灌注樁后注漿施工技術的應用研究

王駿

（山西西山金信建筑有限公司 山西古交 030200）

引言

在項目建設中，最有效、最符合當前需要的樁基施工方法后注漿法是其中之一，由于整個建筑物的穩(wěn)定性、耐久性與樁基的施工質量息息相關，因此只有通過加強樁基的質量，從而才能夠保證樁基礎的承載力，保證施工的安全可靠性，保證整個工程的安全性。后注漿法施工技術能有效提高樁端承載力和樁周圍的土壤條件，該方法不僅可以有效提高樁基礎的承載力與耐久性，而且可以有效地降低地基基礎的沉降值，除此之外能夠使樁基具有很強的適應性，能夠更好的適應周圍的土壤條件，從而能使樁基礎具有良好的承載效果，發(fā)揮出其更大價值，從整體上增強其堅固性。

1 后注漿法的施工特征與優(yōu)點

1.1 后注漿法的施工特征

在實際施工過程中，后注漿法根據(jù)樁基的實際需求還可以分為裝側注漿以及極端注漿兩種不同的方法類型。其中，裝側注漿法主要針對水泥漿的一側進行灌注，其能夠有效提升樁體的穩(wěn)定性，同時也可以在凝固后實現(xiàn)樁端與裝側的全面穩(wěn)定。而常規(guī)的極端注漿則往往被應用于已經(jīng)修建好的樁基，用于加固和穩(wěn)定，施工成本與要求相對較低。在選擇不同的后注漿法進行施工時，需要綜合考慮實際工況條件以及施工需求，還需要將人員的專業(yè)技術水平考慮進去，以此來最大化提升樁基的穩(wěn)定性。

1.2 后注漿法的優(yōu)點

從客觀上來看，后注漿法最大的優(yōu)勢就是其可以做到傳統(tǒng)的灌注法無法實現(xiàn)的工作，不但可以對鉆孔灌注法進行補充與技術強化，而且能夠有效提升整個樁體的穩(wěn)定性。另外，在垂直方向上，其同樣可以增加方向的承載力，這樣一來可以有效強化樁基的力學性能。在施工過程中，后注漿法還可以與持力層的材料進行融合。選擇一些卵礫石參與施工，可以大大強化施工效果，增強垂直方向的承載力，這也是后注漿法與傳統(tǒng)前注漿相比最大的區(qū)別之一。

2 后注漿施工技術的工作原理

后注漿施工技術的應用原理是：采用高壓注漿的辦法，將混凝土注入樁孔的底部，混凝土、泥沙及周圍土體通過復雜的化學作用，最后能夠膠結成粒狀狀態(tài)。在樁的底部，粗粒土的滲透性，能有效地提高灌漿料的密實度，當有細顆粒物進入料漿時，會和周圍環(huán)境發(fā)生反應，形成中等強度混凝土。巖石會導致漿泡的形成，使土體形成擠壓效應，樁的承載力得到提高。另外，樁身通過灌漿施工能有效地提高樁體的反承載力，還會提高樁身的摩擦力，避免或減少樁體的沉降。

在高壓灌漿混凝土施工的過程中，灌注樁可以通過高壓作用來提高混凝土的壓縮量，這樣可以避免后期樁身的沉降和壓縮。此外，施工過程中泥漿進入到鉆孔灌注樁內時，水泥漿與周圍土壤發(fā)生復雜反應，從而形成一個較大的承載力結構，會使樁底在更大的范圍內形成承載能力，提高施工質量，實際樁底應力面積的擴大，降低了單位面積上的力，提高了樁體本身的承載力。

3 工程案例分析

3.1 工程概況

某工程地上分為A，B座及商業(yè)三部分，其中A，B座主樓地上22層，建筑高度89.45m，商業(yè)部分地上3層。整個工程地下2層，位于同一大底盤基礎之上。基礎平面尺寸長123m、寬68m。

3.2 工程地質概況

該工程基礎埋深約10m，基礎位于③層細砂，基底以下土層的物理力學參數(shù)如表1所示。

表1 基底以下土層的物理力學參數(shù)

3.3 地基基礎方案選型

本工程可選擇的地基基礎方案有：CFG樁復合地基、35m普通灌注樁、后注漿灌注樁。根據(jù)初步分析計算，以上3種地基基礎方案具體如下：

（1）CFG樁復合地基（方案1）

CFG樁樁長約21m，以⑤層細砂為樁端持力層，復合地基承載力可滿足要求。但是，CFG樁數(shù)量多，為滿足布樁及荷載平衡要求，主樓筏板基礎范圍需大于主樓投影面積外2m。CFG樁在主樓基礎下滿堂布置，需要較大的筏板厚度。3種方案中，該方案基礎總沉降量最大、差異沉降亦難控制。而且該方案的地基處理與筏板基礎的綜合造價高于后注漿灌注樁方案。

（2）樁長23m普通灌注樁（方案2）

普通灌注樁樁長約23m，以⑤層細砂為樁端持力層，樁基承載力可滿足要求。但該樁的單樁承載力小于后注漿灌注樁，樁數(shù)量較多。3種方案中，該方案基礎總沉降量較大、差異沉降較難控制。該方案的樁基與筏板基礎的綜合造價高于后注漿灌注樁方案。

（3）后注漿灌注樁（方案3）

樁長約23m，以⑤層細砂為樁端持力層。樁端、樁側復式注漿，不僅可大幅提高單樁承載力，而且注漿加固樁端、樁側土體亦可提高地基剛度。該方案樁數(shù)較少，承臺面積、厚度遠小于方案1～4。在3種方案中，該方案樁數(shù)少、基礎總沉降量及差異沉降均很小，能夠滿足規(guī)范要求，且承臺及樁基綜合造價最低。

對比分析3種方案可知，后注漿灌注樁基礎方案的經(jīng)濟性、可靠性均優(yōu)于其他地基基礎方案。因此本工程基礎設計采用了后注漿灌注樁，后注漿為樁端、樁側復式注漿。

3.4 樁基設計

本工程樁基設計等級為甲級，樁基結構安全等級為二級，樁基結構環(huán)境類別為二a類。樁身混凝土強度等級為C35，樁徑為800mm，有效樁長為23.5m，以⑤層細砂為樁端持力層。采用后注漿鉆孔灌注樁技術，樁端、樁側復式注漿。根據(jù)規(guī)范中的計算公式計算出灌注樁的設計參數(shù)如表2所示。

表2 灌注樁設計參數(shù)

3.5 布樁設計

布樁時強化結構豎向剛度大、豎向荷載集中的主樓內部剪力墻區(qū)域，弱化荷載分散的框架柱區(qū)域。主樓內部剪力墻區(qū)域按純樁基考慮，主樓的框架柱區(qū)域樁基設計時考慮樁間土分擔荷載，按復合樁基考慮；主樓以外的裙房區(qū)域采用天然地基。圖1、2分別是主樓灌注樁平面布置圖和工程樁詳圖。

圖1 主樓灌注樁平面布置圖

圖2 主樓灌注樁詳圖

3.6 后注漿技術參數(shù)設計

本工程灌注樁采用樁端、樁側復式注漿。樁端注漿裝置設置為每個樁沿鋼筋籠周圍對稱設置2根注漿導管和樁端注漿閥。樁側注漿裝置設置為每個樁在樁端以上6，14m處分別設置1道樁側注漿閥。注漿作業(yè)需同時控制注漿量、注漿壓力兩個指標。單樁注漿量（水泥質量）為：內筒群樁周邊兩排基樁及外筒柱下基樁為3.0t，內筒群樁其余基樁為2.5t，試樁為3.0t，錨樁為2.5t。樁端注漿終止注漿壓力為3～4MPa。注漿采用水泥漿，水灰比為0.45～0.60。注漿施工作業(yè)須滿足樁基規(guī)范的相關要求。

3.7 后注漿灌注樁靜載試驗

本工程共抽取5個試樁（B-SZi（i=1，2）為B樓試樁編號，試樁位置與A樓對應試樁位置一致）做靜載試驗，試驗加載量均不小于前述單樁承載力特征值的2倍。5個試樁的靜載試驗Q-s曲線見圖3。靜載試驗結果顯示：加載量等于單樁承載力特征值時，5個試樁的樁頂沉降量在2.53～3.4mm之間；加載量等于單樁承載力特征值的2倍時，5個試樁的樁頂沉降量在8.56～11.96mm之間。5個試樁的樁頂沉降量均很小且沉降量數(shù)值接近，說明本工程后注漿對提高樁基承載力及穩(wěn)定性、減小樁基沉降效果顯著。

圖3 試樁靜載試驗曲線

4 結語

綜上所述，后注漿技術在樁基工程中的應用十分廣泛。該技術可以實現(xiàn)傳統(tǒng)灌注技術無法灌注的情況，同時也有利于強化多個角度的承載力，從而大大增加樁基的穩(wěn)定性，這對于建筑工程項目而言有重要的價值和意義。隨著時代的發(fā)展，后注漿鉆孔灌注樁技術的應用范圍也越來越廣泛，其技術優(yōu)化效果也逐漸顯現(xiàn)出來。本文結合后注漿鉆孔灌注樁技術的實際案例對其進行了分析和整理，希望可以為相關技術施工工作提供參考和借鑒。