建筑樁基工程中樁端后注漿施工技術(shù)應用研究

鄧文杰

阜寧縣公共資源交易中心

1 前言

在建筑工程樁基施工清孔環(huán)節(jié)，經(jīng)常因孔底環(huán)境高度復雜、沉渣數(shù)量過多而無法徹底清除沉渣。沉渣的存在，不僅會影響建筑樁身、周邊土質(zhì)結(jié)構(gòu)之間的黏結(jié)強度，而且會改變樁基周邊摩擦力對樁身的作用，威脅整個施工任務的順利完成。而樁端后注漿施工技術(shù)的應用，可以改善工程中樁基壓力承受強度，保證施工質(zhì)量及進度?；诖?，探究樁端后注漿技術(shù)在樁基工程中的應用具有非常重要的意義。

2 建筑樁基工程簡述

某建筑工程總建筑面積為86200m2，包括5棟多層、多棟10～12層小高層、1層地下室，其中基坑總面積為7423m2。該建筑工程樁基形式為鉆孔灌注樁，直徑分別為Φ750mm、600mm，長度分別為38m～32m、24m～26m。通過對泥漿護壁鉆孔灌注樁施工后現(xiàn)場進行檢測獲知，Φ750mm 單樁豎向壓力承載結(jié)果為3650kN，遠低于設計單樁豎向壓力承載值4700kN，且已出現(xiàn)局部沉降、形狀改變征兆。初步判定上述現(xiàn)象根源為灌注混凝土、二次清孔時間間隔形成孔底沉渣，且首次灌注混凝土時落差較大、出現(xiàn)離析并在樁底產(chǎn)生低強度“虛尖”。根據(jù)分析結(jié)果，擬采用樁端后注漿技術(shù)提高鉆孔樁單樁壓力承載水平，即對單樁壓力承載水平無法達到設計要求的Φ750mm樁進行加固處理。

3 建筑樁基工程中樁端后注漿施工技術(shù)的應用流程

3.1 設定注漿參數(shù)

在注漿泵、漿液攪拌機、百分表、P.042.5 級別水泥、JLWT 注漿劑等設備、材料準備完畢后，鑒于漿液配比、漿液種類、注漿量、注漿壓力、注漿時間等因素對樁端后注漿質(zhì)量的影響，施工技術(shù)人員可以在前期進行上述注漿參數(shù)的科學設置[1]。

在注漿配比方面，由于該工程前期試樁持力層均為全風化泥巖，結(jié)合實際工程經(jīng)驗，可設定水泥漿液水灰比為0.5。

在漿液種類方面，可選用級別為P.042.5的新鮮普通硅酸鹽水泥作為漿液配置原料。

在注漿量方面，可以根據(jù)公式：

進行估算。

式中：

V——注漿量，單位為m3；

R——漿液有效擴散半徑；

η——漿液損耗系數(shù)，取值范圍為1.1～1.3；

S、h——注漿段高度；

β——漿液填充系數(shù)，取值范圍為0.4～0.9；

T、n——孔隙率。

具體施工時還需根據(jù)實際注漿情況、壓水試驗值進行注漿量的調(diào)節(jié)[2]。

在注漿壓力方面，根據(jù)注漿地層（飽和全風化泥巖）特點，設定平穩(wěn)注漿壓力為1.9MPa～2.1MPa，開始注漿壓力、終止注漿壓力均處于大于2MPa 小于5MPa 范圍內(nèi)，避免因注漿壓力過大或過小而出現(xiàn)原有土體結(jié)構(gòu)被破壞、注漿費用增加、鄰樁成孔困難、注漿受阻等問題。

在注漿時間方面，施工技術(shù)人員應嚴格選擇“樁身混凝土澆筑完成后且達到一定強度”作為施工時間段，即在樁身混凝土澆筑一個星期到兩個星期內(nèi)，開始注漿操作，避免因注漿過早或過晚導致樁身破損、注漿失敗、漿液向遠處擴散等問題[3]。

3.2 制作壓漿管道

鉆孔灌注樁樁端后注漿需要在灌注樁成樁前期，進行注漿頭的制作并將其預先埋設在注漿管道內(nèi)，以便在成樁一段時間后經(jīng)注漿管道向樁端土層灌注漿液。在注漿頭制作階段，施工技術(shù)人員可以選擇三根鋼管作為樁端注漿管道，鋼管壁厚為3mm，內(nèi)外徑分別為51mm、57mm。在距離鋼管底部40.0cm左右的位置開設4×4矩陣小孔，孔洞直徑在8.0m左右，并放入承擔單向閥作用的圖釘，經(jīng)絕緣膠帶嚴密包裹[4]。

3.3 預埋注漿管并吊放鋼筋籠

在注漿頭制作完畢后，將其對應的鋼管與灌注樁中心點對稱布置（高出灌注樁樁頂15cm左右），并利用外加短套管電焊的方式，將其對應的鋼管焊接在鋼筋籠內(nèi)部。同時封堵注漿管道。若為超大直徑樁，則需要采用樁端U 型管的構(gòu)造模式制作注漿管道。在注漿管預先埋設施工階段，施工技術(shù)人員可以依據(jù)樁設計要求規(guī)定長度，開展注漿管端斷料處理。注漿管長度為孔深、露出地坪長度、進入土體深度的相加值。一般注漿管出漿孔總面積應小于其內(nèi)孔截面積，且底部密封性良好，具備單向閥性能[5]。

在鋼筋籠吊放施工時，施工技術(shù)人員可以事先對鋼管水流通效果進行檢查。在確定鋼筋籠上綁扎鋼管水流通效果的前提下，緩慢下放鋼筋籠，避免沖擊力過強對鋼筋籠上注漿管的垂直度、穩(wěn)定性造成不利影響。若抗壓樁鋼筋籠無法下放到孔底，則可以選擇兩根與注漿管綁扎的原鋼筋籠主筋，每間隔200.0cm進行一個Φ12.0mm鋼筋固定筋的設置。隨后將主筋延伸至孔底位置（最后一節(jié)注漿管底部較鋼筋籠主筋長50.0mm），保障注漿管穩(wěn)定性、垂直度。

3.4 澆筑樁體混凝土并疏通管道

在注漿管埋設期間，施工技術(shù)人員可以事先利用清水將混凝土泵料斗、管線潤濕，達到潤滑管線、預防管線封堵的目的。隨后向樁身澆筑混凝土。在樁身混凝土澆筑量達到后，采取邊澆筑邊提鉆的方式，保證鉆頭始終位于樁混合料液面下方，從根本上杜絕樁身夾泥、進水等問題出現(xiàn)[6]。

在注漿管道安裝完畢后且樁身混凝土澆筑12h～24h 內(nèi)，施工技術(shù)人員可以利用高于3MPa但低于7MPa的壓力水（清水）疏通注漿管道，為后續(xù)注漿做好準備。在壓力水流疏通管道過程中，施工技術(shù)人員應選擇逐級開展方式，以2 級到3 級壓力為標準，控制壓力水量在0.6m3左右。隨后利用高壓水流對灌注樁底部進行清洗，直至向上返出到樁頂部水流澄清度與注入水流一致，或者單管清水不斷注入的同時壓力不斷下降，保證樁底無沉渣。在成樁一個星期左右可以進行樁底注漿施工。

3.5 水泥漿配置及澆筑

在管道疏通并清除沉渣（5～7天）之后，施工技術(shù)人員可以依據(jù)水灰比為0.5～0.7的標準，進行水泥漿液配置。

在水泥漿液配置完畢之后，施工技術(shù)人員可以利用最高壓力超過10MPa 的高壓注漿泵、預埋注漿管，依據(jù)2.0MPa 左右的注漿壓力，將水泥漿液注入樁端土層。具體注漿時，可以采取一管先注、間歇注漿的手段。若一管可以順利注入3.0×103kg的水泥漿則另一管不需再次注入，反之則需要更換另一管注漿至設計注漿量。在首次注漿結(jié)束后第一時間利用清水進行注漿管道清洗，促使?jié){液完全填充樁端土層，避免漿液凝結(jié)影響注漿管道通暢度。需要注意的是，在注漿期間，施工技術(shù)人員應時刻觀察注漿壓力、注漿量變化趨勢，控制注漿節(jié)奏，并利用百分表對樁的上抬起量進行監(jiān)控測量，保證注漿階段不當干擾因素的及時發(fā)現(xiàn)、處理。一般在樁端為松散粗粒土時，需要以注漿壓力為參考標準，注漿量為控制標準，控制注漿壓力在0.4～1.2MPa 之間，且穩(wěn)定時間超出300.0s；若樁端為密實黏性土，需以注漿壓力為控制標準，保證最大壓力小于8.0MPa，處于0.5MPa～2.0MPa 范圍內(nèi)。

在水泥漿液澆筑完畢后，施工技術(shù)人員可以立即封堵注漿管道出口，并適當提升注漿壓力，持續(xù)注入漿液，充分發(fā)揮漿液對樁端土體的劈裂、壓密、滲透作用。在達到設計方案中規(guī)定注漿量的75%且注漿壓力超出設計值（達到設計標準的65%且地面已冒漿）后，或者滿足終止?jié){液灌注條件要求（JGJ94規(guī)定）時，啟動漿液停注程序。

4 建筑樁基工程中樁端后注漿施工技術(shù)的應用效果

4.1 增強樁與樁周土體間黏結(jié)強度

通過對孔底沉渣厚度、樁位偏差情況進行檢查，得出全部樁孔底沉渣厚度均在50mm 以下，且樁位偏差小于100mm，最小偏差為30mm。由此可知，在壓力一定的情況下，樁端后注漿技術(shù)可以促使?jié){液上返，降低樁孔沉渣厚度，提升樁與樁間土的黏結(jié)強度，促使樁的側(cè)摩擦阻力有效提升。與此同時，受漿液的劈裂作用影響，可以順利深入樁周地層，發(fā)揮“加筋”作用，縮小樁位偏差，提高樁基穩(wěn)固性。

4.2 提高單樁豎向承載力

通過對樁基檢測結(jié)果進行分析，可知該工程靜載荷試樁13根，經(jīng)承載力加載達到設計要求的沉降量均在50.0mm以下，I類樁、II類樁優(yōu)質(zhì)率為96%，且經(jīng)樁端后注漿的樁基承載力較普通灌注樁提高20%～40%，與設計要求相符。相較于普通灌注樁而言，樁端后注漿處理技術(shù)可以在地層、樁長、樁徑等因素一致的情況下，提高20%～40%的單樁豎向承載力，甚至在樁端持力層性質(zhì)良好的情況下提高80%的單樁豎向承載力。同時在地基承載力正常的情況下，樁端后注漿施工也可以提高建筑物安全系數(shù)。

4.3 節(jié)約樁基施工成本

在建筑樁基工程中，可以利用樁端后注漿施工技術(shù)，不僅可以同步提升樁的抗震性能、抗拔承載力，而且可以相對減少樁的數(shù)量（或減少樁徑、樁長），達到壓縮、減短工程實施時間，降低樁基施工成本的效果。

5 總結(jié)

綜上所述，樁端后注漿施工技術(shù)在建筑樁基工程中的應用，不僅可以提高單樁豎向承載力，而且可以增強樁與樁間土黏結(jié)強度，節(jié)約樁基施工成本。因此，根據(jù)建筑樁基現(xiàn)場情況，建筑施工技術(shù)人員可以科學設計樁端注漿參數(shù)，及時下放鋼筋籠，按規(guī)澆筑混凝土，嚴格依據(jù)注漿壓力、注漿量觀測值，把控水泥漿配置、注漿管開塞、次根管注漿質(zhì)量，保證施工效果。