灌注樁樁端后壓漿技術(shù)在地基加固工程中的應(yīng)用

摘要：介紹了灌注樁樁端后壓漿的原理，施工流程、工藝流程及注意事項(xiàng)，分析了樁端壓力注漿提高單樁承載力的機(jī)理。以工程實(shí)例說(shuō)明，樁端后壓漿技術(shù)對(duì)問(wèn)題樁補(bǔ)強(qiáng)可行，效果顯著。

關(guān)鍵詞：灌注樁 樁端后壓漿 注漿 注意事項(xiàng) 應(yīng)對(duì)措施

鉆（沖）孔灌注樁作為高層建筑的主要樁型，因其承載力高、無(wú)擠土、無(wú)振動(dòng)、、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，已得到廣泛應(yīng)用。然而這類樁因施工工藝的關(guān)系在施工過(guò)程中會(huì)對(duì)樁周及樁端土層的擾動(dòng)，會(huì)在一定程度上降低了土體自身的強(qiáng)度。同時(shí)清孔時(shí)，無(wú)論怎樣清孔，孔底都或多或少會(huì)留有沉渣；在初灌時(shí)，混凝土從細(xì)長(zhǎng)的導(dǎo)管落下，因落差太大，有水造成樁底部的混凝土離析形成“虛尖”、“干渣石”；孔壁的泥皮阻礙了壁摩阻力和樁端承載力。因此我國(guó)設(shè)計(jì)和施工人員經(jīng)過(guò)多年的探索和實(shí)踐，總結(jié)了一套對(duì)灌注樁進(jìn)行樁端后壓漿加固處理工藝，以達(dá)到提高灌注樁的承載力、減少沉降量、防止樁出現(xiàn)工程事故，并且對(duì)已經(jīng)出現(xiàn)事故的樁能有效進(jìn)行處理。

1、樁端后壓漿的適用范圍

樁端的壓力注漿適用于各種土層但從工程實(shí)例和實(shí)驗(yàn)的結(jié)果來(lái)看，對(duì)持力層為碎石層、裂隙大的碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化層、粗砂礪（卵）層，經(jīng)樁端注漿后，對(duì)樁的承載力提高的幅度最大。其次對(duì)于持力層為粉砂——中細(xì)砂層也適合用注漿來(lái)提高其承載力。我省閩江中下游及部分沿海地區(qū)由于受地質(zhì)條件所限，采用殘積土、粘性土作為樁端的持力層。經(jīng)過(guò)高壓注漿后，對(duì)單樁的承載力也有一定的提高。

2、樁端后壓漿的原理及單樁承載力提高與樁身加固機(jī)理

2.1樁端后壓漿技術(shù)是在灌注樁樁身混凝土強(qiáng)度滿足要求后用注漿泵將水泥與其他材料混合的漿液或純水泥漿通過(guò)注漿鋼管壓入樁端的持力層中。通過(guò)漿液滲透、凝固對(duì)樁端持力層進(jìn)行擠出、固結(jié)，使得原本松散的沉渣、碎石、土粒和裂隙膠結(jié)成一個(gè)高強(qiáng)度的結(jié)合體。水泥漿液在壓力作用下由樁端在碎石層（或其他持力層）的孔隙里向四周擴(kuò)散，對(duì)于單樁區(qū)域，向四周擴(kuò)散相當(dāng)于增加了端部的直徑。向下擴(kuò)散相當(dāng)于增加了樁長(zhǎng)。對(duì)于群樁區(qū)域，所有的漿液連成一片，使得碎石層（或其他持力層）成為一個(gè)整體，從而使原來(lái)不滿足的持力層，滿足結(jié)構(gòu)的承載力要求。

2.2在持續(xù)高壓注漿的作用下，漿液從樁端沿樁側(cè)向上和向下滲透充填和擠壓，同時(shí)也橫向向樁側(cè)周圍土層內(nèi)滲透充填和擠壓，這樣一方面可以擠壓密實(shí)由于成孔時(shí)受到的泥漿浸泡而軟化的樁壁土，另一方面水泥混合漿液通過(guò)滲透、辟裂、充填、擠密和膠結(jié)作用，對(duì)樁周泥皮置換和空隙充填，使樁側(cè)摩阻力大幅增加；漿液繼續(xù)與樁側(cè)壁土體固化膠結(jié)，在樁周形成脈狀漿液結(jié)石體，如同樹(shù)根植入土中，改變了樁側(cè)土體的物理力學(xué)性能，提高了樁側(cè)土體強(qiáng)度，進(jìn)一步提高了樁側(cè)的摩阻力，提高了單樁的承載力。

2.3漿液在高壓作用下還將充填由于灌注樁混凝土離析形成的“空洞”、“虛尖”、“干渣石”等不利的間隙和孔隙，增加了樁端、樁身混凝土強(qiáng)度，提高了樁端承載力。

3、施工流程

樁端后壓漿施工流程一般可分為兩種情況進(jìn)行：一種是在設(shè)計(jì)中已考慮樁端的壓力注漿，在施工過(guò)程中就進(jìn)行預(yù)埋管的設(shè)置。另一種是原設(shè)計(jì)沒(méi)有考慮設(shè)計(jì)樁端的壓力注漿，但在檢測(cè)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)樁的承載力等各種指標(biāo)未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，要對(duì)樁進(jìn)行處理加固。整個(gè)施工的流程如下：

設(shè)計(jì)（或設(shè)計(jì)加固方案）→預(yù)埋管（或人工造孔）→壓水試驗(yàn)（清洗泥渣）→注漿施工→檢測(cè)→竣工

以上施工流程若檢測(cè)不合格時(shí)，要重新從以上流程的第二步開(kāi)始，重新進(jìn)行，直至整個(gè)壓力漿的完工。

4、樁端后注漿工程實(shí)例及施工工藝

實(shí)例：對(duì)不合格的工程樁進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng).

某綜合樓，地上24層，地下2層，建筑總高度79.5m，樁基采用大直徑鉆孔灌注樁。最大樁徑為1200mm，樁長(zhǎng)20-30m。樁端持力層設(shè)計(jì)為⑩中風(fēng)化花崗巖。設(shè)計(jì)要求單樁豎向承載力極限值12400kN。施工結(jié)束后，按規(guī)范要求抽查了3根工程樁進(jìn)行靜載試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)C-44號(hào)樁承載力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求（結(jié)果見(jiàn)圖1）。經(jīng)鉆孔取芯檢測(cè)發(fā)現(xiàn)該樁樁底沉渣厚度過(guò)大，不能滿足設(shè)計(jì)要求。為確保樁基穩(wěn)定，經(jīng)研究決定對(duì)C-44號(hào)工程樁及所有問(wèn)題樁進(jìn)行樁端壓力注漿加固處理。

4.1人工造孔埋管

首先在需要加固補(bǔ)強(qiáng)的灌注樁樁身混凝土上鉆孔并將兩根DN25的注漿管埋入到灌注樁樁端。

4.2注漿管的制作

注漿管采用直徑為25mm的黑鋼管制作，接頭采用絲扣連接，兩端采用絲堵封嚴(yán)。注漿管在最下部20cm處制作成壓漿噴頭（俗稱花管），該部分可采用鉆頭均勻鉆出4排（每排4個(gè)），間距3cm，直徑3mm的注漿孔作為注漿噴頭。用圖釘將注漿孔堵嚴(yán)，外套同直徑的自行車內(nèi)胎，并在兩端用膠帶封嚴(yán)，這樣注漿噴頭就形成了一個(gè)簡(jiǎn)易的單向裝置。當(dāng)注漿時(shí)注漿管中壓力將車胎迸裂，圖釘彈出，水泥漿通過(guò)注漿孔和圖釘?shù)目紫秹喝氤至又小?/p>

4.3注漿材料

注漿材料可為純水泥漿或水泥與其他材料混合的漿液，本工程的注漿材料為添加了其他材料的水泥混合漿液。其配方和用量為：每50kg42.5R普通硅酸鹽水泥，摻加5kg的活性硅粉和5kg的U型發(fā)泡劑（因活性硅粉具有微收縮性，故需添加一定量的膨脹劑），然后按1:1的水灰比制成混合水泥漿液進(jìn)行備用注漿，注漿時(shí)壓力控制在4-8Mpa，注漿量一般控制在2-4T左右。

其施工過(guò)程如下：

設(shè)計(jì)加固方案→人工造孔埋管→清洗泥渣→注漿施工→檢測(cè)→竣工

以上施工流程若檢測(cè)不合格時(shí)，要重新從以上流程第二步開(kāi)始，重新進(jìn)行，直至整個(gè)壓力注漿完工。

高壓注漿完成14天后，重新進(jìn)行靜載試驗(yàn)（結(jié)果見(jiàn)圖1）從荷載-沉降的曲線可知，進(jìn)行樁端注漿后的樁基極限承載力大大提高，滿足設(shè)計(jì)要求。

5、注漿過(guò)程應(yīng)注意的事項(xiàng)及應(yīng)對(duì)措施

5.1噴頭堵塞

當(dāng)注漿泵壓力已達(dá)到10Mpa以上，仍然打不開(kāi)壓漿噴頭，說(shuō)明噴頭部位已經(jīng)堵塞損壞，不可強(qiáng)行增加壓力，可在另一根管中補(bǔ)足壓漿數(shù)量。

5.2出現(xiàn)冒漿

注漿時(shí)常常會(huì)發(fā)生水泥漿液沿著樁側(cè)或其它部位冒漿的現(xiàn)象，若水泥漿液是在其他樁或者地面上冒出，說(shuō)明樁底已經(jīng)飽和，可以停止壓漿；若從本樁側(cè)壁冒漿且壓漿量較少，可將該壓漿管用清水或用壓力沖洗干凈，等到第2天上次壓入的水泥漿液終凝固化，堵塞冒漿的毛細(xì)孔道時(shí)再重新壓漿。

5.3群樁施壓要點(diǎn)

注漿時(shí)最好以承臺(tái)為單位，整個(gè)承臺(tái)的群樁一次性注漿到位。注漿時(shí)一般先進(jìn)行周圍樁施工，形成一個(gè)封閉圈，再進(jìn)行中間樁位施工，這樣能保證中間樁位的壓漿質(zhì)量。若出現(xiàn)個(gè)別樁壓注漿量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，可視情況加大鄰近的壓漿量作為補(bǔ)充。

6、結(jié)語(yǔ)

6.1 通過(guò)對(duì)灌注樁進(jìn)行樁端壓力注漿處里后，可顯著改變了灌注樁的樁側(cè)摩阻力和樁端的持力層結(jié)構(gòu)，有效的提高了單樁承載力，提高了生產(chǎn)率，節(jié)約了建設(shè)資金。

6.2 工程實(shí)例表明，對(duì)不合格的問(wèn)題灌注樁進(jìn)行樁端壓力注漿補(bǔ)強(qiáng)方法可行，效果顯著。

6.3 雖然樁端壓力注漿可以大幅提高樁基承載力，但由于不同的工程，地質(zhì)條件具有很大的差異，不可能有相同的注漿參數(shù)，只能參考相似工程的結(jié)果。加上國(guó)家規(guī)范及地方規(guī)程均未對(duì)此作出具體規(guī)定。因此在設(shè)計(jì)中直接通過(guò)樁端的壓力注漿來(lái)提高樁的承載力的做法還不常見(jiàn)，更多的是把樁端的壓力注漿作為一種輔助的方法和處理問(wèn)題樁的一種有效方法。

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