鉆孔灌注樁后壓漿技術的應用

薛 烽 （中國石化江漢油田分公司，湖北 潛江 433124）

0 引 言

鉆孔灌注樁后壓漿技術是一種地基處理技術,通過應用后壓漿技術,鉆孔灌注樁的承載力得到提高,沉降量縮小,從而可減少樁徑、樁長、樁數、縮短工期、節省投資,具有明顯的社會效益和經濟效益。本文以鹽硝車間樁基工程施工為例，分析總結鉆孔灌注樁后壓漿技術的技術要點、質量控制難點、關鍵工序及采取的質量保證措施等，以供借鑒和交流。

1 工程概況

制鹽裝置中鹽硝車間由于體量巨大、結構復雜，是制鹽裝置工程的控制性建筑，整個建筑物為五層全現澆框架結構，長59m、寬36m、檐高超過30m，且每層平面布置及載荷形式不一。裝置內分布有貫穿整棟結構層的大型蒸發器，及不均勻布置的大型循環泵、離心機、干燥床、大型風機等動載荷設備。設計采用樁基礎，單樁荷載約2800kN。

該裝置區域內勘查深度30m～39m 范圍內大多都夾有礫石夾層，砂質充填，厚度10cm～30cm 不等，礫石粒徑1cm～3cm，且分布均勻，承載力較高，可作為樁基持力層。

2 主要施工工藝及質量要求

①在每根工程樁的樁側設2 個注漿閥，樁端設2 個注漿閥，用水泥漿進行后注漿施工。

②樁端持力層均為第8 層密實細砂層，樁長以樁頂標高、樁底標高進行控制，實際樁長平均為34.80m 左右。

③單樁豎向極限承載力標準值≥6400kN，單樁豎向承載力特征值≥3200kN。

④施工質量要求：樁底沉渣厚度應≤100mm，樁徑偏差不大于±50mm，樁垂直度偏差小于1%，樁位偏差不大于100mm,其它按照國家行業標準的有關規定執行。

3 主要施工工序

3.1 施工準備

施工場地準備、設備及技術準備、材料準備等。

3.2 測量放線

嚴格按照工程總體規劃及平面布置進行坐標、高程控制。

3.3 成樁工藝

灌注樁成孔、護筒埋設、鋼筋籠（壓漿管）制安、灌注樁清孔、樁身混凝土澆注及后壓漿施工。

3.4 施工過程及后期工作

泥漿制備及處置、場地平整清理及樁基檢測等。

4 后壓漿施工

4.1 注漿管制作和安裝

壓漿管最下部20cm 制作成壓漿噴頭（注漿閥），該部分是一個單向裝置，該裝置可確保水泥漿通過壓漿管和壓漿噴頭進入土層中，而不會將壓漿管堵塞。按照設計要求，2 根樁端注漿管采用1 寸鍍鋅管，通長絲扣連接，安裝時用12 號鐵絲綁扎在鋼筋籠內側，底部直插孔底，長度為孔深+0.2m；2 根樁側注漿管采用3/4 寸鍍鋅管，通長絲扣連接，底部距孔底5.5m，綁扎在鋼筋籠外側，上端高出地面0.5m 左右。注漿管上下兩端擰上堵帽，以防進入雜物堵塞注漿。

4.2 壓漿參數的設定

壓漿參數主要包括漿液水灰比、壓漿量以及終止注漿壓力等,由于地質條件的不同,應采用不同的參數。

4.2.1 水灰比

水灰比一般不宜過大和過小,過大會造成壓漿困難,過小會使水泥漿在壓力作用下形成離析。一般應根據土的飽和度、滲透性等確定，結合水文地質及詳勘資料，鹽硝車間樁基工程后壓漿水灰比采用1：0.6。

4.2.2 壓漿量

壓漿量是指單樁壓漿的水泥用量,它與樁徑、樁長、碎石（砂）層的粒徑、孔隙及樁間距有關,取決于碎石（砂）層的孔隙率，它是控制后壓漿施工是否順利完成的主要參數。按照計算公式Gc=ap×d+as×n×d 及該專利技術單位技術人員經驗推薦進行估算：該項目后壓漿控制量為2.5t ～3.5t/根之間，樁側單管注漿量為0.6t～0.8t，樁底單管注漿量為0.8t～1.0t。

4.2.3 終止注漿壓力

閉盤壓力是指結束壓漿的控制壓力,一般來說什么時候結束一根灌注樁的壓漿,應根據事先設定的壓漿量來控制,但同時也要控制壓漿的壓力值。在達不到預先設定的壓漿量,但達到一定的壓力時就要停止壓漿,壓漿的壓力過大,一方面會造成水泥漿的離析,堵塞管道,另一方面,壓力過大可能擾動碎石層,也有可能使得樁體上浮，該項目注漿壓力控制在4MPa。

4.3 主要施工工藝及要點

4.3.1 灌漿設備及灌漿管安裝

灌漿設備由儲漿斗、高壓注漿泵、高壓膠管及預埋在樁中的注漿管組成。

4.3.2 后壓漿漿液配置

采用32.5MPa 普通硅酸鹽水泥與水充分攪拌制成水泥漿液，水灰比1：0.6，凈攪拌時間保證在8min 以上，制備的漿液以稠漿、均勻、可灌性好為宜，漿液中不得有水泥團粒。

4.3.3 壓漿樁位的選擇

為防止壓漿時水泥漿液從臨近薄弱地點冒出,壓漿的樁應在混凝土灌注完成3d 后開始，不宜遲于成樁30d 后,并且該樁周圍至少8m 范圍內沒有鉆機鉆孔作業,該范圍內的樁混凝土灌注完成也應在3d 以上。在實際施工時，注漿順序采取先外圍、后內部的注漿順序。

4.3.4 壓漿施工順序

注漿前，為使整個灌漿路線暢通，應先用壓力水開塞，開塞時間為樁身混凝土初凝后（12h），采用逐步升壓法，當壓力驟降、流量突增時，表明通道已開通，立即停車，防止大量水涌入地下；注漿順序按照先樁底后樁側的注漿順序，灌漿前，打開注漿管頂部的堵帽，將高壓膠管連接到注漿管上開始注漿（樁身混凝土養護3d 后開始注漿）；壓漿時采用整個承臺群樁一次性壓漿,先施工周圈樁位再施工中間樁;壓漿時采用2 根樁循環壓漿,即先壓第1 根樁的A 管,壓漿量約占總量的70%,壓完后再壓另1 根樁的A 管,然后依次為第1 根樁的B 管和第2 根樁的B 管, 這樣就能保證同一根樁2 根管壓漿時間間隔30min～60min 以上,給水泥漿一個在碎石（砂）層中擴散的時間。

5 后壓漿施工質量控制要點

5.1 材料選用及檢驗

嚴格按照設計要求進行，重點關注鋼筋、水泥、混凝土骨料抽樣送檢及混凝土配比試驗。各種材料的抽樣、送檢及混凝土配合比嚴格按照設計及規范要求進行。

5.2 定位放線和標高控制

使用檢驗合格的儀器按設計進行，做好樁位和基準點的標識和保護。

5.3 鋼筋籠及注漿管制作

鋼骨架采用現場綁扎，鋼筋的進料、除銹、下料、彎制等均符合設計及規范要求。注漿管采用絲扣連接，并用生料帶纏繞，擰緊管箍、避免滲漏。

5.4 鉆孔施工

采用正循環鉆進工藝，鉆進過程中，需對孔的位置、直徑、垂直度、孔底標高、護筒位置及實際地層與地質剖面圖進行核對等。

5.5 注漿管安放

必須綁扎牢固，連接時先固定下管，旋擰上管，嚴禁卸扣，安放完畢后，標記樁底注漿管和樁側注漿管。

5.6 后壓漿過程控制

漿料配置、注漿時間、注漿壓力、流量及注漿量的控制等是后壓漿工藝的質量控制重點。樁基成型后，達到注漿條件可開始注漿。 注漿過程中，嚴格控制注漿量和注漿壓力；當壓力驟降，漿池面下降，表明管路已通，繼續開泵灌漿，密切注視灌漿泵的壓力和注漿量的變化，使注漿壓力和注漿量控制在規定范圍內。如出現異常現象（包括壓力驟降、樁周地面冒漿、注漿壓力升高較快等） 則應采取相應的處理措施及時會診予以排查。在該工程的實際注漿過程中采用了“ 三控”的方法進行注漿控制，即：①每根樁底壓漿量達到5t（水泥）時，不管壓力高低，即停止注漿；②樁底注漿壓力不宜超過4MPa,達到要求的壓力值不管注漿量多少即停止注漿;③出現樁周或附近樁冒漿后，即可停止注漿。

6 后壓漿施工中易出現的問題和相應措施

6.1 堵管或噴頭打不開

如漿液灌不進且壓力上升很快，就有可能發生堵管或注漿閥損壞，如有穩壓裝置，可穩壓5min～10min 后結束灌漿；有時可采用連續反復開關泵的方法進行加壓；如壓力達到4MPa 以上仍然打不開壓漿噴頭,說明噴頭部位已經損壞,不要強行增加壓力,可在另一根管中補足壓漿數量。

6.2 出現冒漿

壓漿時常會發生水泥漿沿著樁側或在其他部位冒漿的現象,若水泥漿液是在其它樁或者地面上冒出,說明樁底已經飽和,可以停止壓漿;若從本樁側壁冒漿,壓漿量也滿足或接近了設計要求,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水沖洗干凈,等到第2 天原來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。

6.3 單樁壓漿量不足

壓漿時最好采用整個承臺群樁一次性壓漿,壓漿先施工周圈樁形成一個封閉圈,再施工中間,能保證中間樁位的壓漿質量,若出現個別樁壓漿量達不到設計要求,可視情況加大臨近樁的壓漿量作為補充。

6.4 施工質量事故的處理

在施工編號為70#的樁基時出現施工質量事故，該樁鉆孔成型準備清孔時發現，由于泥漿護壁不及時、達不到要求，造成孔壁坍塌、埋鉆頭現象。對埋設的鉆頭采取了地下爆破斷桿，對成型鉆孔進行了混凝土埋填，作好相關記錄，并及時將有關情況與設計單位溝通，對該基礎承臺的樁基進行了調整和核算。

7 工程檢測

本工程選取3 根樁進行單樁豎向靜載試驗， 選取總樁數的30%做低應變檢測樁的質量和完整性；選取總樁數的5%做高應變檢測樁的單樁豎向抗壓承載力。

檢測結果：本工程的單樁豎向靜載試驗，樁基低應變、高應變檢測完全滿足設計要求。

8 結 語

在本工程施工過程中，由于采取了有力的、可行的、有針對性和操作性的質量控制措施和方法，使工程施工的質量目標始終處于受控狀態。積累了大直徑、長深度、采用后壓漿施工技術的鉆孔灌注樁施工的經驗。總的來看，鉆孔灌注樁后壓漿施工技術可有效提高單樁承載力,在特殊的施工環境中、重要的建設項目中有著重要的意義和廣闊的推廣前景。