淺析樁端后注漿技術施工要點

摘 要：結合樁端后注漿技術原理與工程實際情況對樁端后注漿技術進行分析，根據工程特點提出了在鉆孔灌注樁施工時采用樁端后注漿技術的硬件要求和施工要點，為同類工程應用提供參考。

關鍵詞：灌注樁；注漿；加固

中圖分類號：TU473 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20160332074

鉆孔灌注樁因其具有承載力高，工藝簡單，適應性強等優點，在工程建設領域得到了廣泛應用。但大直徑鉆孔灌注樁在施工時容易擾動樁周土，從而降低樁端與樁周土體強度，水體的浸泡軟化作用加劇了這種不利作用。導致樁周摩擦力及樁端阻力下降，使樁身承載力無法達到設計要求[1]。因此采用樁端后注漿提高灌注樁承載力的技術成為灌注樁施工時不可或缺的配套工藝?，F以湖南省長沙市某大橋為例，淺析樁端后注漿技術的施工應用要點。

1 工程概況

本工程為新建雙向6車道跨河大橋，采用三跨變截面預應力混凝土連續箱梁，墩身斜置，與水流方向基本平行。橋梁為整幅橋，標準橋寬25m，橋梁總長318m。上部結構斜橋正做，采用單箱雙室直腹板箱梁，支座在柱頂正交布置。主墩為單個圓端形矩形實體墩，位于河道大堤內側坡腳處，立柱柱身與梁斜交15°，與河道水流方向斜交4°，立柱頂部擴大。主墩承臺為8邊形實體承臺，厚4.2m。承臺下布置13根Φ2.0m鉆孔灌注樁，采用C30水下混凝土，持力層為6-2-4層中風化鈣質礫巖。北側主墩樁長57m，南側樁長69m。邊墩采用與主線標準墩外形相近的雙柱H型墩，雙柱間設系梁，柱頂擴大為L型，滿足邊跨主梁及引橋箱梁的支座布置，邊墩柱頂均設抗震槽口。立柱為矩形柱，采用C40混凝土，柱底尺寸為2.0m（橫橋向）×2.3m（順橋向）。立柱下接矩形承臺，承臺厚3.2m。承臺下布置4根Φ2.0m鉆孔灌注樁，樁長均大于40m。

本工程場地位于河谷風化強烈與鈣質礫巖區域，河谷平直，漫灘段低窄，經人工改造修筑了兩岸堤防工程，河堤標高約38.5m。堤外側地面標高多在32～33m，為瀏陽河之低級階地。邊墩處地面標高約32.5m，主墩處地面標高約28m。河床水深約1.5～1.8m，河床標高22.0～24.51m，基巖面標高10.80～20.80m，表現為由南向北傾斜?；鶐r為白堊系神皇山組礫巖、局部為泥質粉砂巖；巖溶發育、掉鉆、不返水，中風化鈣質礫巖面起伏極大。6度地震力作用下無可液化地層，水文條件與河水關系密切，存在巖溶水，為地質復雜區段。工程沿線絕大數基巖為古近系與白堊系內陸湖相沉積的極軟巖，水理性質差，具遇水軟化、失水干裂的特點，且存在均勻風化。樁基施工時應及時清底澆灌混凝土，避免基底持力層工程性質性狀的惡化。

2 樁端后注漿原理

樁端注漿是使漿液首先充填到樁端疏松的殘碴間隙中，水泥漿與殘碴膠結固化，形成了強度較高的膠結體[2]。如果樁端存在混凝土離析形成的薄弱部位，待水泥漿液充滿殘碴間隙后，會繼續充填滲透進入這些薄弱部位，增加樁端混凝土的強度。隨著注漿量的增加，繼續提高注漿壓力，水泥漿液可以向樁端持力層滲透，與持力層土體膠結的水泥漿在樁端形成膠結楔形體，增加樁端承壓面積，提高鉆孔灌注樁的樁端承載力。注漿壓力壓實了樁端持力層，提高樁端土體的承載力，特別是由于樁端土層在承受上部結構荷載前就已經受到預壓擠密，提早發揮樁端阻力，對應的單樁沉降量明顯減小[2] 。當樁底注漿量和注漿壓力達到一定程度時，漿液會沿樁側壁向上滲透，充填樁側與樁周土體間的間隙，同時向松散的土層、孔隙較大的礫砂層、卵石層和裂隙巖層滲透粘結。對粘土及粉土層，漿液的劈裂路線呈縱橫交叉的脈狀網絡，增大了土體之間的粘聚力和內摩擦角，從而提高了土體的強度。從而消除了樁底沉碴的影響。采用樁端后注漿技術后的單樁極限承載力相比于同等條件下未注漿鉆孔灌注樁有40%以上的提升作用[3]。而且更重要的是本工作中，通過使用樁端后注漿技術可以令樁底的沉渣得到固化，改善地基條件，制造出一個高強度持力層，在相同荷載作用下，后注漿技術加固過的灌注樁樁頂位移比未后注漿的樁的大幅降低，有效控制了基礎沉降。

3 樁端后注漿施工要點

本橋每根鉆孔灌注樁均要求采取樁端注漿加固，主要目的是加固樁底沉渣和土體，提高地質復雜條件下的樁基整體穩定性。

3.1 設備要求

注漿裝置由注漿管、注漿閥和注漿器組成。注漿管應采用鍍鋅鋼管，其質量應符合現行國家標準《低壓液體輸送用焊接鋼管》（GB/T3091）的規定，注漿管兼作聲測管使用。注漿管內徑50mm，壁厚3mm，按圖紙要求沿樁周均勻布置4根，且伸出樁端200～500mm。注漿管露出樁頂的標高，由施工方根據鉆孔樁平臺標高等現場實際操作條件確定。注漿管與鋼筋籠采用鉛絲或U形鋼筋焊接固定[4] 。注漿管在其底部安裝注漿器，注漿管底部用膠帶或橡膠包裹密封。將管內注滿清水并密封。連接接頭應采用螺紋連接，接頭處應纏繞止水膠帶。注漿閥應采用能承受大于注漿所需的壓力的單向閥，單向閥上增加混凝土墊塊作為保護裝置。注漿管下放前應作注水試驗，打開漿液流通管道，探明注漿路線，確認注漿管路暢通，提高樁端可灌性。注漿管應隨鋼筋籠同時下放，且應保證二者固定牢靠，確保注漿管以及鋼筋籠的完整性。管的接頭處應密封，不漏水。應在樁頂注漿管管口處設置壓力表和卸壓閥，進行注漿流量和壓力的實測。注漿泵的能力應大于實際注漿時壓力和流量的要求。

3.2 漿液要求

漿液配置是后注漿技術施工中最重要的一個環節。注漿采用水泥漿，水泥的強度等級不低于42.5，水泥質量應嚴格控制，必須符合國家相關要求。水灰比為0.55～0.65，加入高效減水劑。水泥漿的配合比應經試驗并結合試樁結果確定。水泥漿比重應控制在17～18KN/m3，初凝時間為2～3h，漿液流動性好，泌水小。水泥漿7d抗壓強度不小于5Mpa；28d抗壓強度不小于30Mpa。漿液制備后應放置5min后才能使用，以消除漿液中的空氣。漿液應按每個循環使用量配置，使用前水泥漿液應經過雙層濾網過濾，防止雜物堵塞注漿孔。

3.3 工藝要求

灌注樁成樁后12h內對注漿管進行清水開塞，將管路打通后（即壓力下降時）即可停止注水，準備注漿工作。注漿工作應在樁身混凝土達到設計強度的75%且成樁養護7d后進行，注漿時不能移動樁身，避免破壞樁身、樁端混凝土。注漿施工應按試樁確定的關鍵參數進行，施工中應及時進行參數實測，積累經驗，為其后可能需要的調整提供依據。樁底注漿時，同一根樁的全部注漿管宜同時均勻壓入水泥漿，并應隨時檢測樁頂的位移和樁周土層的變化情況。在注漿10m范圍內不得進行其他鉆孔樁的施工作業，群樁注漿采取先周圍樁后中間樁的順序。樁底后注漿應采取注漿量與壓力雙控，以注漿量控制為主，壓力控制為輔。若注漿壓力達到控制壓力，并在持荷5min后達到設計注漿量的80%，出現冒漿時，可認為滿足要求。

3.4 關鍵參數

樁底終止注漿標準應根據實際地質條件通過試樁試驗確定。注漿關鍵參數為漿液水灰比控制在0.55～0.65之間；樁端注漿終止壓力為4MPa；持荷時間為5min；注漿流量不宜超過75L/min；單樁注漿量5t。以上不同工程關鍵參數實際控制值應根據試樁得出的后注漿工藝報告修正確定[5] 。

3.5 注意事項

注漿應遵循以注漿量為主，壓力為輔的原則。如果出現注漿量很大，但注漿壓力上不來的情況，應采取間隔循環注漿的方法，即間隔一段時間再注漿，以確保漿液壓注在樁端和樁周。如果注漿閥壓力超過10MPa時無法打開，則說明注漿閥本身出現問題，此時可以通過其它注漿管補充水泥漿液，不可再加大注漿壓力。當鉆孔灌注樁的水下混凝土齡期達到14d，可對樁基進行超聲波檢測，檢測完畢后可開始對每根管道進行注漿。準備進行注漿作業的灌注樁周邊5m范圍內其它樁正在鉆孔時，不得進行樁端注漿，以防漿液穿孔。如果注漿機運轉時出現異常情況或者發出異響，則應及時停機進行檢修，不可為保證工程進度而強行開動注漿機。一旦發現注漿機壓力表讀數突變或者注漿管堵塞，以及注漿管爆裂的現象，也需要立即停機更換相關配件，盡量快速完成維修作業。一旦注漿作業中斷時間超過30min，則需要對設備和管路進行沖洗，防止其中原有漿液凝固堵塞注漿路線[6] ?；貜妥{時先要使用大水灰比水泥漿沖洗管路，確認注漿線路通暢無礙之后再將注漿漿液換成正常水灰比的水泥漿。完成注漿后，應均勻減壓，防止漿液倒流堵塞注漿孔。

4 結語

由于樁端后注漿技術在提高鉆孔灌注樁的承載力和防止基礎沉降等方面有顯著效果，同等條件下可以適當減少樁長，削減樁數，從而降低工程造價，縮短工期，提高項目經濟效益。通過對樁端后注漿技術施工要點進行分析研究，可以明確施工方法，提高施工效率，使該技術具有更為廣闊的應用發展潛力。

參考文獻

[1] 熊文亮，李慧英，陳水生.樁端注漿加固樁基的工藝、效果及機理[J].華東交通大學學報，2004，21（5）：106-109.

[2] 宋 建，關永平，于志華，崔文艷.砂礫地層后注漿灌注樁承載性能試驗研究[J].工程勘察，2012（12）：1-3.

[3] 于志華，劉炎炎，宋建，榮曉洋，崔文艷.鉆孔灌注樁樁端后注漿技術及工程應用[J].水利與建筑工程學報，2011，9（3）：40-43.

[4] 張廣興.樁端后注漿最優注漿量實測研究[J].山西建筑，2012，38（4）：69-70.

[5] 丁長云，王繼坤，薛葉飛，黃素芹.樁側、樁端聯合后注漿施工技術[J].上海建設科技，2015（1）：31-33.

[6] 袁振，徐國.灌注樁樁端后注漿效果分析[J].土木工程學報，2007，40（1）：429-431.

作者簡介：李博（1982-），男，黑龍江伊春人，中煤科工集團沈陽設計研究院有限公司，工程師，土木工程專業，主要從事道路、橋梁測量、施工工作。