超長灌注樁樁端、樁側聯合注漿的質量控制

上海市建設工程監理有限公司 上海 200072

1 工程概況

本工程位于蘇州工業園區金雞湖西側，南為蘇惠路，西鄰星陽街，占地面積2.5 萬m2，總規劃建筑面積約50 萬m2，其中，塔樓高度約729 m，地上138層（裙房地上8 層），整體設置5層地下室。樁基礎工程采用混凝土鉆孔灌注樁，分別為Φ700 mm、Φ800 mm、Φ1 100 mm，樁數共計1 928 根，孔深110 m，樁長27～78.2 m，塔樓樁樁端持力層為粉細砂本工程混凝土強度等級為水下C50，注漿形式為樁端樁側聯合后注漿。工程地質勘察深度范圍內分11 層，以粉質黏土及細砂為主。

2 樁端樁側聯合后注漿分析[1,2]

2.1 樁端后注漿

樁端后注漿施工大體上可分為地面注漿和地下注漿兩大部分。地面注漿裝置由注漿泵、漿液攪拌機、儲漿桶、濕磨機、地面管路系統及觀測儀表等組成；地下注漿裝置由樁身注漿導管和樁端注漿裝置組成。整個系統組成示意如圖1所示。

2.1.1 注漿泵的選擇

樁端后注漿對泵的要求是排量小而壓力要高且穩，注漿泵上還必須配備有卸荷閥和壓力表。本工程使用BW-150型泥漿泵。

圖1 樁端后注漿示意

2.1.2 漿液攪拌機具

漿液攪拌機及儲漿桶可根據施工條件選配，攪拌機要求低轉速大扭矩，攪拌機制漿能力和儲漿桶容量應與額定注漿流量相匹配，且攪拌機出漿口應設置濾網。

2.1.3 轉漿泵

漿液攪拌好后、注入樁端前須轉入濕磨機中細化，本工程轉漿泵選用NL40-7立式污水泵。

樁身注漿選用黑鐵管導管，是連接地面輸送管與樁端注漿裝置的過渡管材；與超聲波檢測管共用的樁，選用內徑50 mm、壁厚3.0 mm的黑鐵管，不能利用檢測管的樁選用內徑25 mm、壁厚3.0 mm的黑鐵管。樁身注漿導管應連接牢固和密封，采用焊接或機械連接。本工程因為樁深，為保證導管的可靠性，采用了外加套筒焊接連接，與鋼筋籠加勁筋綁扎固定，隨鋼筋籠一起下放入孔內。

2.1.4 樁端注漿裝置

該裝置是整個樁端壓力注漿施工工藝的核心部件。注漿有單向閥，注漿時，漿液由樁身注漿導管經單向閥直接注入土層。注漿器有如下要求：

（a）注漿孔設置必須利于漿液的流出，注漿器總出漿孔面積大于注漿器內孔截面積；

（b）注漿器須設置單向閥式，以保證下入時及下入后混凝土灌注過程中漿液不進入管內以及注入后地層中水泥漿液不得回流；

（c）注漿器上必須設置注漿孔保護裝置；

（d）注漿器與注漿管的連接必須牢固、密封、連接簡便；

（e）注漿器的構造必須利于進入較硬的樁端持力層。

2.1.5 樁端后注漿施工方法

2.1.5.1 注漿管路的安裝

（a）注漿管路隨鋼筋籠一起下入之前，必須進行孔深的測定和注漿管路的檢查工作。

（b）注漿管路安裝：樁端注漿器焊接在注漿管路上，且注漿器超出鋼筋籠底部0.2～0.5 m，注漿導管均勻地綁扎在鋼筋籠主筋內側，隨鋼筋籠一起下入孔內，直至孔口為止，為保護注漿導管，注漿管不得高出地面，并要確保下入深度的準確。

（d）注漿管路設置要求：注漿管路連接時，其螺紋處必須使用止水膠帶，并牢固擰緊密封；每對稱下完一節時，須在注漿管內注入清水，檢查管路的密封性，以注漿管內注滿清水、并保持水位穩定不下降為準；注漿管必須使用10#或12#鐵絲按每間隔2 m與鋼筋籠主筋牢固地綁扎在一起，對露出在孔口的注漿管上部管口，使用堵頭擰緊，防止雜物掉入注漿管內，以確保注漿管路暢通。

2.1.5.2 樁端后注漿

（a）待成樁7～8 h后，對注漿樁樁內導管使用清水開環，檢查注漿導管是否暢通，打開注漿閥。

（b）樁身混凝土強度達到設計強度的70%，開始進行樁端后注漿，一般為成樁7～8 d后。

（c）按設計水泥量和水灰比進行水泥漿液的配制，水灰比控制在0.5～0.6之間，水泥標號必須符合設計要求，漿液配制過程中，須按一定比例摻加外加劑，水泥漿液攪拌好后，必須用不大于3 mm×3 mm的濾網進行過濾，方可開泵注漿。

（d）水泥漿液必須進行細化處理，細化處理時間根據顆粒分析和滲透系數確定，一般在1～3 min之間。

（e）注漿泵量控制在30～45 L/min，常規注漿壓力控制在0.4～0.6 MPa，每根樁注漿必須一次完成，2 根注漿導管的注漿間隔時間不得超過12 h。

（f）壓漿總體控制原則：實行壓漿量與壓力雙控，以壓漿量（水泥用量）控制為主。總壓漿量按設計要求或注漿量達設計值的80%，且注漿壓力達3 MPa且持續3 min，可以終止注漿。

（g）壓漿次序與壓漿量分配：壓漿分2 個回次；壓漿量分配：第1回次用2 t水泥、第2回次用1.5 t水泥。第1回次與第2回次間隔時間1～2 h。

2.1.5.3 注漿管暢通保證措施

樁端后注漿是本工程鉆孔灌注樁的重要組成部分，必須確保成功，而后注漿成功的關鍵在于注漿管在開始注漿以前是否保持通暢。本工程在施工過程中采取了以下措施來確保注漿管暢通：

選用黑鐵管作為注漿管時，管壁厚不小于3.0 mm，確保注漿管自身強度；注漿管接頭采用無縫鋼管加工成的外絲接頭，確保接頭的強度和密封性能。

注漿管必須用鉛絲綁扎固定于鋼筋籠之上，不得點焊固定，同時鋼筋籠焊接時須避免碰到注漿管，防止電焊燒穿管壁。鋼筋籠下放時，每2節籠即在管內灌一次水，以平衡泥漿壓力。

混凝土澆筑完開始（第1次拔導管）后7～8 h內，對注漿管進行劈水。

2.2 樁側后注漿施工

2.2.1 樁側注漿導管安裝

樁身注漿導管采用內徑25 mm、壁厚3.0 mm的黑鐵管，每個注漿斷面設置1 根注漿導管，注漿導管的長度根據設計要求的注漿標高計算。注漿導管安放在鋼筋籠外側，應連接牢固和密封，與鋼筋籠主筋綁扎固定，隨鋼筋籠一起下放入孔內。

2.2.2 環形注漿器

該裝置是整個樁側壓力注漿施工工藝的核心部件，由高壓復合管、注漿器組成，其高壓復合管與樁身注漿導管連通，并固定在鋼筋籠外側；每個環形注漿器均布4～6個注漿點，

當鉆孔樁鋼筋籠放置到位后，接通地面注漿系統，壓清水，使環形高壓軟管張開并緊貼孔壁。

澆注混凝土以后，7～8 h之內進行清水劈裂，打通注漿器單向閥。

2.2.3 樁側注漿施工技術參數

樁側注漿施工參數主要包括泵壓、泵量、漿液注入量、漿液配方等，其中泵壓包括開塞壓力、注漿壓力、終止壓力等，另外最重要的泵壓為清水劈裂，打通注漿器單向閥壓力并加以控制。

（a）注漿流量。泵量的選擇要滿足滲透注入，理論上越低越好，但考慮到施工可行性，本工程注漿流量為32～45 L/min。

（b）水泥漿配制要求。水泥采用P.O 42.5級，同時要求水泥新鮮、不結塊。

注漿水泥用量及注漿壓力根據現場試壓漿確定，水灰比為0.6～0.7，攪拌時間不小于3 min。攪拌好的水泥漿液用孔徑不大于3 mm×3 mm的濾網進行過濾。

（c）單樁注漿終止標準。樁側注漿終止標準應采用注漿量與注漿壓力雙控的原則，當注漿量達到設計要求時，可終止注漿；當注漿到要求量的80%，泵送壓力超過2.0 MPa時，也可終止注漿。否則，需采取補救措施。

3 聯合后注漿質量影響因素[3,4]

由于本工程樁徑較大且樁長較長，對樁的承載力要求較高，所以采用的是樁端樁側聯合后注漿。對于大直徑超長鉆孔灌注樁來說，聯合后注漿質量影響因素主要有以下幾種：

3.1 樁底沉渣的清理

樁底沉渣對于大直徑超長鉆孔灌注樁荷載的傳遞影響較大，如果在注漿前沉渣過厚會導致樁端阻力以及樁側阻力過早的發揮，如樁端阻力得不到較好發揮，荷載主要由樁側阻力提供，樁體土的極限相對位移就會偏小，導致的結果是樁極限承載力的降低和注漿后沉降量的偏大，所以，樁底沉渣的清理及其重要。

3.2 注漿量

通過后注漿可以提高樁身40%左右（本工程提高了34%）的承載力，故對大直徑超長鉆孔灌注樁來說，其單樁極限承載力會隨注漿量增大而增大，但到達一定界限之后增長會很緩慢，所以存在一個最優的注漿量，當注漿量達到這一最優注漿量，單樁的極限承載力幾乎不再增加。

3.3 長徑比

長徑比對單樁極限承載力比較顯著，樁長一定時，長徑比與極限承載力成反比，即長徑比越小極限承載力就越大，但是存在一個最優長徑比，當這一數值繼續變小時，單樁極限承載力幾乎不再增加。

后注漿的質量影響因素除了以上幾種外，還有土體特性、灌注樁施工質量影響、注漿水泥用量及水灰比、注漿管注漿閥的制作及安裝等。在實際工程中要根據不同情況采取相應的控制措施。

4 結語

通過以上對工程實例的簡單介紹，可知對于超長鉆孔灌注樁來說，由于后注漿提供了大量承載力，所以要確保單樁的承載力，滿足設計要求，不僅要進行成樁過程的質量控制，更要注重后注漿施工過程的質量控制及對于主要質量影響因素的控制。