建筑工程施工中的灌注樁后注漿技術

李然

（云南省房地產開發經營公司，云南 昆明650051）

前言

注漿法最早創始于1802年，由一名法國工程師開發應用于水閘工程。此后，注漿法成為壩基帷幕、地鐵、隧道、以及建筑地基加固中一種廣泛使用的方法。在此理論基礎上，中國建科院于1994年研究開發出了灌注樁后注漿技術。此項技術最先提出的初始目標，是針對解決泥漿護壁鉆孔灌注樁存在的樁底沉渣和樁側泥皮的固有缺陷。

1 特點

灌注樁后注漿技術是灌注樁施工的一種輔助工藝，它的基本原理是利用鋼筋籠底部和側面預先埋設的注漿管，在成樁后2~30d內進行高壓注漿，漿液通過滲入、劈裂、填充、擠密等作用與樁體周圍土體結合，固化樁底沉渣和樁側泥皮，起到提高承載力，減少沉降等效果。后注漿技術包括樁底后注漿、樁側后注漿和樁底、樁側復式后注漿。目前以樁底后注漿技術使用較為廣泛。

灌注樁后注漿技術實用性很強，具有以下優點：

可固化樁沉渣、泥皮，大幅度提高樁的承載力，減少沉降量。據資料顯示，對于樁底持力層為細粒土的單樁承載增幅達30%~70%，對于粗粒土增幅可達50%~150%，甚至更高。

可節省工程造價，技術經濟效益顯著，特別對于大直徑，超長樁效果更為明顯。采用后注漿技術與普通灌注樁相比可以減少樁徑，縮短樁長，還可避免穿透較難穿越的地質土層，大大降低了施工難度，加快了施工速度。此外，后注漿預埋的內導管可以利用作聲波透射法檢測樁身完整性，注漿后可代替等強度截面鋼筋，一管三用，也可提高經濟效益。

適用范圍廣。灌注樁后注漿技術幾乎可以適用于各種地質土層及強、中風化巖層。開始多用于泥漿護壁鉆孔、沖孔、挖孔灌注樁，近幾年已經逐漸在各種干作業灌注樁工程中使用，效果明顯。此外，后注漿預埋的內導管可以利用作聲波透射法檢測樁身完整性，注漿后可代替等強度截面鋼筋，一管三用，也可提高經濟效益。

施工工藝簡單，便于操作，在普及推廣方面有很大優勢。

2 技術作用機理

灌注樁后注漿技術提高樁承載力，減少樁沉降量的作用機理分析如下：

樁端阻力的提高。高壓漿液注入樁底，改變了虛土沉渣的物理化學力學性能及樁與巖層土體的邊界條件。當樁底及周圍土體為粗粒土時，漿液靠滲入膠結效應使其強度提高，粗顆粒沉渣被水泥漿液固化為中低強度混凝土；當土體為細粒土時，漿液以劈裂效應注入，與細顆粒土形成強度和剛度較高的網狀加筋復合土體；在非滲透性中風化基巖中注漿時，如注漿壓力不夠大，漿液受巖體約束，只能滲透到沉渣孔隙，形成漿泡，擠壓沉渣顆粒，沉渣間的泥漿充填物產生脫水固結，如壓力足夠大，則會發生劈裂注漿和擠密現象，從而提高端阻力。另外，由于漿液的充填膠結作用，在樁底會形成擴大頭，增加了樁端受力的面積，也進一步提高了樁端承載。

樁側阻力的提高。樁側后注漿中側阻力的提高依賴于由樁側注入的漿液以相同機理與土體結合。樁底后注漿中，由于漿液直接注入樁底，隨注漿壓力及注漿量增加，一部分漿液克服樁側摩擦力及上覆土壓力沿樁土界面不斷向上泛漿，高壓漿液沖破泥皮，滲入樁側土體，使土體得到擠密加強，從而提高側阻力。另外，樁底注漿可以使樁上抬而產生反向摩阻力，相似與“預應力”原理，提高側阻力。

沉降量的減少。土體剛度加強使樁沉降量減少，除此以外，在注漿壓力作用下，使樁端壓縮變形有部分在施工期內提前完成，也減少了日后使用期的豎向變形。

3 施工工藝要點

3.1 后注漿施工工藝流程

注漿管閥制作安裝，樁身砼澆注，注漿設備安裝，注入漿液，注漿穩定，設備拆除。

3.2 注漿漿液的制備

注漿漿液的稠度和可灌性是注漿工藝的重要因素之一。根據注漿泵的特點及場地地層條件，選擇注漿液及注漿稠度。國內后注漿工程多采用以水泥漿為主的漿液，根據需要添加外加劑。而水玻璃類（硅酸鹽）漿液以其具有無毒、價廉、凝結時間易控制的特性，在國際上應用較廣。

3.3 后注漿施工機具

施工機具分為地面注漿裝置和地下注漿裝置兩大部分。地面注漿裝置由高壓注漿泵、漿液攪拌機、儲漿桶、地面管路系統及觀測儀表等組成；地下注漿裝置由豎向導漿管、注漿管及樁端壓力注漿裝置等組成。

3.4 注漿終止控制標準

后注漿最大注漿壓力由樁身結構如有效樁長、樁徑、樁入土深度等因素、樁的抗拔能力、土質條件決定。注漿前可根據上述條件估算其最大注漿壓力，當注漿壓力達到此壓力并穩定一定時間后即可終止注漿；另一方面，也可根據地層條件及要求承載力提高幅度確定注漿量，當注漿量達到要求時也可終止注漿。由于注漿量的大小目前還沒有成熟的公式可以預先計算，一般都是根據經驗積累估算，通過試驗來確定比較合理的注漿量，也可以采用注漿壓力和注漿量雙控制。

3.5 最佳注漿時間

根據中國建科院開發的泥漿護壁灌注樁后注漿成套技術資料顯示，后注漿可在成樁后2~30天內實施。事實上，由于注漿是通過高壓注入，這就要求樁本身強度要足夠。如果注漿過早，有可能因為樁身強度過低而破壞混凝土自身結構，或由于樁側阻力不足導致漿液溢出地面；注漿過晚，則可能會因樁身泥皮硬化而影響漿液向上泛漿擠入樁身周圍的土體，以致漿液向遠處散溢流失，甚至引起串孔現象。所以在確定施工方案時一定要根據樁的設計強度來推算確定最佳注漿時間。

4 質量要求與檢驗

成樁質量標準按現行樁基驗收技術規范進行。后注漿施工操作及質量標準可執行中國建科院企業標準《灌注樁后注漿技術規程》。施工過程中，應經常對后注漿的各項工藝參數進行檢查。如對于注漿管，須檢查其長度、材質、接口的質量等等。發現異常及時整改。完成樁基工程后，按現行標準進行單樁豎向承載力及樁身完整性檢驗。承載力檢驗應在后注漿20d后進行。漿液中摻入早強劑時可提前進行。后注漿施工完成后應提供下列資料：材質檢驗報告、試注漿記錄、設計工藝參數、后注漿作業記錄、后注漿樁檢驗及特殊情況處理記錄。

5 實例分析

工程概況。該工程為框架－剪力墻結構，建筑面積為7000m2，主樓10層，地下設有一局部地下室，主體建筑高度43.5m。工程地質條件如下表：

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基礎采用鉆孔灌注樁，設計樁徑為1000mm及1200mm兩種類型，設計樁長為23~30m，樁端持力層位于中、微風化花崗巖層。但新建綜合樓與原先舊樓相連接，交接處設有一道剪力墻。該剪力墻基礎布樁時樁間距、位置均受到舊樓的限制，必須另行處理。由于該剪力墻剛好位于新樓與舊樓交接處，墻的軸力及彎矩均較大，因此，其基礎只能采用承載力較大的單排樁。原先設計方案對此采用了鉆孔灌注擴底樁，樁徑為1200mm，擴底端樁徑為2400mm，樁長為30m。單樁極限承載力為14800KN。盡管按照這樣常規的處理能夠滿足剪力墻基礎布樁以及承載力的要求，但是由于當地施工力量欠缺，施工隊伍并未配備鉆孔灌注擴底樁施工機械，且對該施工技術也尚未能熟練掌握，必須到外地另外聘請具備資質條件的施工隊伍，所以單樁施工費用十分昂貴，工程造價大大上升，而且在施工管理上也造成不便，施工工期相應延長。經設計人員討論分析，修改了原設計方案，采用灌注樁后注漿技術，這樣不但可以在樁徑不變的情況下提高承載力，而且施工簡便，可以保證施工質量，縮短工期。在實際施工方案中，灌注樁采用了反循環鉆孔，泥漿護壁，每樁埋設兩根1#注漿鋼管，注漿終止實行注漿壓力及注漿量雙控，注漿壓力為1Mpa,在保證一定泵壓下，送漿量控制在0.01m3/min左右，注漿量每根樁為900~1000kg水泥。

6 效益分析

樁基完成后試樁報告表明：采用后注漿技術的灌注樁試驗壓力加載到14800KN時，總沉降量為22.91mm，沉降量不大，且Q~S曲線平緩，無明顯陡降段，S~lgt曲線呈平行規則排列。綜合分析，該樁極限承載力達到設計要求。（Q~S曲線如圖1）

1）承載力分析：本工程同直徑普通灌注樁單樁極限承載力為8250KN，采用后注漿后單樁極限承載力達到14800KN，承載力增幅達到80%；

2）沉降量分析：根據樁試驗報告顯示，同直徑普通灌注樁達到極限承載力的樁頂沉降量為13.09mm，在同級荷載下采用后注漿的灌注樁樁頂沉降量為9.51mm，減少沉降幅度達27%。

3）經濟效益分析：采用后注漿技術灌注樁和鉆孔灌注擴底樁的工程造價比較如下表所示。

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由上表可以看出，只從樁的施工費用上就可以節省44%的造價，而且施工過程簡捷方便，避免了外請施工隊伍，施工工期也相應縮短，這其中也大大提高了本工程的經濟效益。

7 結語

灌注樁后注漿技術可以大幅度提高樁承載力，減少樁的沉降，在工程應用上可獲得很大的經濟效益和社會效益。正因如此，此項技術在應用推廣中越來越受到重視，也必然在不斷完善，不斷改進中發展成為灌注樁必備的配套技術，其發展潛力不可估量。

[1]沈保漢.樁端壓力注漿樁技術[J].建筑技術，2001（3）：155~157.

[2]王旭，于志強.樁底壓密灌漿提高鉆孔灌注樁承載力[J].建筑結構，1998（11）：6~8.

[3]中國建筑科學研究院，灌注樁后注漿（PPG）工法（YJGF04-98）[J].施工技術，2001（1）：46~47.