鉆孔灌注樁后注漿技術(shù)實踐及其效果分析

潘宏雨，孫 芳

（鄭州工業(yè)貿(mào)易學校，河南鄭州 450007）

鉆孔灌注樁后注漿技術(shù)實踐及其效果分析

潘宏雨，孫 芳

（鄭州工業(yè)貿(mào)易學校，河南鄭州 450007）

介紹了鄭州廣發(fā)花園二期·格林融熙國際大廈鉆孔灌注樁后注漿的施工工藝及單樁靜載試驗結(jié)果;并通過該工程鉆孔灌注樁后注漿施工的經(jīng)濟效益分析，闡明了后壓漿技術(shù)是提高鉆孔灌注樁單樁承載力的一項有效措施，具有良好的技術(shù)經(jīng)濟效益。

鉆孔灌注樁;后注漿;單樁承載力;經(jīng)濟效益

隨著城市建設(shè)的發(fā)展，高層建筑物的增高、增多，基礎(chǔ)設(shè)施所要求的規(guī)模和單樁承載力亦越來越大。后壓漿施工技術(shù)在鉆孔灌注樁的應(yīng)用滿足了高層建筑物的承載力要求，在各行各業(yè)的基礎(chǔ)工程建設(shè)中發(fā)揮了重要作用，得到了廣泛迅速的發(fā)展。鄭州廣發(fā)花園二期·格林融熙國際大廈樁基工程就采用了鉆孔灌注樁后注漿技術(shù)，取得了良好的技術(shù)和經(jīng)濟效益。

1 工程概況

廣發(fā)花園二期·格林融熙國際大廈位于鄭州市經(jīng)三路與廣電南路交叉口東南角。主樓地上30層，地下2層，高97.5 m，框剪結(jié)構(gòu)，平面呈Z字形;裙樓地上5層，地下2層，高22.5 m，框架結(jié)構(gòu);周邊地下車庫為地下2層，框架結(jié)構(gòu)。總建筑面積約117萬m3。工程重要性等級為一級，建筑抗震設(shè)防類型為丙類。

工程場地80 m勘探深度范圍內(nèi)，地層由第四系全新統(tǒng)和上、中更新統(tǒng)地層構(gòu)成，根據(jù)其物理力學性質(zhì)及工程地質(zhì)特性分為18個地質(zhì)單元層。其中，樁基所處的持力層和下臥層地層特征如下:

（10）中砂層（Qal+pl4-1），灰色 ～ 灰黃色，飽和，密實，層底埋深25.5～27.0 m，平均層厚8.93 m;

（11）粉質(zhì)粘土層（Qal3），褐黃色，夾灰色斑紋，硬塑，層底埋深31.5～32.5 m，平均層厚5.48 m;

（12）粉砂夾粉土層（Qal3），以粉砂為主，間續(xù)分布薄層粉土，粉砂呈褐黃色，飽和，密實，層底埋深36.0～36.5 m，平均層厚4.43 m;

（13）粉質(zhì)粘土層（Qal3），黃褐色 ～ 棕黃色，硬塑，局部輕微膠結(jié)，層底埋深41.9～42.6 m，平均層厚5.91 m。

經(jīng)分析計算論證，主樓采用后壓漿鉆孔灌注樁，方案設(shè)計樁徑0.6 m，抗拔樁樁頂標高為-11.5 m，樁長17 m;抗壓樁樁頂標高為-11.9 m，樁長28 m。樁基設(shè)計參數(shù)見表1。

表1 樁基設(shè)計參數(shù)

2 鉆孔灌注樁后壓漿作用機理

鉆孔灌注樁后注漿技術(shù)是對樁身混凝土強度已達70%的半成品樁，通過預(yù)埋在樁身的注漿管，向預(yù)定的樁端或樁側(cè)土層采用高壓泵壓入水泥漿的方法，屬于劈裂注漿與滲透注漿相結(jié)合。如注漿區(qū)在樁底，則漿液首先在樁底沉渣區(qū)劈裂和滲透，使沉渣及樁端附近土體密實，產(chǎn)生“擴底樁”效應(yīng);如注漿區(qū)在樁側(cè)某部位，則該部位也同樣出現(xiàn)“擴徑”，產(chǎn)生“枝節(jié)樁”的效應(yīng)。從而增大樁的側(cè)摩阻力和端阻力，大幅度地提高單樁的承載力。

3 后壓漿鉆孔灌注樁施工工藝

根據(jù)工程地層情況和技術(shù)要求，本工程采用潛水鉆機成孔，泵吸反循環(huán)法洗孔、排渣、自流回灌式循環(huán)系統(tǒng)，水下灌注混凝土成樁。

（1）壓漿管的設(shè)置及定位。每根樁設(shè)置4根直徑為25 mm的焊接鋼管為注漿管，其中2根為樁側(cè)注漿用，距鋼筋籠底9 m，對稱固定于鋼筋籠內(nèi)側(cè)。

（2）壓漿用水泥為普通42.5水泥;水灰比0.5～0.65;壓漿終止壓力為2.5～3 MPa，穩(wěn)定3～10 min。

（4）工藝流程如圖1所示。

圖1 后注漿工藝流程圖

4 后壓漿施工質(zhì)量保證措施

為確保工程樁的壓漿質(zhì)量，本工程施工過程中采取了如下質(zhì)量保證措施:

（1）采用單向閥噴頭孔底注漿器和環(huán)形膠閥樁側(cè)注漿器保證注漿有效進行，砼灌注前注漿管已埋深60 cm，以確保注漿閥順利打開;

（2）注漿過程采用控制單樁水泥用量和注漿壓力的雙控措施，確保注漿質(zhì)量;

（3）采用樁端與樁側(cè)綜合注漿法，既保證了樁底注漿效果又提高了樁摩阻力，單樁總承載力可比同規(guī)格普通鉆孔灌注樁提高30%以上;

（4）終止注漿條件:注漿總量達到設(shè)計值的75%，且注漿壓力超過設(shè)計值，否則應(yīng)繼續(xù)注漿;

（5）注漿終止后必須進行憋壓，持續(xù)至壓力自然消失;

（6）注漿作業(yè)與成孔作業(yè)點的距離不宜小于8 m。

5 后壓漿鉆孔灌注樁效果

5.1 單樁豎向抗壓靜載試驗結(jié)果

共抽測6根樁進行單樁豎向抗壓承載力試驗，結(jié)果見表2。

表2 單樁豎向抗壓靜載試驗結(jié)果

根據(jù)受檢樁單樁豎向抗壓靜載荷試驗結(jié)果，本工程單樁豎向抗壓承載力特征值Ra=2500 kN，滿足設(shè)計要求。

5.2 單樁豎向抗拔靜載試驗結(jié)果

共抽測3根樁進行單樁豎向抗拔承載力試驗，結(jié)果見表3。

表3 單樁豎向抗拔靜載試驗結(jié)果

根據(jù)受檢樁單樁豎向抗拔靜載荷試驗結(jié)果，本工程單樁豎向抗拔承載力特征值Ra=750 kN，滿足設(shè)計要求。

5.3 樁身完整性檢測結(jié)果

采用低應(yīng)變反射波法對樁身完整性的類別進行判斷，其結(jié)果為:工程總樁數(shù)688根，共抽檢207根。其中Ⅰ類樁202根，Ⅱ類樁5根，未發(fā)現(xiàn)Ⅲ類和Ⅳ類樁。

6 后注漿法技術(shù)經(jīng)濟效益分析

本工程使用后注漿法處理樁基后，經(jīng)分析對比，其主要技術(shù)經(jīng)濟效益體現(xiàn)在以下幾個方面。

（1）后注漿法是提高鉆孔灌注樁垂直承載力、減小承載力離散性及減小沉降量的一項有效措施。

（2）注漿后單樁垂直承載力的提高幅度與樁底和樁側(cè)土層性質(zhì)有著密切的關(guān)系，可使嵌巖樁改變成非嵌巖樁，從而節(jié)省施工費用，產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟效益。統(tǒng)計資料表明，在北京地區(qū)，10 m左右的短柱，當樁底進入中粗砂及礫石層時，采用樁底注漿工藝后，其單樁垂直承載力可提高70% ～200%;福建地區(qū)樁底進入砂層的60 m長樁，在樁底注漿后承載力可提高80%～90%;天津地區(qū)樁底進入粉細砂層的40～60 m中長樁，在樁底注漿后承載力可提高20%～40%;鄭州地區(qū)樁端進入細砂層的中長樁，樁端、樁側(cè)復(fù)式注漿后承載力可提高50%～70%。所以，對于基巖埋藏較深、松散層較厚的地區(qū)，施工鉆孔灌注樁時，在砂卵礫石層區(qū)，采用樁底注漿工藝，可產(chǎn)生較大的經(jīng)濟效益。本工程地處黃河沖積平原，樁基持力層選擇在較厚的⑩瑠層中砂層。試驗表明，后注漿后單樁垂直承載力提高幅度越大，樁底進入砂層越深，后注漿效果越佳。

表4 后壓漿灌注樁與普通灌注樁經(jīng)濟效益分析對比

由表4可看出，當后壓漿灌注樁的單樁極限承載力特征值提高到30% ～60%的時候，工程總造價可以比普通灌注樁節(jié)約18%～45%。充分說明后壓漿灌注樁的經(jīng)濟效益也是可觀的。

7 幾點體會

在實際施工中，為保證后壓漿法加固樁基的效果，應(yīng)注意以下4個方面的問題。

（1）后壓漿技術(shù)有其地層適應(yīng)范圍，在樁基礎(chǔ)的設(shè)計中，樁端持力層的選擇和布樁方案尤為重要，如何設(shè)計以達到最佳的經(jīng)濟效果，應(yīng)視具體情況而定。比如，某些工程因建筑物需要，設(shè)計樁長達到60 m，甚至更長，進入砂層很深，但這些樁由于承載力離散性較大，效果并不好。設(shè)計時應(yīng)充分考慮安全和經(jīng)濟兩方面因素，在滿足承載力要求的同時，采用適當?shù)淖{方法，以達到既縮短樁長又能減小沉降的目的，以節(jié)約工程成本。

（2）壓漿管和出漿口的選用問題。壓漿管宜用鍍鋅鋼管或黑鐵管，直徑可采用2.5或3.0 cm。對于超長樁，可以考慮采用3.0或3.8 cm。出漿閥以單向截流閥為佳，實踐證明采用該出漿閥后注漿成功率達96%以上。

（3）注漿壓力和注漿速度的選擇。理論上，只要漿液能注入土中，宜采用低壓、慢速注漿，這樣可以讓漿液在樁底或樁側(cè)較均勻滲透和緩慢刺入，以得到最佳加固效果。

（4）注漿部位的確定。在樁底注漿，出漿口宜埋入樁底以下土中的一定深度，一方面可避免出漿口被水泥漿包住，同時也可以讓水泥漿充分加固樁底沉渣或虛土。對于樁側(cè)注漿，出漿口宜選在砂性土層，因為在該土層樁的摩阻力損失最大，對該部位進行加固效果最好。

8 結(jié)語

鄭州廣發(fā)花園二期·格林融熙國際大廈鉆孔灌注樁后壓漿的實踐表明，鉆孔灌注樁的設(shè)計與施工，在充分考慮場地的地層地質(zhì)條件下，采取合理的施工技術(shù)是非常必要的。該工程案例中通過對后壓漿技術(shù)的應(yīng)用，不僅使單樁的承載力得到了提高，降低了工程成本，而且保證了施工質(zhì)量，獲得了顯著的技術(shù)與經(jīng)濟效益。

［1］ 王智.厚砂層地區(qū)鉆孔灌注樁后注漿技術(shù)應(yīng)用［J］.閩西職業(yè)技術(shù)學院學報，2006，（9）.

［2］ 劉海.鉆孔灌注樁樁底后壓漿技術(shù)在廊坊萬達廣場高層建筑基礎(chǔ)中的應(yīng)用［J］.科學大眾（科學教育），2011，（2）.

［3］ 孫建利.灌注樁后壓漿技術(shù)的機理與應(yīng)用研究［J］.中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2011，（3）.

［4］ 申建宇，等.后壓漿樁技術(shù)的應(yīng)用研究［J］.基礎(chǔ)工程，2001，（10）.

［5］ 宋小軍，等.鉆孔灌注樁后壓漿技術(shù)的適應(yīng)條件及設(shè)計思路［J］.中國勘察與巖土工程，1999，（4）.

致謝:本文還參考了《鄭州廣發(fā)花園二期·格林融熙國際巖土工程勘察報告》（盧培剛，2009年8月）、《格林融熙國際后壓漿灌注樁施工組織設(shè)計》（盧培剛，等.2010年6月）和《格林融熙國際后壓漿灌注樁檢測報告》（劉霞，等.2010年12月）。在此表示衷心的感謝!

Practice of Post-grouting Technology for Bored Pile and the Effect Analysis

PAN Hong-yu，SUN Fang（Zhengzhou Trade and Industry Schools，Zhengzhou Henan 450007，China）

The construction of post-grouting technology for bored pile in Zhengzhou is presented with the static loading test results of a single pile;and by the economic benefit analysis on the post-grouting for bored pile construction，it is elucidated that post-grouting technology is an effective measure to improve bearing capacity of single bored pile with good technical and economic benefits.

bored pile;post-grouting;bearing capacity of single bored pile;economic benefit

TU473.1

B

1672-7428（2012）07-0056-03

2012-01-06;

2012-04-18

潘宏雨（1965-），男（漢族），河南信陽人，鄭州工業(yè)貿(mào)易學校高級工程師、副教授，土木工程專業(yè)，碩士，從事巖土工程技術(shù)與教學工作，河南省鄭州市中原中路31號，tianping1965@126.com。