常州地區(qū)灌注樁“按需后注漿”技術(shù)的應(yīng)用與試驗分析

張亞興

(常州工學(xué)院，江蘇 常州 213002)

常州地區(qū)灌注樁“按需后注漿”技術(shù)的應(yīng)用與試驗分析

張亞興

(常州工學(xué)院，江蘇 常州 213002)

針對常州地質(zhì)條件，采用了鉆孔灌注樁“后注漿”技術(shù)。針對“后注漿”技術(shù)制定了詳細(xì)的施工質(zhì)量控制措施，確保“后注漿”技術(shù)的施工質(zhì)量。對基樁按無后注漿、樁底注漿和樁底樁側(cè)注漿三種工況，分別進(jìn)行了靜載試驗。結(jié)果表明，鉆孔灌注樁在針對樁底和樁側(cè)進(jìn)行注漿處理后，基樁承載力得到大幅度提高，本工程案例僅進(jìn)行樁底注漿即可滿足設(shè)計要求。在實際工程設(shè)計和施工過程中，可以考慮按照設(shè)計承載力需要，有選擇的采取注漿方式從而使基樁獲得有效的承載能力，減小浪費(fèi)，降低成本。“按需注漿”，將來會成為灌注樁樁基 “后注漿”技術(shù)的發(fā)展趨勢。

后注漿 灌注樁 質(zhì)量保證措施 靜載試驗

1. 言

灌注樁是指在工程現(xiàn)場通過機(jī)械鉆孔、鋼管擠土或人力挖掘等手段在地基土中形成樁孔，并在其內(nèi)放置鋼筋籠、灌注混凝土而做成的樁，依照成孔方法不同，灌注樁又可分為沉管灌注樁、鉆孔灌注樁和挖孔灌注樁等幾類。鉆孔灌注樁是按成樁方法分類而定義的一種樁型。自20世紀(jì)80年代開始，鉆孔灌注樁已被廣泛用于大型碼頭、跨江和跨海大橋及海上采油平臺等構(gòu)筑物的基礎(chǔ)中，適用的地基形式也越來越廣泛。

隨著建筑物規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對樁基礎(chǔ)的承載要求也不斷提高。但泥漿護(hù)壁法鉆孔灌注樁，不可避免的存在厚度不等的樁側(cè)泥皮及樁底沉渣，而樁側(cè)泥皮的存在，改變了樁側(cè)摩阻力的發(fā)揮形式，往往導(dǎo)致樁側(cè)摩阻力的降低；樁底沉渣的存在會影響樁端阻力的發(fā)揮，加大樁頂沉降[1-2]。

后注漿技術(shù)是在傳統(tǒng)施工技術(shù)上發(fā)展起來的新技術(shù)，灌注樁樁基“后注漿”系指混凝土灌注樁成樁后，通過設(shè)置于樁側(cè)、樁底的“后注漿”裝置，將水泥漿加壓注入樁側(cè)、樁底，通過漿液的滲擴(kuò)、劈裂、填充、壓密和固結(jié)作用，改善樁土工作界面，增大樁側(cè)摩阻力和樁端承載力，克服傳統(tǒng)灌注樁因樁體周圍有泥皮和樁底沉渣等的缺陷，從而大幅度提高單樁極限承載力并減少樁基沉降。樁基“后注漿”技術(shù)可大大降低樁基工程造價，發(fā)展前景廣闊［3-8］。

灌注樁樁基“后注漿”技術(shù)既可以針對樁端，也可以針對樁側(cè)，還可以采取復(fù)合注漿的方式，從而形成“按需后注漿”技術(shù)的應(yīng)用。在不同地區(qū)，針對不同的土層條件的應(yīng)用也具有一定經(jīng)驗性。本文針對常州地區(qū)的典型地質(zhì)條件，選取代表工程，對樁側(cè)注漿和樁端注漿的工程案例進(jìn)行分析。針對按需選擇的注漿方式、基樁承載力提高的幅度、可靠的施工方式以及“后注漿”技術(shù)在常州地區(qū)的適用性進(jìn)行探討。

2. 程概況

場地位于常州市武進(jìn)區(qū)，北臨聚湖路、南臨東方路，西臨花東路，東臨常武路。樁基工程采用鉆孔灌注樁。

2.1 工程設(shè)計資料

設(shè)計參數(shù)詳見表1：

表1 基樁設(shè)計參數(shù)

工程樁施工前期，根據(jù)土層條件和基樁設(shè)計要求，選擇了如下三種工況確定單樁承載特性和后注漿效果，試驗樁的長度、樁徑和土層條件一致，具體如表2。

表2 基樁試驗類別

2.2 施工質(zhì)量控制措施

為了保證后注漿技術(shù)的可靠性，針對后注漿技術(shù)確定了詳細(xì)的施工質(zhì)量控制措施，具體如下：

（1）工藝流程

準(zhǔn)備工作→按設(shè)計水灰比拌制水泥漿液→水泥漿經(jīng)過濾至儲漿桶（不斷攪拌）→注漿泵、加筋軟管與樁身壓漿管連接→打開排氣閥并開泵放氣→關(guān)閉排氣閥先試壓清水，待注漿管道通暢后再壓注水泥漿液→樁檢測。

（2）后壓漿技術(shù)的施工要點及要求

1）注漿管埋設(shè)

注漿管采用Φ30mm管壁厚度2.5mm的鋼管，管閥與注漿管連接。注漿管隨同鋼筋籠一起沉入鉆孔中，邊下放鋼筋籠邊接長注漿管，注漿管緊貼鋼筋籠內(nèi)側(cè)，并用鐵絲在適當(dāng)位置固定牢固，注漿管應(yīng)沿鋼筋籠圓周對稱設(shè)置，注漿管的根數(shù)根據(jù)設(shè)計要求及樁徑大小確定。注漿管壓漿后可取代等強(qiáng)度截面鋼筋。

樁底壓漿時，管閥底端進(jìn)入樁端土層的深度應(yīng)根據(jù)樁端土層的類別確定，持力層過硬時可適當(dāng)減小，持力層較軟弱及孔底沉渣較厚時可適當(dāng)加深。注漿頭插入樁端土5cm以上。

樁側(cè)壓漿時，管閥設(shè)置應(yīng)綜合地層情況、樁長、承載力增幅要求等因素確定，

為保證管閥順利地進(jìn)入樁底持力層中，管閥應(yīng)超出引導(dǎo)壓漿管鋼筋籠底端一定長度，超出長度根據(jù)土層類別確定，保證管閥進(jìn)入土層長度符合要求。安裝過程中防止鋼管在安裝過程中發(fā)生扭曲，注漿管與鋼筋籠加勁箍和螺旋箍筋焊接或綁扎固定。注漿管采用鋼套管連接，連接應(yīng)牢固和密封，不漏水，上端用絲堵封口，避免雜物落入管內(nèi)造成堵管。在吊放鋼筋籠過程中，嚴(yán)禁撞籠、扭籠、墩籠，鋼筋籠應(yīng)豎直緩慢下放，快到樁底時，鋼筋籠不得扭動，以免管閥在進(jìn)入土層時受到損壞。

2）水泥漿配制

先根據(jù)試驗按攪拌筒上對應(yīng)刻度確定出一定水灰比的水泥漿液，在正式攪拌前，將一定水灰比水泥漿液的對應(yīng)刻度在攪拌筒外壁上做出標(biāo)記。配制水泥漿液時先在攪拌機(jī)內(nèi)加一定量的水，然后邊攪拌邊加入定量水泥，根據(jù)水灰比再補(bǔ)加水，水泥漿攪拌好后達(dá)到對應(yīng)刻度。攪拌時間不少于3min，漿液中不得混有水泥結(jié)石、水泥袋等雜物。水泥漿攪拌好后，過濾后放入儲漿筒，水泥漿在儲漿筒內(nèi)也保證不斷攪拌。

3）注漿

1、正式注漿作業(yè)之前，應(yīng)進(jìn)行試注漿，對漿液水灰比、注漿壓力、注漿量等工藝參數(shù)調(diào)整優(yōu)化，最終確定工藝參數(shù)。

2、在注漿過程中，嚴(yán)格控制單位時間內(nèi)水泥漿注入量和注漿壓力。注漿速度一般控制在30～50L/min。

3、當(dāng)設(shè)計對壓漿量無具體要求時，應(yīng)根據(jù)公式下列公式計算壓漿量。

樁底壓漿水泥用量：

樁側(cè)注漿水泥用量：

式中：cpG、csG—樁底、樁側(cè)注漿水泥用量(t)；

d、L—樁直徑（m）、樁長（m）；

h—樁底壓漿時漿液沿樁側(cè)上升高度（m），樁底單壓漿時，h可取10-20m，樁側(cè)為細(xì)粒土?xí)r取高值，為粗粒土?xí)r取低值；復(fù)式壓漿時，h可取樁底至其上樁側(cè)壓漿斷面的距離；

t—包裹于樁身表面的水泥結(jié)石厚度，可取0.01～0.03m，樁側(cè)為細(xì)粒土及正循環(huán)成孔取高值，粗粒土及反循環(huán)孔取低值；

ξ—水泥充填率，對于細(xì)粒土取0.2-0.3，對于粗粒土取0.5-0.7；

m—樁側(cè)注漿橫斷面數(shù)。

表4 χζ參考取值

當(dāng)土的密實度高、漿液水灰比小、輸漿管長度大、成樁間歇時間長時取高值；對于樁側(cè)壓漿，χζ取樁底壓漿取值的0.3～0.7倍。

樁底后注漿以注入水泥量為主控因素，以注漿壓力為副控，

5、被壓漿樁離正在成孔樁作業(yè)點的距離不小于10d，樁底壓漿應(yīng)對兩根注漿管實施等量壓漿，對于群樁壓漿，應(yīng)先外圍，后內(nèi)部。

6、在壓漿過程中，當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時應(yīng)改為間歇壓漿，間歇時間30～60min。間歇壓漿可適當(dāng)降低水灰比，間歇時間超過60min，應(yīng)用清水清洗注漿管和管閥，以保證后續(xù)壓漿能正常進(jìn)行。

①注漿壓力長時間低于正常值；

②地面出現(xiàn)冒漿或周圍樁孔串漿。

7、注漿過程采用“雙控”的方法進(jìn)行控制，注漿終止條件，當(dāng)滿足下列條件之一可終止壓漿：

①壓漿總量和注漿壓力均達(dá)到設(shè)計要求；

②壓漿總量已經(jīng)達(dá)到設(shè)計值的70%，且注漿壓力達(dá)到設(shè)計注漿壓力的150%并維持5min以上；

③壓漿總量已經(jīng)達(dá)到設(shè)計值的70%，且樁頂或地面出現(xiàn)明顯上抬。樁體上抬不得超過2mm。

8、壓漿作業(yè)過程記錄應(yīng)完整，并經(jīng)常對后壓漿的各項工藝參數(shù)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)異常情況時，應(yīng)立即查明原因，采取措施后繼續(xù)壓漿。對于復(fù)式壓漿，應(yīng)先樁側(cè)后樁底；當(dāng)多斷面樁側(cè)壓漿時，應(yīng)先上后下，間隔時間不宜小于2小時。

3 承載力測試試驗成果及分析

本次試驗采用堆載- 橫梁反力裝置, 加載方式為慢速維持荷載法。具體試驗成果如圖1-圖3。

圖1 未注漿試樁試驗曲線

圖2 樁底注漿試樁試驗曲線

圖3 樁側(cè)、樁底注漿試樁試驗曲線

由上述數(shù)據(jù)可見，未注漿試樁和樁底注漿試樁均加載到極限，未注漿試樁極限荷載為9800kN，樁底注漿試樁極限荷載為12600kN，樁底注漿試樁的極限荷載已基本經(jīng)達(dá)到工程樁的設(shè)計荷載要求。因為堆載成本和試驗過程的限制樁側(cè)、樁底注漿試樁加載到14000kN，Q-S曲線呈緩變型，試樁遠(yuǎn)未達(dá)到承載極限。可見僅樁底注漿試樁，極限承載力提高了將近30%，而樁側(cè)、樁底注漿試樁極限承載力提高幅度遠(yuǎn)超過45%，樁側(cè)注漿對承載提高的貢獻(xiàn)幅度至遠(yuǎn)超過15%。

4. 結(jié)論

針對工程項目特點，設(shè)計了直徑800mm和長50m的鉆孔灌注樁，為提高基樁承載力，采用了“后注漿”技術(shù)。為了獲得有效的設(shè)計參數(shù)，確定“后注漿”技術(shù)在常州地區(qū)的適用性以及基樁承載力的提高幅度。對有無后注漿的基樁分三種工況，進(jìn)行了靜載試驗。

針對常州地質(zhì)和區(qū)域性施工特點，對“后注漿”技術(shù)制定了詳細(xì)的施工質(zhì)量控制措施，確保“后注漿”的施工質(zhì)量。對有無采用“后注漿”技術(shù)的鉆孔灌注樁進(jìn)行靜載試驗后發(fā)現(xiàn)，鉆孔灌注樁在針對樁底和樁側(cè)進(jìn)行注漿處理后，基樁承載力可以得到大幅度提高，僅樁底注漿的試樁承載力即可滿足設(shè)計要求，說明“后注漿”技術(shù)在常州地質(zhì)條件下具有適用性。同時，在實際工程設(shè)計和施工過程中，可以考慮按照設(shè)計需要，有選擇的采取注漿方式從而獲得有效的承載能力，減小浪費(fèi)，降低成本。“按需注漿”，將來會成為灌注樁樁基“后注漿”技術(shù)的發(fā)展趨勢。

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1007-6344（2015）11-0081-02