灌注樁后壓漿技術的機理與應用研究

孫建利

（浙江有色建設工程有限公司，浙江 紹興 312000）

1 引言

為提高鉆孔灌注樁的垂直承載力，國內外廣大工程技術人員曾采用過許多方法，后注漿法就是其中較常用且有效的一種。所謂后注漿，就是在成樁后在樁身砼達到一定強度時，通過預埋管道用高壓泵向樁的某些部位灌注水泥漿，提高局部位置的土體強度。目前后注漿有以下幾種工藝[1]：

（1）在孔底設置注漿室。采用該工藝時鋼筋籠需下到樁底。該方法工藝復雜，成本高，國內很少使用。

（2）灌注樁成孔后,在孔內設置注漿管，注漿管的下端設出漿口，并用膠帶或塑料膜包住。出漿口的位置高出孔底30～50cm。灌注砼前先往孔底倒入碎石或塊石，使出漿口埋入碎石或塊石內，然后再進行砼灌筑。該方法主要用于樁底加固，在國內已有過多次實驗或使用，但由于工藝過于簡單，容易發生出漿口堵塞導致注漿失敗。

（3）將注漿管固定在鋼筋籠上（鋼管或黑鐵管），出漿口采用單向截流閥并壓入樁底土中30～50cm。由于采用單向截流閥，在進行樁身砼澆注時漿液不會灌入閥內，注漿時漿液也不會回流。該工藝由于采用單向截流閥作出漿口，注漿成功率可達97%以上，且壓力相對穩定，注漿效果顯著[2]。

2 鉆孔灌注樁后壓漿技術的作用機理

2.1 改善了樁與樁底及樁周土體的咬合性能。普通鉆孔灌注樁鉆孔取土的過程，也正是樁周及樁底土體應力釋放的過程，這一施工工序降低了樁與土體的摩擦力和端承力，這也正是普通灌注樁承載力低的主要原因，而樁底壓漿的鉆孔灌注樁，利用樁身自重使樁身周邊及樁底的土體得到預壓，回到或接近它原有的應力狀態，從而大大改善了樁與土體的咬合性能。

2.2 較好地處理了樁底沉渣。長期以來，普通鉆孔灌注樁樁底沉渣量較大（一般厚達100～500mm），且難以檢測和處理，也正是之一原因制約了灌注樁的應用，而采用孔底壓漿技術，能有效地清理孔底沉渣或對其進行機密加固處理（見下圖3、4）

2.3 樁周泥皮及縫隙得到了處理。由于采用泥漿護壁工藝，在樁與樁周土之間，不可避免地存在著一層泥皮并有縫隙（見下圖1）。這大大減小了樁與樁周土體的摩擦力。采用孔底壓漿技術，漿液由樁底進入樁周縫隙，使樁周泥皮得到了預壓處理，改變了樁與樁周土之間的摩擦系數，圖高了樁的承載力。

2.4 對持力層起到了加固作用。樁底的壓力注漿，漿液沿持力層的孔隙，由樁底向其周圍輻射，取代原孔隙中的地下水（見下圖4），使樁基矗立在由漿液貫通而形成一體的堅固持力盤上，從而起到了加固持力層的作用。

3 樁后壓漿技術特點

相比較傳統常規鉆孔灌注樁的施工方法，采用樁后壓漿技術有以下優點：（1）保留灌注樁的各種優點；（2）采用樁端壓力壓漿工藝，可改變樁端虛土（包括孔底擾動土、孔底沉淀土、孔口與孔壁回落土等）的組成結構，形成水泥擴大樁頭，可以解決普通灌注樁樁端有虛土這一技術難題。（3）采用樁側壓力壓漿工藝，可破壞樁土之間的泥皮，改善樁周土的物理力學性質，從而大幅度提高樁側摩阻力；（4）壓力壓漿時，可測試壓漿量、壓漿壓力和樁頂上抬量等參數，既能進行壓漿樁的質量管理，又能預估單樁承載力；（5）施工方法靈活，壓漿設備簡單，適應性廣，便于普及。

樁后壓漿技術可靠，經濟上合理，可以進一步在鉆孔樁施工中推廣使用。

4 關于后注漿法施工中的幾個問題

4.1 壓漿管和出漿口

實踐表明:壓漿管宜用鍍鋅鋼管或黑鐵管,直徑可采用Φ2.5cm或Φ3.0cm。對于超長樁，考慮到管內摩阻力對壓力的影響，可考慮采用Φ3.0cm或Φ3.8cm。出漿閥以單向截流閥為佳,實踐證明采用該出漿閥后注漿成功率達96%以上[3,4]。

4.2 注漿壓力、速度

從理論上講，只要漿液能注入土中，易用低壓、慢速注漿，這樣可以讓漿液在樁底或樁側較均勻滲透和緩慢刺入，以得到最佳加固效果。

4.3 注漿部位

在樁底注漿,出漿口宜埋入樁底以下土中的一定深度,一方面可避免出漿口被水泥漿包住,同時也可以讓水泥漿充分加固樁底沉渣或虛土。對于樁側注漿，出漿口宜選在砂性土層，因為在該土層樁的摩阻力損失最大，對該部位進行加固效果最好。

5 工程應用

環球紐約國際中心是紹興市重點工程，上部42層，下部地下室為三層，主樓中設計單樁豎向承載力特征值為4500KN。其地層上部主要由沖海積粘土、淤質類土組成；下部為坡積粉質粘土層，基底巖性為侏羅紀熔結凝灰巖。設計采用ф800的鉆孔灌注樁。由于開挖深度較深，其有效樁長較短，根據勘察報告中的估算，ф800的鉆孔灌注樁的單樁豎向承載力特征值約為3500~3800KN，達不到設計要求。

設計采用后壓漿技術，并經過試樁來確定二者的單樁承載力特征值（135#樁采用后壓漿技術，276#樁未采用后壓漿技術，為普通的鉆孔灌注樁）。通過靜載荷試驗對比：經過后壓漿技術處理的135#樁，其單樁豎向承載力特征值為5102KN；而未經過后壓漿技術處理的276#樁，其單樁豎向承載力特征值為3625KN。由此可見：經過后壓漿技術處理的鉆孔灌注樁其單樁承載力特征值有了大大的提高。采用樁后壓漿技術，可使樁基沉降大幅度減少。本次試驗顯示，不壓漿試樁加載至8000？KN時，樁底位移為33.45mm，而后壓漿試樁加載至12000？KN時，樁底位移僅為6.76mm，表明壓漿樁在承受更大荷載的情況下，沉降遠小于不壓漿樁。因此，采用樁后壓漿可以有效控制高層建筑、橋梁樁基礎的工后沉降，這對于工后沉降要求很高的高層建筑、客用專線及高速鐵路有非常大的利用價值。

結語

樁端壓漿的鉆孔灌注樁噪音低，既滿足了設計要求，又解決了施工擾民問題。樁端后壓漿可明顯改善樁端持力層和樁周條件，提高樁端阻力和樁側摩阻力，改善荷載的傳遞性能，大幅提高單樁承載力和減少沉降量，且適用于各種土層，技術工藝簡單，施工方法靈活，壓漿設備簡單，便于普及推廣。能夠降低工程造價，同時縮短施工工期，具有顯著的經濟效益，因此，鉆孔灌注樁后壓漿新工藝有必要在工程建設中推廣使用。

目前存在的不足之處：（1）采用后壓漿技術后，漿液在樁側、樁端膠結體的具體形狀、尺寸、強度以及漿液的影響范圍尚不確定。（2）設計中計算公式和參數的取值沒有統一的標準和規范。（3）施工中如何保證壓漿質量和樁身質量等。

[1]王媛.鉆孔灌注樁后壓漿施工技術的應用[J]廣東建材,2010,(07).

[2]劉金礪，祝經成.灌注樁后壓漿技術規程[M].

[3]中國建筑科學研究院.灌注樁后壓漿（PPG）工法（YJGF04-98）[J].施工技術，2009（9）.

[4]楊波.灌注樁后壓漿法施工技術及其工程應用[J].廣西工學院學報,2007,(S1).

[5]李龍.蔣紅星泥漿護壁鉆孔灌注樁樁底后壓漿技術的應用[J].西部探礦工程,2003,(01).

[6]徐張建,譚新平.錨桿與壓力注漿組合對灌注樁基礎的加固[J].巖土工程界,2007,(03).