淺談鉆孔灌注樁后壓漿技術的施工工藝與質量控制要點

張金燕

(山西機械化建設集團有限公司，山西 太原 030013)

單一工藝鉆孔灌注樁因其穿孔時的固有缺陷，極易產生樁底沉渣、樁周泥膜等安全隱患。鉆孔灌注樁后壓漿技術是指在樁頂或樁側處，當樁身達到一定強度后，利用高壓注塑泵，經灌注管道向樁身內注入以水泥為主要成分的泥漿，并將孔底沉淀物及樁側泥包層固結起來，從而克服傳統鉆孔樁的固有缺點，達到提高樁身承載力、降低樁身沉降的一種技術。這一技術在20世紀80年代初期被引進到國內，到現在已經得到了很好的發展。

1 設計與施工要點

1.1 設計要點

鉆孔灌注樁后壓漿技術在實際工程中的運用，需要綜合考慮地質條件、結構荷載、樁的工作要求和樁型的適用性等因素，確定合理的參數，為設計奠定基礎。對鉆孔樁而言，由于樁端堆積的沉積物無法被移除，所以在樁端加壓可以有效地提高其豎向承載力，而在側向加壓的同時還可以增加其抗拉強度，因此在樁端樁側漿液對鉆孔樁的橫向承載及豎向提升均表現出良好的效果。在鉆孔灌注樁后壓漿技術設計中，可以考慮采用“雙擠入法”，即先對樁身進行側向加壓，再對樁頭進行加壓，這樣可以極大地提高鉆孔樁的總承載力，在以多用途側向壓樁灰泥為中心進行設計時，應進行上、下壓樁灰泥的設計，并應體現鉆孔樁有關規范中的承載能力要求。在此基礎上，采用單樁豎向靜載實驗以配合上述公式，確定單樁壓漿的標準產量，為保證承載力達標的標準，對注水壓力及注水量進行合理的設計是十分必要的。單樁壓漿量承載力的提高，與土質、樁徑、樁長等因素有關，而大直徑、大間距的單樁承載力的提高，相對于單樁承載力的提高，需要提高20%左右。注漿壓力計算的確定要考慮到壓漿點深度、土質特征等因素，而這一因素又直接關系到鉆孔灌注樁的施工技術，故其數值應在規范的范圍內，并與樁身實驗數據相結合。不同濃度的溶液同樣會對注射壓力和注射量產生影響，在具體的設計中，應該充分考慮到溶液濃度的差異性。

1.2 施工要點

要確保灌注樁后擠壓技術能夠在科學地應用，就一定要對施工效率和質量進行重視，其中就包括了對壓漿泵的選擇，一定要與工程需求充分地結合起來。在目前施工階段，使用的是自動測量的壓漿泵，并具有實時顯示、實時傳輸的功能，與此同時，還要與施工條件相結合，對泥漿貯存桶、攪拌機進行選擇。在擠出過程中，利用計算機軟件對擠出液的壓力、擠出液的流速等進行控制，并可對擠出液的有關參數進行實時下載。對于注水井中的樁液，其最大噴射壓力必須大于1.5倍，表計測量范圍必須在1.5～2倍之間。管路閥門、導管的個數、樁長、地層狀況等與提高承載力的需要有關，樁端采用直管壓漿，樁底采用單面閥門。對于需要提高承載力的鉆孔灌注樁，在樁身兩側及樁頭兩端均可設置大直徑的鉆孔灌注樁，并在鉆孔灌注樁的外側設置大直徑的鉆孔灌注樁。按打捆要求從壓榨液的上部管道入手，進行壓榨[1]。為了保證壓力溶液管能夠達到壓力溶液管的壓力要求，應該在鋼籠分散的過程中對壓力溶液管的密封性進行認真的檢查。通常情況下，會選擇壓力溶液管泄漏等注水方法，應該及時進行焊接，保證有完整的壓漿溶液密封管。當樁的混凝土強度達到某一設計值(一般為70%)時，才能采用加壓法施工。在進行水壓測試前，應先做一次加壓工作，以保證測試的加壓強度為1.2倍，在壓漿砂漿施工結束之后，還需要對其進行重點檢查，由于其施工屬于典型的地下隱蔽工程，在目前階段，相關試驗主要采用鉆孔、靜態試驗等方法，在進行完施工后的承載力測試時，應該根據規范，將試驗樁抽運到一定的數量，對其進行測試時應該以強度達到設計要求的鉆孔灌注樁為中心，在20d壓漿溶液結束后，可進行后壓樁的承載能力試驗。

2 鉆孔后壓漿工作原理

后壓漿工藝采用埋設注水管道的方法，當樁身的強度達到一定程度后，再注水泥漿強化樁的缺陷，從而改善樁的完整性，并對樁的摩擦環境進行固化，增加固化樁身的摩擦。后鉆孔灌注法是在樁身底部及樁身兩側預埋管線及加壓設備，當樁身強度達到一定程度后，利用高壓噴射泵經擠壓管線將水泥漿液抽吸到井壁底部，再經一系列物理、化學作用對樁身及周邊土層進行強化，以解決傳統鉆孔灌注法存在的問題，達到改善樁身完整性，改善樁身摩擦環境，增加樁身摩擦力的目的。后壓液可分為側壓液和樁底壓液。

2.1 樁側壓漿提高承載力機理

1)在樁身兩側的細粒土中進行后注漿，當注漿壓力大于劈裂壓力時，會出現水力劈裂，出現劈裂加固效果；在充填和固結的共同作用下，樁側土體的孔隙率減小，密度增大，表現出滲透充填的膠結效果。以上兩種作用，既可恢復樁周土質，又可增強樁周土質；此外，泥石流還像樹木的根須一樣，深深地扎進了樁頭周圍的泥土里；2)在樁身后部的壓實點處，由于懸浮物的壓實作用，會產生一凸起的懸浮物。形成一種明顯的懸浮狀態；3)在不受壓點處，在樁身一側形成一種土質覆蓋層，既可獨立固結，也可與泥漿薄膜共同固結，使原有的樁身混凝土成為一種復合型樁身，使其具有更大的滑移面和更大的樁身摩擦力[2]；4)用漿液填充樁身混凝土和樁周土層間的空隙，提高了樁土間的粘結力，提高了樁身的摩阻。

2.2 樁底后壓漿提高承載力機理

1)因為樁底壓漿在樁的下端形成了一個放大頭，它對樁底和周邊的土層進行了壓縮，使得它變得更加致密，從而增大了樁端和周邊的土層的橫向壓力，從而提高了樁的樁側摩阻力；2)在樁底減壓時，隨著滲碳量的增大及滲碳壓力的增大，一部分懸浮物會流入到樁周較弱的土壤層，從而改善了樁土周圍的性質，增大了與樁周土壤的摩擦力；3)在樁底后壓漿的壓力和樁端土壤的封堵是同步的，由于壓漿的作用使樁身提前上升，從而增加了樁身的摩阻；4)樁身受壓后，樁身側摩阻、樁端摩阻均增大，樁身承載力得到明顯提高。

3 鉆孔灌注樁后壓漿施工過程中極易出現的問題及改善措施

3.1 后壓漿鋼管的連接操作

3.1.1 存在問題

為節約工程成本，許多施工單位通常利用焊接工藝，使鋼管在有壓水環境下進行高效連接。但在實際施工中，因受壓的鋼管壁面較薄，極易發生焊合，因此盡管鋼管彼此相連，但其隱蔽內常有孔洞，在混凝土澆筑時，孔洞極易被水泥漿堵塞，這將極大地影響到樁基礎的承載力和質量。

3.1.2 處理措施

具體來說，有兩種方法：1)采用加壓的方法將鋼管與加壓的方法聯結在一起；2)在每根壓力管道裝入井口后，都要同時做一次水槍測試，一旦發現管道中的液面降低，就要立即查明原因，并采取相應的措施來排除。

3.2 壓水

3.2.1 存在的問題

在工程施工中，有些施工單位只重視壓漿溶液的施工本身，而忽略了壓力水處理管道的操作，誤以為只要壓力管的安裝不出問題就可以完成施工。但實際上，在后壓漿液的管道中，除了管道外和出口外，還會覆蓋一層混凝土，若不結合現場實際，將會嚴重影響壓榨液的順利完成。

3.2.2 處理措施

在鉆孔灌注樁后壓漿施工中壓水是一個重要的步驟。一般情況下，為了保證壓水通路的通暢性，在澆筑后24h之內，都需要進行水試。但在施工過程中，在擠漿狀態下的樁身極易發生垮塌、脹大、荷載過大等問題，此時必須進行預加壓水，以保證在加壓作用下的水分能夠滲透進水泥鋪面[3]。

3.3 噴頭無法打開

3.3.1 存在問題

在壓力大于10MPa的情況下，還是不能開啟加壓溶液的噴頭。

3.3.2 處理措施

這表示在噴頭上已有損傷，因此不應該加大壓力，而應該在另外一支試管中補充一定的壓力。

4 后壓漿鉆孔灌注樁質量控制

4.1 準備階段

在后壓漿鉆孔灌注樁準備階段為防止鉆孔偏斜，在鉆孔過程中必須經常使用經緯儀檢視鉆桿的垂直度，一旦發現鉆桿有傾斜現象，就必須立即停下并及時修理。對于較大的、堅硬的巖石，必須采用沖壓型或組合型。在實際工程中，采用導向設備也是一種簡便的預防樁身偏斜的措施。

4.2 鉆孔階段

在湖塘、溝谷及河漫灘等新生粘土及泥沙地層中，鉆孔極易產生收縮，特別是對于流體指數 IL>0.75的軟塑態和流塑態粘性土，特別是對于流體指數 IL>1.0的軟塑態和流塑態粘性土，更是難以避免的收縮和收縮。關于孔徑的質量問題包括。

1)由于地質因素的影響，使鉆孔直徑小于規范規定的直徑，使樁身截面變小，樁身自重變輕，從而使樁身的安全性能大幅度下降；2)松軟的土層通常都在巖層的上部，這樣的空隙是鉆孔縮徑常有的事，而上部的樁身內力又比較大，很容易引起樁身的抗壓強度不夠，從而引起結構的破壞；3)鉆孔大小不按設計圖，鋼筋籠大小不合理，導致樁身有“筋漏”現象，樁身受壓變形能力下降甚至消失。在質量控制方面，主要采取了增大測定量值、控制孔尺寸、增大溶液的質量、增大溶液的密度、粘度、稠度等方法。另外，由于土質地層中極易出現縮孔現象，因此如何有效地減少打樁過程中的停樁時間，對提高打樁效率具有十分重要的意義。

4.3 清孔階段

孔底的沉積物被統稱為沉渣，但事實上沉積物與沉渣是有區別的。沉渣是指在鉆探過程中以砂、礫石、硝酸鹽等為主的碎石，而沉積物則是由于成孔后長期處于飽和狀態，泥沙與泥沙在樁底部形成了一種相對疏松的隔離層，從而影響了樁的承載力。清孔工作的重點是改善泥漿的質量和減少泥漿的空隙時間。施工實踐表明，通過對樁身的合理控制，可使樁身的承載力得到較大的提高[4]。

5 鉆孔后壓漿施工方案

5.1 工藝流程

壓力溶液工藝流程具體如下：壓力管制造→壓力管安裝→壓力管質量檢查→澆注混凝土→壓力管開啟→水泥溶液配置、樁壓力溶液→水泥溶液配置、樁下溶液。

5.2 注漿管制作

1)注漿管材料。采用DN20焊接鋼管，其厚度為2.75mm；2)針筒的生產。在焊接鋼管兩端使用拉絲設備拉絲，拉絲長度各為50mm。后用生膠帶包扎，再在另一端裝直[5]。安裝時要用管鉗擰緊，避免在整個注漿管管道安裝過程中由于脫落或不密封而造成漏漿。同時，按照孔徑的實際深度，加工出相應的節段，節段的兩頭分別進行車絲；3)注漿花管制作。對稱鉆孔取距300mm，鉆孔深度為12.6mm，沿孔橫斷面用3條膠帶繞制，將鐵釘固定于孔口，在鐵釘外側用3～5條高電壓膠帶繞制。在灌注管道下端采用圓錐形軟木樁進行封堵，在樁身一側的注入器底孔用適當的外軟木封口。

5.3 注漿管的安裝

確定注漿管的安放位置及長度：1)灌注管下端必須埋入鉆孔底部的淤泥中；2)樁側注漿管道在樁體較弱的土層中布置；3)樁頂與樁側澆注管道在相同斷面內的位置要相等。

5.4 注漿管安裝

1)二次清孔時，必須將注水管道交于樁身附近，并按以上所述的實際鉆孔深度，按以上所述計算出注水管道的長度，方可進行正確的安裝；2)在安裝所述鋼籠的過程中，完成所述注漿管的安裝。樁基注漿管下端500 mm處，為避免注漿管在下落時鉆入孔壁，應將注漿管向下折15～25°；3)用14#線將注漿管管子與鋼筋籠的主筋連接起來，注入管道固定在鋼筋籠外面。在距離樁底注漿底部15 m以內，樁身澆筑管端每2 m設一個錨點，其他部位及樁身兩側各4 m設一個錨點；4)相鄰的上、下兩個針筒之間用螺釘固定，在固定時要將夾頭旋緊，以免在固定管路期間出現脫開或防水現象；5)在鋼筋籠的孔口搭接之前，壓漿管道必須注滿水，以確保密封。灌漿管道充入清水后，其表面能維持穩定，不起不落者，為灌漿管道的密封性良好。如果有，就要舉起鋼筋籠，對漏水的原因進行檢查，在滿足要求后方可下另一節籠。在下籠的時候，要慢慢放入嚴禁用力墩下或者扭動；6)離開水籠后，將塞子擰緊，防止污物流入壓漿管內，損壞漿管，并采用不同的涂料對樁底澆注管道與樁側澆管道進行區別，以免造成混亂。

6 結語

在鉆孔灌注樁后壓漿法施工技術中，由于其所處的環境較為隱秘，要求相關施工單位對樁基施工中的各個環節進行細致的研究，從而使鉆孔后壓漿法施工的效率與質量得到極大的提高。同時，還要充分發揮鉆孔樁后壓漿技術在道路項目施工過程中的作用，保證基礎承載能力水平，為后續工程的順利進行打下堅實的基礎，從而極大地提升道路項目施工質量，這也將確保道路實際運行過程中，產生更多的社會和經濟效益，并最終對我國建設可持續社會起到一定的促進作用。