后注漿技術在某商業中心試樁工程中的應用研究

張建書，馬書杰，文石命

（1.鄭州市建設工程質量檢測有限公司，河南 鄭州 450052；2.河南省基本建設科學實驗研究院有限公司，河南 鄭州 450016）

0 引言

后注漿技術作為樁基工程，尤其是對于鉆孔灌注樁，是提高承載力的一種非常有效的方法。20 世紀 60 年代，國外學者開始報道了通過鋼筋混凝土樁孔內注漿技術提高單樁承載力，后來，該項技術在國內也陸續應用在各種工程當中。沈保漢［1］對后注漿樁技術的產生與發展進行了歸納和總結，文石命［2］提出了后注漿鉆孔灌注樁在工程中出現的質量問題及注意事項，提出了后注漿樁的處理方法，夏群［3］總結了后注漿施工工藝關鍵參數的確定方法和現場施工質量控制的關鍵環節，楊彥東［4］對后注漿技術提高機械旋挖鉆孔灌注樁單樁豎向抗壓承載力進行了闡述，鄧岳飛等［5］對后注漿與非注漿單樁豎向抗壓極限承載力及側阻力進行了對比分析。對于后注漿技術而言，承載力提高的來源主要分為樁側和樁端注漿，樁側注漿主要表征為壓密和劈裂，它是通過注漿使樁周土體固結密實，增加樁土體系的摩阻力；樁端注漿主要表征為壓密和滲透，使樁底沉渣及樁端附近土體密實，產生“擴底”效應，使承載力明顯提高，為地形復雜或承載力較高的基樁使用提供了有力保障。

1 工程及地質概況

1.1 工程概況

擬建工程位于鄭州市經濟技術開發區，介于城市中心區兩條主干路之間，擬建建筑設計為：整體框剪結構，上部主體結構 34 層，下部為 3 層地下室。該工程基礎采用樁-筏基礎，樁型為泥漿護壁成孔后注漿灌注樁。根據設計及規范要求，在工程樁施工前先施工了 6 根試樁（其中3 根未進行注漿，3 根樁側和樁端均進行了注漿），混凝土設計強度等級為 C 40，設計樁頂標高為-17.720 m（絕對標高 80.880 m），設計樁徑 D=600 mm，設計樁長分別為（未注漿）L1=35.00 m、（后注漿）L2=35.82 m。樁端持力層位于第 14 層粉質黏土層并進入持力層≥ 1.50 m。1、2、3 # 試樁為未注漿樁，設計極限承載力 7 500 kN，4、5、6 # 試樁為復合（樁側和樁端均注漿）后注漿樁，設計極限承載力 7 800 kN。6 根試樁樁位平面布置示意圖如圖 1 所示。

1.2 地質概況

根據鉆探、標貫、靜力觸探及室內土工試驗成果，擬建場地 75 m 勘探深度范圍內地層均為第四系，按巖性及力學特征分 16 層，在 16 層范圍內，各層土性質、形狀、密實度、土層厚度及層底埋深如表 1 所示。

圖1 試樁樁位平面布置圖

2 后注漿施工技術要點

1）鉆孔灌注樁注漿主要施工工藝流程為：鉆孔→鋼筋籠制作→設置注漿管→灌注混凝土→疏通注漿管→ 注漿。

2）注漿管制作。注漿管一般采用直徑為 25.0 mm 的黑鐵管或無縫小型鋼管，接頭采用絲接，頂端和底部采用蓋帽進行封堵，能夠承受 1 MPa 以上靜水壓力。注漿管的長度一般要比鋼筋籠長 500 mm 左右，底部長出鋼筋籠 50 mm 左右。

3）注漿管的布設。一般情況下按圖紙要求進行。當布設 2 根注漿管時，先將 2 根注漿管對稱安裝在鋼筋籠的外側。在鋼筋籠安放過程中要注意對壓漿管的保護，尤其是噴頭部分應增加混凝土墊板對其進行保護，以免破裂造成壓漿孔堵塞后無法正常注漿。

表1 土層指標概況明細表

4）注漿施工時間。根據多個工程實踐證明，在注漿土層中，由于水泥漿注漿時工作壓力問題，往往不能真正保證樁體的注漿效果，為了避免注漿時水泥漿液注入臨近薄弱位置，通常情況下，注漿的基樁應在混凝土灌注結束后 7 d 進行。

5）注漿順序。注漿時最好采用整個工程樁一次性進行注漿，注漿應先施工周圍樁，再施工中間樁；注漿時采用 2 根樁循環，即先注第一根樁的 A 管，注漿量約占總量的 70 %，注完后再注二根樁的 A 管，然后依次為第一根樁的 B 管和第二根樁的 B 管，依此類推交替進行注漿。

6）注漿主要技術要點。灌注樁后注漿施工技術應滿足終止注漿條件要求［6］，即：①在滿足設計注漿壓力條件下，注漿量達到設計要求；②注漿總量已達到設計值的 80 %，且注漿壓力達到設計注漿壓力的 1.5 倍并維持5 min 以上；③注漿總量已達到設計值的 80 %，且樁頂或地面出現明顯上抬；④多根注漿管的注漿量仍達不到上述要求時，應實行間歇注漿以達到設計注漿量為止，若多次間歇注漿仍不能達到設計值的 80 %，則注漿壓力連續達到 8 MPa 且穩定 3 min 以上，該樁終止注漿，同時對臨樁加大注漿量。

3 試樁靜載試驗結果

本次靜載檢測數量為 6 根，樁徑 600 mm，其中未注漿試樁設計樁長 35.00 m，設計單樁豎向抗壓極限承載力為 7 500 kN，后注漿試樁設計樁長 35.82 m，設計單樁豎向抗壓極限承載力為 7 800 kN。樁號 1、2、3 # 試樁為未注漿，4、5、6 # 試樁為后注漿。依據單樁豎向抗壓靜載試驗承載力判定標準［7］，結合實測 Q-s 曲線和 s-lgt 曲線特征進行綜合判定，其檢測結論為：1 #、2 # 試樁極限承載力均為 6 000 kN，3 # 試樁極限承載力 6 750 kN；4 、5、6 # 試樁極限承載力均 7 800 kN。3 根未注漿的試樁極限承載力平均值為 6 250 kN，均未達到設計要求，破壞特征均為刺入破壞；3 根后注漿試樁極限承載力均為 7 800 kN（非破壞性試驗），達到設計要求；具體檢測 Q-s 曲線如圖 2 和 3 所示，荷載分級及沉降量明細表如表 2 和 3 所示。

圖2 未注漿試樁（1、2、3 # 樁）靜載試驗 Q-s 曲線

圖3 注漿試樁（4 、5、6 # 樁）靜載試驗 Q-s 曲線

4 數據分析

1）分析圖 2 可知，未注漿試樁（1 #、2 # 樁）靜載試驗 Q-s 曲線均在 6 000 kN 時曲線出現陡降段的起始點，3 # 試樁在 6 750 kN 時出現陡降段的起始點，而圖 3 注漿試樁（4、5、6 # 樁）均未出現陡降段的起始點。數據表明，兩種不同施工工藝的試樁在承載力的發揮上有著明顯區別，按照基樁的荷載傳遞機理分析，3 根未注漿的試樁（1、2、3 # 樁）均為土體承載力破壞，基樁均達到極限狀態，而另外 3 根注漿的試樁（4、5、6 # 樁）承載力均未達到極限狀態，承載力仍有一定量的空間，存在一定潛力。

表2 未注漿試樁荷載分級及沉降量明細表

表3 后注漿試樁荷載分級及沉降量明細表

2）分析圖 4 可知（由于篇幅限制，僅列出 1# 樁 s-lg t曲線圖）未注漿試樁（1 #、2 # 樁）靜載試驗 s-lg t 曲線在 6 750 kN 時曲線均出現尾部明顯下彎，單級持荷時間分別為 45 min 和 60 min 破壞；3 # 試樁在7 500 kN 時出現尾部明顯下彎，單級持荷時間為 30 min 破壞；而注漿試樁 4 #（見圖 5）、5 #、6 #樁均未出現尾部明顯下彎。數據表明，兩種不同施工工藝的試樁在單級荷載作用下沉降量隨著持荷時間而發生變化，前兩級荷載說明樁體處于彈性階段，3 到 7 級荷載作用下，樁身沉降量逐漸增大，是側阻力逐漸發揮階段，雖然整個趨勢基本相同，但就單級沉降量分析來看，未注漿樁沉降量是注漿樁的 2 倍左右，在最大荷載作用下，未注漿樁發生破壞，注漿樁未發生破壞。

圖4 未注漿試樁（1 # 樁）靜載試驗 s-lgt 曲線

圖5 注漿試樁（4 # 樁）靜載試驗 s-lgt 曲線

3）分析表 2、3 可知，未注漿試樁（1 # 樁）靜載試驗在 6 000 kN 時，單級沉降量為 4.28 mm，在 6 750 kN 時單級沉降量為 21.79 mm，2 # 試樁靜載試驗在 6 000 kN時，單級沉降量為 5.37 mm，在 6 750 kN 時單級沉降量為30.68 mm，3 # 試樁靜載試驗在 6 750 kN 時，單級沉降量為 4.85 mm，在 7 500 kN 時單級沉降量為 25.35 mm；而表 3 注漿試樁（4、5、6 # 樁）在最大加載量 7 800 kN 時單級沉降量分別為 2.12、2.59 和 2.09 mm。數據表明，未注漿樁承載力的發揮要早于注漿樁；在承載力的發揮過程中，隨著持荷時間和沉降量的對比關系可以看出，由于后注漿技術的運用，注漿樁的平均沉降量遠遠小于未注漿樁的平均沉降量。結果證明，通過注漿可以提高基樁的承載力，減少樁的沉降量，對于降低建筑物的沉降控制起著至關重要的作用。

5 結語

1）從 6 根試樁靜載試驗的實測數據得到的摩阻力沿樁長的分布情況來看，未注漿樁承載力的發揮要早于注漿樁，但其趨勢基本一致，符合基樁的荷載傳遞機理。

2）未注漿試樁和后注漿試樁的實測數據相比，后注漿試樁承載力有明顯提高，樁頂沉降量和分級荷載的穩荷時間減小，卸載后回彈力度大，殘余沉降量很小。本次試驗的 3 根后注漿試樁的承載力比 3 根未注漿試樁平均承載力提高大于 25 %。

3）從兩種樁型的靜載試驗結果看，后注漿試樁優勢更加明顯，為設計單位優化基樁參數及施工提供了依據。

4）通過注漿技術的應用，可以提高基樁的承載力，減少樁的沉降量，對于降低建筑物的沉降控制起著至關重要的作用。