鉆孔灌注樁后注漿施工工藝及監理控制要點

摘要：采用后注漿技術，對樁底沉渣，樁端持力層及樁周泥皮起到滲透、劈裂填充、壓密和固結作用，以此來提高樁的承載力，減少其變形卻不失為一種解決該問題的有效、經濟的方法。

關鍵詞：鉆孔灌注樁 后注漿 逆止閥 開塞 冒漿

1、引言：

鉆孔灌注樁以其噪音低、對周邊環境影響較小、無擠土效應、單樁承載力大等特點，已被廣泛用于沿海地區的高層建筑、道路、橋梁等基礎中，適用的地基形式也越來越廣泛。但隨著建筑物規模的不斷擴大，對樁基礎的承載要求也不斷提高，傳統的處理方式無非是擴大樁徑、樁端盡量深入基巖，但在一些砂層非常厚、樁端為礫石層、入巖較深沉渣較多的地區再按傳統的方法處理就不再經濟、合適了。而采用后注漿技術，對樁底沉渣，樁端持力層及樁周泥皮起到滲透、劈裂填充、壓密和固結作用，以此來提高樁的承載力，減少其變形卻不失為一種解決該問題的有效、經濟的方法。但灌注樁后注漿技術雖推廣已歷十余年，卻因其隱蔽性較大，一些檢測數據及參數難以獲取，故未大范圍的應用于工程建設中。本文將參照實際案例，并根據施工監理過程中遭遇的一些問題，進行描述和分析，以供大家討論[1]-[6]。

2、鉆孔灌注樁后注漿施工技術特點及基本原理：

從以往的工程情況分析來看，影響鉆孔灌注樁垂直承載力的原因大約有三種：樁底沉渣厚，無論使用正循環還是反循環進行清孔，均無法完全去除干凈，樁端承載力得不到充分發揮，這對于樁端進入密實砂層較深的樁尤其明顯；樁側泥皮較厚，對樁側摩阻力影響較大，這對于位于粘土層的摩擦樁影響較明顯；對周邊孔壁的擾動，成孔階段無可避免的會對下層，特別是密實巖層造成擾動破壞，甚至會出現碎裂，影響其原整體強度。針對以上問題，結合鉆孔灌注樁技術特點，為提高樁的垂直承載力，工程技術人員嘗試了成樁后注漿工藝，試驗后效果較為理想。所謂后注漿是在成樁后且樁身達到一定強度時，通過預埋管道用高壓泵向樁的某些部位灌注水泥漿，以達到消除樁底軟弱墊層（沉渣），改善樁土界面，提高局部位置的土體強度。后注漿施工工藝有三種：在孔底預先設置注漿室。但該方法工藝復雜，成本較高，現較少使用；灌注樁成孔后，在孔內設置注漿管，注漿管的下端設出漿口，并用膠帶或塑料膜封包。出漿口的位置高出孔底30～50cm。灌注砼前先往孔底加入碎石，使出漿口埋入碎石內，然后再進行砼灌筑。該方法主要用于樁底加固，雖經過多次實驗和使用，但由于工藝過于簡單，容易發生出漿口堵塞導致最終注漿失敗；將注漿管固定在鋼筋籠上，出漿口采用單向單向逆止閥并壓入樁底土中30～50cm。由于采用單向逆止閥，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逆止閥作出漿口，注漿成功率大大提高，且壓力相對穩定，注漿效果顯著。

鉆孔灌注樁后注漿分樁底注漿及樁側注漿，樁底壓漿即將高壓水泥漿對土層產生滲入、劈裂作用而使水泥漿注入樁底一定范圍內的土體中，同時還有一部分漿液從樁底沿樁土界面向上滲，擴展到樁底以上10～20m，甚至更高。水泥漿首先在樁底沉渣區劈裂和滲透，使沉渣及樁端附近土體密實，產生“擴底”效應，使端承力提高；樁側壓漿則是將高壓水泥漿送入預先設置在鋼筋籠外側的帶單向閥的加筋PVC管，或黑鐵管。根據土層、樁長情況，管上設幾個壓漿斷面，漿液從管上的漿孔噴出，對樁周土產生擠密、滲入作用，同時順著樁土界面向上和向下滲透，在樁土界面處形成一層水泥漿與土的膠結層，使樁與土的接觸面及樁周土的摩阻得到改善和提高。

3、鉆孔灌注樁后注漿施工控制要點：

后注漿施工控制重點主要有：注漿設備的審查、注漿管的制作安裝、開塞控制、注漿的控制、注漿順序的控制、冒漿情況的監控等。

3.1注漿設備的審查

注漿專用機具主要有高壓注漿泵、單向逆止閥、注漿管。其中高壓注漿泵的工作參數必須滿足注漿壓力要求，且在使用前必須進行注漿泵和管線的密封性試運行，對注漿泵上的壓力表及流量表進行檢測；注漿管宜采用A30mm或A38mm直徑的黑鐵管，壁厚大于2.8mm，制作前應仔細檢查線管的密閉性，安裝前應檢查注漿頭長度、孔徑、孔距是否符合要求；單向逆止閥主要是對球閥及回流逆止情況進行檢查，逆止閥至少應能承受1MPa靜水壓力。

3.2注漿管的制作安裝

注漿管的連接有絲口連接及焊接連接兩種，前者存在滑絲及連接后線管垂直度不足等缺陷，后者牢固性較好，但若操作不當易造成線管燒傷，出現砂眼等情況。注漿管數量設置宜根據樁徑大小設置，小于1200mm樁徑應設置兩根，大于1200mm應設置三根，均按鋼籠圓周對稱設置，且與鋼籠加強筋進行綁扎或焊接連接，連接必須可靠牢固。鋼籠應下放至孔底，若鋼籠未通長設計的，則應設置相應導籠延伸至孔底，注漿管頭距離孔底以30～50cm為宜。注漿管上端應略高出地面，端頭必須封堵牢固，以防雜物進入。注漿閥外部應設置保護層，避免因受到砂石等硬質物的刮撞而使管閥受損。成樁后應做好成品保護，避免出現機械或人為對注漿管端頭造成破壞。

3.3開塞的控制

主要是對開塞時間及開塞壓力的控制。開塞時間的確定關乎后續施工的順利及樁端砼的完整，開塞時間過早則樁身下部砼未形成一定強度，在高壓水的沖射下會破壞樁端成形和砼強度；開塞時間過遲，則包裹注漿管的砼強度過大，造成注漿頭保護層打不開，使隨后注漿施工無法進行。故開塞時樁端混凝土強度應保持在C10～C15之間，開塞時間應在成樁后三天左右。開塞時應對開塞壓力進行關注，開塞最大壓力不應大于10MPa，且開塞完成后壓力應明顯回落。若壓力超過10MPa或持續長時間處于高壓力狀態，則表明下部注漿管堵塞或注漿頭周邊存在異常情況，應進行記錄研究后再行處理。對各注漿管的開塞情況應進行詳細記錄，標明開塞成功注漿管數量，便于后續注漿施工。

3.4注漿的控制

主要是對注漿壓力、注漿量、注漿時間的控制。開始注漿時間應該在成樁后7～25天內為宜，開始注漿前應對水泥漿進行控制，根據不同土層的滲透率確定不同的水灰比，以保證水泥漿液的均勻滲透。注漿過程重應對注漿壓力進行關注，注漿壓力以3～10MPa為宜，最好為開塞壓力的一半，以注漿壓力宜低不宜高、流量宜小不宜大、速度宜慢不宜快、水灰比不宜大為原則。注漿壓力值若過大，應間歇性注漿，使水泥漿緩慢擴散；若注漿壓力長時間低于正常值時，也應停止注漿，查看是否出現冒漿、串漿或考慮注漿管是否損壞等情況。注漿時應采用2根樁循環注漿，即先注第一根樁的A管，注漿量約占總量的70%，注完后再壓第二根的A管，然后依次為第一根樁B管和第二根樁B管，這樣就能保證同一根樁2根管注漿時間間隔30~60min以上，給水泥漿一個擴散的時間，注漿流量以75L/min為宜。注漿時應做好注漿量、壓力、時間的記錄，注漿完成后應及時清理線管、泵、儲漿器，用堵頭將壓漿管口堵死。

3.5注漿順序的控制

因后注漿的最優時間在7天左右，勢必會與周邊樁基施工產生沖突，故注漿順序應在樁基施工中樁機走位時即予以考慮。應堅持整個承臺群樁一次性壓漿，先施工周圍樁位再施工中間樁的原則，保證下部水泥漿處于整體封閉環境而不會四下擴散。

3.6冒漿情況監控及處理

因地下情況復雜，水泥漿會選擇薄弱土層進行突破，勢必會出現地面冒漿或周邊樁孔串漿的情況，故在注漿周邊至少8m范圍內不允許有成孔作業，以減少串漿發生。注漿過程中除對壓力表進行監控外，還應對周邊土層及施工樁孔進行巡查關注。若已發生冒漿、串漿情況，也應進行間歇性注漿，或相應調低水泥漿的水灰比，減小擴散阻力。若進行上述操作后效果仍不明顯，應停止注漿，并對注漿管進行徹底清洗后，待已先注漿部分初凝堵塞冒漿通道后再重新進行注漿。

4后注漿實際案例及數據分析：

錢塘江邊某高層建筑主裙樓采用鉆孔灌注樁樁基，其中主樓為抗壓樁，共計226根，樁長45m，樁徑為1000，樁端持力層為6－2圓礫層；群樓為抗拔樁，共計195根，樁長38m，樁徑為1000，樁端持力層為6－1圓礫層。成樁施工工藝雖采用反循環清孔，但因下部圓礫層被擾動后，成為單粒卵石，難以粉碎，造成清孔困難，故設計采用了樁底后注漿工藝對其樁端進行加固。其中抗壓樁單樁注漿水泥量為2.5T，抗拔樁單樁注漿水泥量為1.5T。在工程前期，對采用后注漿和未進行注漿的單樁進行了極限承載力檢測，分別選取抗拔樁及抗壓樁各兩組，如表1所示：

表1 注漿與未注漿樁極限承載力對照表樁號樁端持力層注漿情況極限承載力比較

抗拔樁A進入6－1圓礫層2m未注漿6370KN1

抗拔樁B進入6－1圓礫層2m注漿1.5T8790KN1.38

抗拔樁C進入6－1圓礫層2m注漿1.5T8600KN1.35

抗拔樁A進入6－2圓礫層2m未注漿7760KN1

抗拔樁B進入6－2圓礫層2m注漿2.5T10860KN1.4

抗拔樁C進入6－2圓礫層2m注漿2.5T10470KN1.35

以上數據中可以看出，進行后注漿的單樁極限承載力較未注漿的均有明顯提高，提高幅度均在35％～40％間。一些統計資料標明，注漿后單樁垂直承載力的提高幅度與樁底和樁側土層性質關系較大，在北京地區10m左右的短樁，當樁底進入中粗砂及礫石層時，采用樁底注漿工藝后，其單樁垂直承載力可提高70%～200%；福建地區樁底進入砂層的60m長樁，在樁底注漿后承載力可提高80%～90%；天津地區樁底進入粉細砂層的40～60m中長樁，在樁底注漿后承載力可提高20%～40%。所以說，無論是在砂層區還是礫石層區，采用樁底注漿工藝，均可大大提高單樁承載力，從而產生較大的經濟效益。

5 、結束語：

通過對鉆孔灌注樁注漿結果及數據分析，提出幾點意見和建議：后注漿法是提高鉆孔灌注樁垂直承載力及減小樁端持力層的離散性的一項有效措施，有顯著的經濟效益和社會效益；注漿后的樁其沉降量較未注漿的樁要小，對一些使用單樁的基礎，注漿尤為必要；對于一些樁長較長，進入礫石層或砂層較深的樁，在施工時底部持力層離散性更大，若適當采用注漿方法在滿足承載力要求的同時既可以縮短樁長又可以減小沉降，為工程節約費用。目前存在的問題主要是后注漿樁承載力的估算，如何根據土性和樁體對壓漿參數的優化等，尚需進一步研究完善。

參考文獻

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