灌注樁樁端后壓漿技術在地基加固工程中的應用

摘要：介紹了灌注樁樁端后壓漿的原理，施工流程、工藝流程及注意事項，分析了樁端壓力注漿提高單樁承載力的機理。以工程實例說明，樁端后壓漿技術對問題樁補強可行，效果顯著。

關鍵詞：灌注樁 樁端后壓漿 注漿 注意事項 應對措施

鉆（沖）孔灌注樁作為高層建筑的主要樁型，因其承載力高、無擠土、無振動、、適應性強等優點，已得到廣泛應用。然而這類樁因施工工藝的關系在施工過程中會對樁周及樁端土層的擾動，會在一定程度上降低了土體自身的強度。同時清孔時，無論怎樣清孔，孔底都或多或少會留有沉渣；在初灌時，混凝土從細長的導管落下，因落差太大，有水造成樁底部的混凝土離析形成“虛尖”、“干渣石”；孔壁的泥皮阻礙了壁摩阻力和樁端承載力。因此我國設計和施工人員經過多年的探索和實踐，總結了一套對灌注樁進行樁端后壓漿加固處理工藝，以達到提高灌注樁的承載力、減少沉降量、防止樁出現工程事故，并且對已經出現事故的樁能有效進行處理。

1、樁端后壓漿的適用范圍

樁端的壓力注漿適用于各種土層但從工程實例和實驗的結果來看，對持力層為碎石層、裂隙大的碎塊狀強風化層、粗砂礪（卵）層，經樁端注漿后，對樁的承載力提高的幅度最大。其次對于持力層為粉砂——中細砂層也適合用注漿來提高其承載力。我省閩江中下游及部分沿海地區由于受地質條件所限，采用殘積土、粘性土作為樁端的持力層。經過高壓注漿后，對單樁的承載力也有一定的提高。

2、樁端后壓漿的原理及單樁承載力提高與樁身加固機理

2.1樁端后壓漿技術是在灌注樁樁身混凝土強度滿足要求后用注漿泵將水泥與其他材料混合的漿液或純水泥漿通過注漿鋼管壓入樁端的持力層中。通過漿液滲透、凝固對樁端持力層進行擠出、固結，使得原本松散的沉渣、碎石、土粒和裂隙膠結成一個高強度的結合體。水泥漿液在壓力作用下由樁端在碎石層（或其他持力層）的孔隙里向四周擴散，對于單樁區域，向四周擴散相當于增加了端部的直徑。向下擴散相當于增加了樁長。對于群樁區域，所有的漿液連成一片，使得碎石層（或其他持力層）成為一個整體，從而使原來不滿足的持力層，滿足結構的承載力要求。

2.2在持續高壓注漿的作用下，漿液從樁端沿樁側向上和向下滲透充填和擠壓，同時也橫向向樁側周圍土層內滲透充填和擠壓，這樣一方面可以擠壓密實由于成孔時受到的泥漿浸泡而軟化的樁壁土，另一方面水泥混合漿液通過滲透、辟裂、充填、擠密和膠結作用，對樁周泥皮置換和空隙充填，使樁側摩阻力大幅增加；漿液繼續與樁側壁土體固化膠結，在樁周形成脈狀漿液結石體，如同樹根植入土中，改變了樁側土體的物理力學性能，提高了樁側土體強度，進一步提高了樁側的摩阻力，提高了單樁的承載力。

2.3漿液在高壓作用下還將充填由于灌注樁混凝土離析形成的“空洞”、“虛尖”、“干渣石”等不利的間隙和孔隙，增加了樁端、樁身混凝土強度，提高了樁端承載力。

3、施工流程

樁端后壓漿施工流程一般可分為兩種情況進行：一種是在設計中已考慮樁端的壓力注漿，在施工過程中就進行預埋管的設置。另一種是原設計沒有考慮設計樁端的壓力注漿，但在檢測的過程中發現樁的承載力等各種指標未達到設計要求，要對樁進行處理加固。整個施工的流程如下：

設計（或設計加固方案）→預埋管（或人工造孔）→壓水試驗（清洗泥渣）→注漿施工→檢測→竣工

以上施工流程若檢測不合格時，要重新從以上流程的第二步開始，重新進行，直至整個壓力漿的完工。

4、樁端后注漿工程實例及施工工藝

實例：對不合格的工程樁進行加固補強.

某綜合樓，地上24層，地下2層，建筑總高度79.5m，樁基采用大直徑鉆孔灌注樁。最大樁徑為1200mm，樁長20-30m。樁端持力層設計為⑩中風化花崗巖。設計要求單樁豎向承載力極限值12400kN。施工結束后，按規范要求抽查了3根工程樁進行靜載試驗，發現C-44號樁承載力達不到設計要求（結果見圖1）。經鉆孔取芯檢測發現該樁樁底沉渣厚度過大，不能滿足設計要求。為確保樁基穩定，經研究決定對C-44號工程樁及所有問題樁進行樁端壓力注漿加固處理。

4.1人工造孔埋管

首先在需要加固補強的灌注樁樁身混凝土上鉆孔并將兩根DN25的注漿管埋入到灌注樁樁端。

4.2注漿管的制作

注漿管采用直徑為25mm的黑鋼管制作，接頭采用絲扣連接，兩端采用絲堵封嚴。注漿管在最下部20cm處制作成壓漿噴頭（俗稱花管），該部分可采用鉆頭均勻鉆出4排（每排4個），間距3cm，直徑3mm的注漿孔作為注漿噴頭。用圖釘將注漿孔堵嚴，外套同直徑的自行車內胎，并在兩端用膠帶封嚴，這樣注漿噴頭就形成了一個簡易的單向裝置。當注漿時注漿管中壓力將車胎迸裂，圖釘彈出，水泥漿通過注漿孔和圖釘的孔隙壓入持力層中。

4.3注漿材料

注漿材料可為純水泥漿或水泥與其他材料混合的漿液，本工程的注漿材料為添加了其他材料的水泥混合漿液。其配方和用量為：每50kg42.5R普通硅酸鹽水泥，摻加5kg的活性硅粉和5kg的U型發泡劑（因活性硅粉具有微收縮性，故需添加一定量的膨脹劑），然后按1:1的水灰比制成混合水泥漿液進行備用注漿，注漿時壓力控制在4-8Mpa，注漿量一般控制在2-4T左右。

其施工過程如下：

設計加固方案→人工造孔埋管→清洗泥渣→注漿施工→檢測→竣工

以上施工流程若檢測不合格時，要重新從以上流程第二步開始，重新進行，直至整個壓力注漿完工。

高壓注漿完成14天后，重新進行靜載試驗（結果見圖1）從荷載-沉降的曲線可知，進行樁端注漿后的樁基極限承載力大大提高，滿足設計要求。

5、注漿過程應注意的事項及應對措施

5.1噴頭堵塞

當注漿泵壓力已達到10Mpa以上，仍然打不開壓漿噴頭，說明噴頭部位已經堵塞損壞，不可強行增加壓力，可在另一根管中補足壓漿數量。

5.2出現冒漿

注漿時常常會發生水泥漿液沿著樁側或其它部位冒漿的現象，若水泥漿液是在其他樁或者地面上冒出，說明樁底已經飽和，可以停止壓漿；若從本樁側壁冒漿且壓漿量較少，可將該壓漿管用清水或用壓力沖洗干凈，等到第2天上次壓入的水泥漿液終凝固化，堵塞冒漿的毛細孔道時再重新壓漿。

5.3群樁施壓要點

注漿時最好以承臺為單位，整個承臺的群樁一次性注漿到位。注漿時一般先進行周圍樁施工，形成一個封閉圈，再進行中間樁位施工，這樣能保證中間樁位的壓漿質量。若出現個別樁壓注漿量達不到設計要求，可視情況加大鄰近的壓漿量作為補充。

6、結語

6.1 通過對灌注樁進行樁端壓力注漿處里后，可顯著改變了灌注樁的樁側摩阻力和樁端的持力層結構，有效的提高了單樁承載力，提高了生產率，節約了建設資金。

6.2 工程實例表明，對不合格的問題灌注樁進行樁端壓力注漿補強方法可行，效果顯著。

6.3 雖然樁端壓力注漿可以大幅提高樁基承載力，但由于不同的工程，地質條件具有很大的差異，不可能有相同的注漿參數，只能參考相似工程的結果。加上國家規范及地方規程均未對此作出具體規定。因此在設計中直接通過樁端的壓力注漿來提高樁的承載力的做法還不常見，更多的是把樁端的壓力注漿作為一種輔助的方法和處理問題樁的一種有效方法。

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