灌注樁后注漿技術在皖南卵石地層中的應用

周 干 （廣東博意建筑設計院有限公司合肥分公司，安徽 合肥 230001）

1 樁端后注漿技術原理

利用樁端后注漿技術時，需要預先把注漿管埋設在鋼筋籠的底部及側面上，在成樁后實施高壓注漿，漿液滲入之后，通過劈裂、填充還有擠密等方式跟樁體附件土體結合到一起，對樁底部位的沉渣，還有樁側部位的泥皮加以固化，強化單樁承載力，避免大量沉降等效果。處理樁基時，樁端后注漿技術的加固機理包括以下幾個方面。

①劈裂加筋。漿液能夠在壓力的作用下，平衡掉地層的初始應力跟抗拉強度，對土體跟巖石結構造成擾動、破壞，讓地層產生新的裂縫或者是孔隙，同時，讓地層中之前的孔隙、裂縫變大，這種沿垂直于樁體形成的平面劈裂，會讓漿液在土中產生一種網狀結石，實現相應的加固效果。

②填充擠密。通過鉆孔方式，往樁基中灌注極濃的漿液，讓注漿管周圍產生“漿泡”，達到擠密土體的效果，漿泡較小時，灌漿壓力會沿鉆孔往外散，但卻不會外滲，等到漿泡變大，其上抬力也變大，實現加固樁基的效果。

③滲透固結。漿液在壓力下會滲入樁側還有樁底的土中，產生一個高強度、具有結構性的結石體，從而強化樁側摩擦力，增大樁端承載面積，以強化單樁的實際承載能力，該固結機理適用于卵土、碎石土或者是具有顯著滲透性和可灌性的砂土。

2 計算分析

經過后注漿處理的單樁承載力極限值，需要利用靜載試驗予以確定，其計算公式為：

β、β是樁側、樁端的阻力增強系數。

剩下的參數均取自《建筑樁基技術規范》，設計的關鍵是 β、β如何取值。應考慮當地工程的取值經驗，并分析場地土層形狀。在確定注漿壓力跟注漿量等關鍵參數時也要借鑒同類經驗。

3 設計工藝

備好注漿管→安裝注漿管閥→樁身澆混凝土→備好注漿設備→準備水泥漿液→注漿→拆設備。

①制作注漿管。做鋼筋籠時，就要用無縫的35mm鋼管做注漿管，封堵其兩端，再用絲扣連接接口，注漿管需要比鋼筋籠長56cm，在樁底要自鋼筋籠中突出4.5cm，上部要比樁頂混凝土面高出45cm，但不允許突出地面。將注漿管下端15cm位置上，按2.5cm的間距鉆出5排直徑為2.5mm的注漿孔，將其做成噴頭。

②在樁端安裝注漿閥。樁端的注漿閥也要在制作鋼筋籠時裝好，并把注漿閥跟注漿導管連好，樁底安裝的注漿底閥要比鋼筋籠長出180mm，用鉆孔把出的部分鉆花孔，并用生膠帶封嚴孔隙。用超聲波檢測樁底漿管，合格后再投入應用，以防樁身被漿液塞住。

③把注漿管布置好。做好注漿管后，沿鋼筋籠按樁徑大小設置2根～3根，注意保持對稱，在吊放鋼筋籠時，鋼筋籠不能變形，保證注漿管不受損。孔壁不得被磨損，以免堵孔，噴頭處需加混凝土護墊，再按相關規范實施澆混凝土。

④確定注漿處。成樁4d～5d后，且該樁7.5m以內無別的鉆孔作業，其附近7.5m內的樁體均至少完工4d，以免周邊薄弱點溢漿。

⑤配備水泥漿。注漿要用P.0.42.5水泥來配備，第一盤水泥用量要加大，第二盤選擇0.8的水灰比，當水灰比減到0.6時結束，為保證注漿管不會被未拌開的水泥顆粒堵住，制備時，要控制顆粒大小，并用篩網對水泥漿液實施過濾。

⑥設定注漿壓力、注漿量還有注漿控制標準。因地質條件不盡相同，注漿量也未作明確規定，故此注漿量取決于地質條件跟施工狀況。注漿時要對注漿壓力和注漿量實施雙重控制，當注入量滿足設計要求時，注漿即停止。

⑦注漿施工。先對周圈樁位注漿，然后是中間樁位，對于承臺中一次性壓好的群樁，應該兩根樁同時循環注漿：也就是先壓樁1的A管，注漿量達到65%時，壓樁2的A管，達到同樣注漿量后，再壓樁1的B管，然后是樁2的B管，這種使同樁兩次注漿會有25min～35min的間隔，水泥漿能擴散得很充分，注漿要有施工記錄。

4 與普通灌注樁的對比

與普通灌注樁相比，經過樁端后注漿處理的灌注樁的優點如下。

①樁數少，樁徑小、樁長短；周期短，工作量少，成本低；經濟效益好，在大直徑超長樁中的體現更明顯。

②樁端阻力得到強化。能強化持力層的性質，強化樁基礎的抗震、抗拔性，還有承載力。

③樁土與樁基之間能夠更好地粘結。強化樁與側壁土層之間的摩擦力，再通過劈裂滲入地層，實現加筋效果。

④通過注漿管可以聲波透射法對樁身完整性做檢測。可替代等強截面鋼筋，強化建筑物的安全性，強化經濟效益。

⑤在溶巖地區，通過注漿可以實現填充溶洞的效果。

⑥在以較厚卵石層為持力層處，能改善地層的不穩定狀態。

5 應用實例

5.1 基本情況

場地在皖南宣城涇縣，東鄰涇縣醫院，南鄰隆裕路，西鄰瑤莊路，北鄰潭西路,其地貌系河流沖積形成的河谷平原，局部存在溝塘等微地貌。在皖南，這種地貌比較普遍。

圖1 工程地貌示意圖

5.2 土層狀態

本次勘察按成因，結構及力學性質等，將土層分為5個主亞層，即耕土(Q4al)是①層；粉質粘土（Q4al）為②層；淤泥質粉質粘土(Q4al)是③層；粉細砂夾粉土(Q4al)是④層；卵石(Q4al)是⑤層。其中⑤層的50%～60%是20mm～60mm的粒徑，粒徑最大超過100mm，混雜礫砂、中粗砂還有粉質粘土，礫徑分布混雜，不均勻、無層理。基本成份是石英砂巖，偶含漂石，磨圓度強，表面光滑，上部含少量大粒徑卵石，下方含卵石較多、礫徑也在加大。⑤層層頂在1.90m～10.0m埋深處，層頂未揭穿，對應的黃海高程大約在25.30m～31.80m，揭露厚度最大為20.40m。勘察時發現，當鉆機鉆進混雜中粗砂、礫砂段時，漏水、漏漿嚴重。

圖2 工程地質剖面圖

5.3 確定樁型

根據地勘資料對成樁工藝做對比后，灌注樁以卵石層為持力層，采用了泥漿護壁方式鉆孔。參照勘察資料，若持力層選強風化基巖，就要穿透整個⑤層，20多米的卵石無法鉆進，且可能滲漏、塌孔，再考慮到承壓含水層跟泥漿會影響地下水環境，不宜如此施工。⑤層力學強度較高，呈密實狀，工程性尚可，承載力高，分布更穩定，厚度也大。故而以⑤層為持力層，樁徑設定為0.6m。樁身混凝土強級水下C35，單樁承載力設計極限值為4400kN，其特征值為2200kN,樁長按各土層的側、端阻力來算應該為18m，樁端至少進入卵石層15m，后來在試成孔時發現，卵石最大粒徑有180mm，難以鉆進，總是卡鉆，頻繁塌孔，效率低下。最后決定選擇后注漿技術，以縮減樁端沉渣厚度、強化樁側阻力，縮減樁端進入持力層深度，消除不利因素，優化施工效率。

5.4 注漿指標

① β、β的確定，由于本工程⑤層粒徑大，上部稍密，往下一點點由中密到密實，計算 β時取 2.0，β則取 3.0，并以試樁方式加以驗證。計算當單樁承載力極限為4400kN時，原18m樁長可縮至11m，卵石層內進入部分縮減了7m的長度。同時，豎向增強段也不超過12m，只在樁端后注漿即可，樁側跟樁端無須復試注漿，降低施工難度。

②后注漿導管共2根，須在成樁前預埋，并與鋼筋籠加勁箍固定在一起，綁扎或者焊接均可。不允許注漿導管漏水，連接時用螺紋，本工程的樁身縱筋不能用注漿管替代。注漿要求進到樁底土層內0.2m～0.4m處。

圖3 樁身構造

③確定注漿量：控制注漿液水灰比，使其在0.55上下。注漿量應為：

GC=αd+αnd

α對中粗砂應該取0.7，由于本工程是承臺樁，其間距相對較大，注漿量需要加個系數，大概1.2～1.5，算出的注漿量是1.5（以t計）。

④注漿壓力為3MPa～5MPa，注漿速度在75L/min以內。

⑤成樁2d后，30d內，注漿作業開始，注漿距成孔作業點至少8m，依次對同樁的兩注漿管做等量注漿，樁群注漿時，要求先外圍，后中間。

⑥注漿量和壓力達到設計值時，注漿終止。若注漿壓力一直比正常值小或地面開始冒漿，或者是附件樁孔串漿，都要改為非連續注漿，最好間歇0.5h～1h，也可把漿液水灰比適當調低。

⑦注漿期間，應經常檢查工藝參數。發現異常要馬上復核，按現場情況處理。

⑧樁基完成后，應按工程質量要求實施驗收。在樁身混凝土強度達標時，注漿完成20d后，方可檢驗單樁豎向承載力。

注漿20d后，通過小應變樁身檢測，還有靜載試驗，發現本工程單樁無論是豎向承載力，還是樁身完整性，全都達到了設計要求。

6 結語

后注漿技術的技術含量非常高，在卵石地層中應用，能強化單樁承載力，縮減沉降量，降低樁基成本，強化建設效率。設計只要合理，再對工藝精準控制，通過嚴格管理，采用得當措施來施工，就能強化樁基質量，使其技術先進，安全適用，經濟合理。