在灌注樁樁端壓力注漿工程實踐中的幾點認識

李 軍

中材建設有限公司，北京 100176

0 引言

樁端壓力注漿工藝是在灌注樁成樁后，通過預埋在樁身的注漿管，利用高壓設備，將水泥漿等能固化的漿液，經樁端的預留壓力注漿裝置均勻的注入樁端地層，達到提高樁的承載力以及減少樁基的沉降量的目的。視漿液特性、地層特性和注漿參數等影響因素的不同，高壓漿液對樁端土層、中風化與強風化基巖、樁端虛土及樁側土層起到滲透、填充、置換、劈裂、壓密及固結等多種形式的組合作用，從而改善樁附近土層的物理力學性能以及樁土之間的作用效能。本文結合自身工程實踐，主要就樁端壓力注漿工藝的機理以及在灌注樁工程中的應用做一論述，對樁端壓力注漿施工工藝的施工控制要點做一總結。

1 樁端壓力注漿提高樁承載力的機理

1）在細粒土（粘性土、粉土、粉砂、細砂）的樁端持力層中注漿時，如果漿液壓力超過土體劈裂壓力，則土體產生水力劈裂，單一介質土體被網狀漿液固結體分割加筋成復合土體，它能有效地傳遞和分擔荷載，從而提高樁端阻力。

2）在粗粒土（孔隙較大的中砂、粗砂、卵石、礫石）的樁端持力層中注漿時，漿液主要通過滲透、擠密、填充及固結作用，大幅度的提高持力層擾動面及持力層的強度和變形特性，并形成擴大頭，增大樁端受力面積，提高樁端阻力值。

3）樁端虛土與注入的漿液發生物理化學反應，形成一個穩固的結石體，提高樁端阻力值。

4）在中風化基巖等非滲透性的樁端持力層中注漿時，壓力漿液只能滲透填充到沉渣空隙中，使樁底虛渣形成固結體，提高樁底擾動層的變形性能，控制樁端沉降量。

5）對于泥漿護壁灌注樁，注入樁端的漿液，在壓力作用下在樁端以上一定高度范圍內沿著樁土間泥皮上滲，加固泥皮，提高樁側摩阻力；對于干作業灌注樁，壓力漿液在樁端以上一定高度范圍內，沿樁周土層上滲，提高樁側摩阻力。

2 樁端壓力注漿的現場工程實踐及其效果分析

2.1 樁端壓力注漿現場工程技術實踐

在中材建設有限公司承建的四川都江堰拉法基水泥廠樁基工程中，采用人工挖孔樁樁底后壓漿技術。既有直徑超過1.8m的大直徑樁，又有直徑小于1.0m的小直徑樁，設計樁型為端承樁。樁底持力層為中密粉質粘土卵石層。測樁結果顯示，單樁極限承載力提高比例在25%～40%之間。

在中材建設有限公司承建的另一個項目，蘇州金貓水泥廠樁基工程中，采用泥漿護壁鉆孔灌注樁樁底后壓漿技術。設計樁型為端承摩擦樁，樁底持力層為粉砂層，樁側摩阻力起主導作用。測樁結果顯示，單樁極限承載力提高比例在15%～28%之間。

對樁端壓力注漿提高單樁承載力的比例，有很多種說法。根據作者接觸的現場工程技術實踐，從非試驗性和實際施工效果的角度考慮，影響樁端壓力注漿效果的好壞有以下一些因素：

1）注漿工藝及參數選擇

具體施工時，要根據現場工程地質條件及單樁承載力要求合理選擇注漿工藝和注漿工藝參數。控制好注漿壓力、注漿量及注漿速度是樁端壓力注漿施工優劣或成敗的關鍵。

選擇注漿工藝時，主要應考慮以下因素

（1）樁端持力層工程地質特性

當樁端持力層為粗粒土時，選擇開式注漿或閉式注漿均可，但閉式注漿工藝復雜、成本較高、施工控制難度較高。因此，當樁端持力層為粗粒土而設計又無特殊要求時，現場施工一般均選擇開式注漿工藝。

當樁端持力層為細粒土時，因開式注漿工藝對細粒土的注漿效果較差，因此，從理論上說，選擇閉式注漿工藝為宜。但由于閉式注漿現場施工效果控制難度較大，在現場工程實踐中的實際施工效果也不是很理想，因為達不到很好的技術經濟效果，所以實際施工時也很少采用。

（2）技術經濟效果

現場工程技術實踐與工程技術科研試驗最大的區別就在于技術經濟效果的不同。

選擇注漿參數時，重點應考慮以下問題：

①對于閉式注漿，需控制好注漿壓力、及樁頂上抬量，其中注漿壓力為主要控制指標；

②對于開式注漿，需控制好注漿量、注漿壓力及注漿速度；

當樁端為松散的卵、礫石層時，主要控制指標為注漿量，注漿壓力不能過大，僅做為參考指標；

當樁端為中密以上的卵、礫石層時，注漿壓力應適當加大；

當樁端為中密以上的砂石層及粘性土層時，注漿壓力為主控指標，注漿量為重要指標。

③為最大限度提高注漿的有效性、控制返漿量，注漿泵流量宜小不宜大，注漿速度宜慢不宜快。要遵循“先快速高壓，后慢速恒壓”的基本原則；

④無特殊情況發生，一般應以穩定壓力作為終止壓力，穩壓時間的控制是使樁端壓力注漿達到設計要求的基本保證。做好現場試壓工作是正確選取壓漿參數的一個有效途徑。

2）壓漿管路埋設

在現場施工時，這是一個看似簡單而又經常出問題的一個環節，但處理不好會導致壓漿無法進行。

（1）壓漿效果分析

通過上述2個項目的工程實踐，可以看出：

①采用樁端壓力注漿時，端承樁的單樁承載力提高幅度要比摩擦樁的提高幅度大；

②小直徑樁的單樁承載力提高幅度要比大直徑樁的提高幅度大。

這說明在制定壓漿方案時，要根據具體樁型的不同，因地制宜的制定相應的的壓漿方案非常重要，要把壓漿的側重點放在提供主要承載力的部位，才能達到最好的技術經濟效果。

3 樁端壓力注漿施工要點

1）預埋注漿管的連接部位應嚴格密封，以防沖洗液、水泥漿等侵入管內；

2）對于泥漿護壁灌注樁，每下完一節鋼筋籠后，必須在注漿管內注水檢查其密封性；注漿管入孔后，需立即向管內注滿清水并在上口立即擰上堵頭，然后將其上端固定，以防在灌注砼時發生上浮；

3）注漿前要仔細檢查注漿施工機具，此后應先試壓清水，等注漿管道通暢后再壓注水泥漿液；

4）在注漿過程中，若發生不正常現象（如注漿泵壓力表數值越來越高、地面冒漿及地下竄漿等），應暫停注漿，查明原因后再繼續注漿；

5）注漿完畢后必須立即將注漿管擰上堵頭，以防回漿，降低注漿效果。

4 樁端壓力注漿優缺點

4.1 優點

1）大幅度提高樁的承載力，技術經濟效果顯著。在現場施工條件下，平均可提高單樁承載力20%～40%；

2）采用樁端壓力注漿工藝，可改變樁端虛土（包括孔底擾動土、孔底沉淀土、孔口回落土等）組成結構及變形特性；

3）適應性廣，施工方法靈活，注漿設備簡單，便于推廣。

4.2 缺點

1）需認真施工，嚴格現場施工過程控制，不然會造成壓漿失敗；

2）壓力注漿必須在樁身砼強度達到7天強度后方可進行，增加了施工周期。但如果樁數較多，則可采取合理的流水作業以縮短施工周期。

5 結論

樁端壓力注漿是一種有效的提高灌注樁單樁承載力的方法，再加上充分利用樁端擴大頭效應，可以降低工程造價30%以上，只要現場工程地質條件適合，設計者和施工者都應充分利用這一施工工藝。

[1]張忠苗,等著.灌注樁后注漿技術及工程應用[M].中國建筑工業出版社.

[2]鄧敬森,等著.原位化學灌漿加固概論[M].中國水利水電出版社.

[3]史佩棟主編.樁基工程手冊.人民交通出版社.