè)置2m護(hù)筒內(nèi)徑大于鉆孔直徑200mm，護(hù)筒中心與樁中心偏差不得大于50mm，每鉆進(jìn)4m～5m驗(yàn)孔一次。

（4）孔底清渣。達(dá)到設(shè)計(jì)孔深后，澆筑混凝土前，采用換漿的方法，反復(fù)掏孔清理孔底殘?jiān)?，達(dá)到設(shè)計(jì)及規(guī)范要求后進(jìn)入下一道工序。

（5）鋼筋籠制作安裝。根據(jù)設(shè)計(jì)要求下料，注意合理的搭配。起吊鋼筋籠采用起吊點(diǎn)在鋼筋籠上部加強(qiáng)筋與主筋焊連接處，且吊點(diǎn)對(duì)稱，以保證鋼筋籠起吊時(shí)不變形。樁端采用后注漿工藝：后注漿需要樁端利用兩根（Φ25×2焊管）注漿管，注漿管的標(biāo)高要比鋼筋籠底端的300mm～500mm低；注漿管上面和注漿管下面應(yīng)進(jìn)行管箍與絲堵的配置，實(shí)現(xiàn)其良好的密封性，注漿管的連接應(yīng)選用管箍或者焊接的模式，之間的連接應(yīng)確保牢固密封，利用12#～14#鐵絲和鋼筋籠的主筋和加勁箍筋進(jìn)行牢固的綁扎，鋼筋籠下放前應(yīng)綁好砂漿墊塊，吊放鋼筋籠入孔時(shí)應(yīng)對(duì)準(zhǔn)孔位，保證垂直、輕放、慢放入孔，嚴(yán)禁高提猛落。

（6）下混凝土導(dǎo)管。在鋼筋籠內(nèi)插入混凝土導(dǎo)管，導(dǎo)管直徑Ф300，導(dǎo)管間連接一定要嚴(yán)密，導(dǎo)管的第一節(jié)底管長(zhǎng)度≥4m；導(dǎo)管下入深度距孔底0.3m～0.5m。

（7）澆筑混凝土?；炷敛捎肅30 商品混凝土，控制落度180mm～220mm，澆筑混凝土應(yīng)連續(xù)進(jìn)行不能間斷，隨著混凝土面在孔內(nèi)不斷增高，孔內(nèi)剩余沉渣將浮在混凝土上面，一同排至孔外。

（8）拔出導(dǎo)管。導(dǎo)管拔出過程中要緩慢進(jìn)行，導(dǎo)管底端應(yīng)始終埋入混凝土中2m～6m。

3.3 后注漿施工工藝

（1）漿液。漿液采用P.O32.5 的普通硅酸鹽水泥與清水拌制成水泥漿液，水灰比為0.55。初凝時(shí)間不得早于45min，終凝時(shí)間不得遲于10h。

（2）開環(huán)。在注漿之前，為了確保整體注漿線路的通暢，應(yīng)該先用壓力清水進(jìn)行開塞處理，開塞的時(shí)機(jī)應(yīng)嚴(yán)格控制在3天～7天，利用高壓水沖開出漿口的管閥密封裝置。而開塞處理需選擇逐步升壓法，如果壓力呈現(xiàn)出聚降，就會(huì)突然增多流量，表示已經(jīng)開通了通道，應(yīng)立即進(jìn)行停機(jī)處理，避免地下無(wú)法控制的進(jìn)入更多的水。

（3）注漿。成樁7天后，開始注漿。注漿應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，壓力采用由小到大逐級(jí)增加的原則。

（4）施工要點(diǎn)及要求。①注漿管埋設(shè)。本次工程選擇了樁端注漿。注漿管利用Φ25mm管壁厚度的焊接鋼管，實(shí)現(xiàn)管閥與注漿管焊接的連接性。注漿管伴隨鋼筋籠共同沉入到鉆孔中，一邊下放鋼筋籠，一邊進(jìn)行注漿管的加長(zhǎng)，注漿管和鋼筋籠內(nèi)側(cè)緊密相連，應(yīng)該采用鋼絲在適當(dāng)?shù)奈恢脤?shí)施牢固的固定，注漿管需要沿著鋼筋籠圓周實(shí)現(xiàn)對(duì)稱設(shè)置，本次工程的注漿管數(shù)量應(yīng)該控制在2根。為了確保管閥順利進(jìn)入樁底的持力層內(nèi)部，管閥需要比引領(lǐng)壓漿管鋼筋籠底端高出300mm，為了確保管閥進(jìn)入土層的長(zhǎng)度滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。在實(shí)際的安裝中，應(yīng)嚴(yán)格控制鋼筋的安裝，禁止其出現(xiàn)彎曲，注漿管與鋼筋籠加勁箍、螺栓箍焊接或者綁扎固定。注漿管通過鋼套管的利用實(shí)現(xiàn)良好的連接，而在具體的連接中應(yīng)保障密封性和牢固性，避免漏水問題的出現(xiàn)，上端通過絲堵的利用進(jìn)行口的封堵，避免雜物進(jìn)入管中，導(dǎo)致注漿管發(fā)生堵塞。在進(jìn)行鋼筋籠的吊放操作中，應(yīng)加強(qiáng)鋼筋籠的緩慢放低，防止其出現(xiàn)墩籠、扭籠、撞籠等相關(guān)情況，在其和樁底互相接近時(shí)，嚴(yán)禁鋼筋籠發(fā)生扭動(dòng)的現(xiàn)象，避免管閥入土層過程中遭受嚴(yán)重破壞。②水泥漿配置。水泥漿根據(jù)配比進(jìn)行攪拌，攪拌的時(shí)間應(yīng)高于3min，禁止?jié){液中包含水泥結(jié)石、水泥等各種雜物。在順利攪拌完成水泥漿之后，利用過濾放入儲(chǔ)漿桶，而儲(chǔ)漿桶中的水泥漿還要不停地進(jìn)行攪拌處理。③注漿。在注漿作業(yè)開展以前，需重視注漿試驗(yàn)的順利進(jìn)行，提高漿液水灰比、注漿壓力、注漿量等各類工藝參數(shù)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化調(diào)整，確保工藝參數(shù)的精準(zhǔn)性。在進(jìn)行注漿操作的過程中，在單位時(shí)間內(nèi)需嚴(yán)格控制水泥漿的注入量和注漿壓力。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過實(shí)際的施工以及經(jīng)檢測(cè)得到的數(shù)據(jù)對(duì)比，我們可以看到：灌注樁后注漿技術(shù)能夠消除樁端軟弱層，并在樁端形成擴(kuò)大頭，增強(qiáng)了樁端阻力；同時(shí)，有一部分漿液沿著樁-土接觸面上升到一定范圍，樁與樁周土的黏結(jié)力得到提高，即樁側(cè)摩阻力得到提高，從而使鉆孔灌注樁單樁承載力得以提高、沉降量減少。同時(shí)灌注樁的承載狀態(tài)也由摩擦樁向摩擦端承樁轉(zhuǎn)化。