鉆孔灌注樁后壓漿技術探究

周軍

（浙江省建筑科學研究院嘉興分院，浙江 嘉興 314033）

1 前言

近年來，鋼筋混凝土灌注樁在各類建筑工程中的應用越來越廣泛，但由于鉆孔灌注樁施工過程中泥漿護壁及清孔不徹底，常在樁周及樁底形成軟弱層，使得鉆孔灌注樁摩擦力及端阻力不能有效地發(fā)揮，造成鉆孔灌注樁承載力偏低，樁材沒有充分利用。國內外的試驗研究和工程實踐表明，對鉆孔樁進行后壓力灌漿加固，能夠有效地提高樁的承載力。我國自20世紀80年代起，先后由中國建筑科學研究院地基所、西南交通大學巖土工程研究所等科研單位對此項工藝進行了試驗和推廣，形成了各自的特點，并取得了顯著的效益。

2 采用樁基后注漿新工藝的目的和機理

2.1 采用樁基后注漿新工藝的目的

2.1.1 提高單樁垂直承載力：鉆孔灌注樁由于泥漿護壁對樁側摩阻的減少作用及樁端沉渣對樁端承載力的影響等，而導致鉆孔灌注樁承載力下降，采用鉆孔灌注樁后注漿，使水泥漿液與樁端沉渣、樁端土體形成水泥土擴大頭，提高了樁端承載力；水泥漿液沿樁身上返，沖刷泥皮混合及向樁側土體滲透成密實體，從而提高了樁側摩阻力。

2.1.2 提高經濟效益：由于單樁承載力提高了，樁長可以減短，樁數(shù)可以減少，節(jié)省投資。

2.1.3 提高質量：實施壓力注漿消除了孔壁泥皮厚及樁底沉渣的隱患，提高了鉆孔灌注樁質量的穩(wěn)定性。

2.1.4 進行科學實驗：為注漿新工藝積累數(shù)據、經驗，為以后定性分析注漿工藝打下基礎。

2.2 樁基后注漿的機理

樁體凝結后，通過預埋于樁內的注漿管，對樁端進行高壓噴漿，高壓水泥漿液射流切割、劈裂、擠壓和滲入樁端沉渣和土體中，日后固結成一個強度高的水泥土擴大頭，大大提高了樁的端承力。同時高壓水泥漿液沿樁身上返一定高度，并對泥皮及土體也進行劈裂、擠壓和滲入作用，使樁和樁周土更為牢固的結合在一起，從而也提高了樁的側摩阻力。

3 工程實例

3.1 工程概況

某綜合樓工程，其中主樓27層，裙房4層，地下1層。其樁基采用鉆孔灌注樁，直徑有600mm、700mm和800mm三種，樁長43m左右，以42m深卵石層為持力層，樁端進入該層深度約30mm。

3.2 樁底后注漿施工工藝流程

樁底后注漿施工工藝流程為：注漿管制作一樁成孔 注漿管固定在鋼筋籠上一起吊放埋設一灌注樁身混凝土一注漿管注水開塞一水泥漿配置一注漿。漿管制作：注漿管一般采用2根直徑32mm的焊管，各段焊管之間用鋼套管(10mm長)電焊聯(lián)接；鋼管底部封死，鋼管底端20cm范圍內梅花型布置直徑5～8mm的鉆孔不少于12個，外用防水膠帶多層密封。注漿管上端套外絲及預留外接頭，并用堵頭封死；安放之前應清除管內雜物，以防堵塞注漿孔。鋼管長度按孔深尺寸+0.3m制作。安放注漿管：安放時將2根鋼管對稱布置在鋼筋籠兩內側，并用鐵絲固定，隨鋼筋籠同步安放，注漿管底必須下到樁底。注漿管下端要比鋼筋籠低20cm，注漿管上端高出地面10cm。注漿管開塞：成樁2-3d即混凝土完成終凝前后，用高壓泵壓送清水沖洗注漿管道，開塞壓力一般在0.1-3.0MPa。

安裝孔口裝置和輸漿管：注漿管上部安裝進漿閥和耐高壓管路，連接GJB-A型或SGB-10型三柱塞高壓注漿泵，該泵額定工作壓力10MPa，流量為 64-100L/min。

高壓注漿：用高壓注漿泵壓注水泥漿，注漿前混凝土樁養(yǎng)護期不少于14d(混凝土強度達到80%以上)；漿液水灰比在注漿過程中可由稀逐漸變濃，以保證注漿效果。

注漿記錄：注漿過程中，要記錄樁號、樁徑、成樁時間、壓漿時間、壓水壓力、開始注漿時間、注漿壓力、終止壓力、水灰比、注漿量、終止時間等。

3.3 樁底后注漿的技術參數(shù)及要求

水泥漿水灰比：一般用素水泥漿，水泥用32.5# 普通硅酸鹽水泥漿液，水灰比(重量)為 0.5：1；開始時為避免注漿管堵塞，水灰比可提高些(2：1)，在注漿中間階段可穩(wěn)定在0.5：1。注漿壓力：注漿壓力的確定要考慮三方面的因素：①最終注漿壓力要小于樁身上抬的摩擦阻力；②最終注漿壓力要確保樁端的樁身混凝土不破壞；③最終注漿壓力要使注漿量保證達到設計要求形成的樁端增強體。本工程注漿初始和終止階段壓力控制在3MPa，中間階段壓力控制在2MPa。注漿量：每根樁的注漿量Q可由下面的經驗公式進行計算：

Q=KLF

式中：K一綜合影響系數(shù)(孔淺地層松散時取1.5；孔深地層密實時取1.0)；

L-注漿高度 (較大樁取2.0m，較小樁取5.0m)；

F-樁截面面積。

合理的注漿量受樁端和樁側土層類別、滲透系數(shù)、樁徑、樁長、承載力增幅、沉渣厚度等的影響。

本工程實際注漿量以現(xiàn)場試注為依據，直徑600mm者的水泥用量1.6t；直徑700mm者的水泥用量1.8t；直徑800mm者的水泥用量2.0t。

本工程注漿終止標準以注漿量為主，并參考注漿壓力的大小；如果水泥漿向另一注漿管外溢，并且注漿壓力超過3MPa，則說明已注滿。

3.4 注漿時間選擇

因后注漿是通過高壓實現(xiàn)的，故要求樁身具有一定的強度，注漿時間不能太早；但太晚也會因樁周護壁泥皮硬化造成注漿困難，影響漿液向上泛漿擠入樁周土體，從而導致漿液向遠處流失而達不到最佳注漿效果。樁底后注漿的最佳時間一般選擇在成樁后10-20d內，本工程選在成樁后20d。

4 施工中的經驗和思考

4.1 注漿管安裝不到位，導致注漿效果降低

4.1.1 原因：成孔結束后孔深及注漿管安裝時丈量不準確。注漿管插入土中太短，影響注漿效果，注漿管可能埋入混凝土中，從而導致注漿失敗。

4.1.2 措施：成孔結束后由技術人員精確計算孔深，再根據孔深安裝注漿管。

4.2 注漿管路不通

4.2.1 原因：注漿外套管連接時密封不嚴密；地面注漿口未封堵；注漿器止水膠帶密封不嚴密；未邊下注漿管邊向管內注入自來水，導致孔內泥漿水受到高壓水頭壓力進入管內。

4.2.2 措施：注漿管連接處應確保其緊密；注漿管頂部露出地面0.2m，必須用堵頭封堵；必須邊下注漿管邊向管內注入自來水。

4.3 混凝土終凝后，開環(huán)較遲

4.3.1 原因：成樁結束時間計算錯誤。

4.3.2 措施：嚴格計算每根樁開環(huán)預壓水的時間。

4.4 開環(huán)預壓水過多，造成注漿時漿量達不到要求

4.4.1 原因：開環(huán)預壓水過多。

4.4.2 措施：嚴格計算每根樁開環(huán)預壓水控制在15L，確認注漿管路已暢通。

4.5 注漿管路不通，注漿失效

4.5.1 原因：注漿管埋人混凝土中。注漿管內有水泥漿水。

4.5.2 措施：只有一根注漿管可以注漿，則將全部水泥用量(2000kg)都通過這一根注漿管注入樁底。

4.6 注漿時發(fā)生串孔現(xiàn)象

4.6.1 原因：注漿時剛好另一根鄰樁鉆至孔底，由于初壓時壓力較大，產生串孔現(xiàn)象；或注漿時剛好另一根鄰樁在開環(huán)預壓水，由于壓力大，或地層原因，漿量在鄰樁注漿器邊凝固，造成鄰樁注漿失效。

4.6.2 措施：注漿樁位與正在施工的鉆孔灌注樁位的間距大于2個樁間距；注漿施工前，注意鄰樁施工的步驟，避免串孔現(xiàn)象發(fā)生；合理選用注漿壓力 (開環(huán)或初壓時控制在2.0MPa以內)；注漿時鄰樁地面注漿管口必須封堵嚴密。

5 結語

后壓漿是一種較新的鉆孔灌注樁基礎處理技術，理論和實踐都已充分證明，樁端壓漿通過滲透、劈裂、擠密作用，使樁端持力層在一定范圍內形成漿液和土的結石體，從而改善持力層的物理力學性能，恢復和提高樁端土的強度，對于大范圍樁端壓漿，由于相鄰樁加固的相互作用形成一個近似深部大底板的承載體，使持力層整體強度得到充分發(fā)揮。鉆孔灌注樁后壓漿工藝必將在工程中得到越來越多的應用，成為鉆孔灌注樁不可缺少的配套工藝。

[1]龔維明，鄒小平.鉆孔灌注樁底壓漿設計施工分析.

[2]《灌注樁后壓漿技術規(guī)程》(Q/JY14-1999)