樁端與樁側(cè)聯(lián)合后注漿技術(shù)

石文瑞 藺曉東

（鄭州市市政工程總公司，河南 鄭州 450000）

其原理是在樁體聲測后，采用樁端與樁側(cè)聯(lián)合后壓漿技術(shù)，通過預(yù)埋在樁身的注漿管將能固化的漿液注入樁周土層，這些漿液通過滲透、填充、置換、劈裂、壓密及固結(jié)等物理和化學(xué)形式共同作用，在樁周一定范圍內(nèi)形成漿液和土的結(jié)石體，改變了樁周附近土體的物理力學(xué)性質(zhì)，使樁周阻力得到不同程度的提高，樁的沉降量減小，樁的承載性能得到改善。近年來，樁端與樁側(cè)聯(lián)合后壓漿技術(shù)由于能有效的提高樁體豎向承載力而得到廣泛應(yīng)用，逐漸發(fā)展成為一種常規(guī)技術(shù)手段。 注漿的壓力和順序必須根據(jù)不同的地質(zhì)條件來確定，下面以鄭州市三環(huán)快速化項目中州大道工程施工為例來介紹鉆孔灌注樁在粉質(zhì)黏土層中進(jìn)行后注漿的施工。

1 工程概況

本施工標(biāo)段高架橋（K0+290～K0+720）全長 430m，南起中州大道南三環(huán)立交北引坡，向北跨越安康路、直至紫東路北側(cè)。且在紫東路北側(cè)設(shè)置一上橋匝道。上橋匝道寬度為9m。本標(biāo)段高架橋為兩幅橋形式，高架橋標(biāo)準(zhǔn)跨徑30m，橋梁單幅布置，標(biāo)準(zhǔn)段全寬22m、21.5m。

全橋共 15孔，5聯(lián)，在安康路附近第一、二聯(lián)為25m+30m+25m的現(xiàn)澆等截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，其余采用30m跨徑的現(xiàn)澆等截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁。上橋匝道為一聯(lián)，為4X30m，總跨徑為120m。主線橋引坡全長為134m，上橋匝道橋引坡全長140m。

該工程根據(jù)地質(zhì)情況采用摩擦樁基礎(chǔ)，樁徑為1.5m和1.2m，樁基采用C30水下混凝土。

2 適用的地質(zhì)條件

鉆孔灌注樁的后注漿工藝適用于無流動地下水的卵礫石層、中粗砂夾卵礫石層、中粗砂、稍密和中密粉細(xì)砂、粉土等土層、也可適用于風(fēng)化巖。

3 后注漿施工

3.1 后注漿工藝流程

成孔→注漿管制作→安裝注漿管、鋼筋籠→清孔→澆筑砼成樁→注漿管開賽、聲測→水泥漿攪拌→壓力注漿→觀測注漿壓力和注漿量（雙控）→記錄最大壓力和單（雙）管注漿量→清理機(jī)具→資料整理

3.2 注漿管制作及安裝

（1）樁端后注漿

利用聲測管作底注漿管，聲測管布置3根，呈等邊三角形，聲測管為φ57mm鋼管，頂端高出地面300mm，并用堵頭封嚴(yán)，防止泥漿等雜物進(jìn)入，超聲波檢測后進(jìn)行樁端注漿。3根φ57mm鋼管綁扎布置在鋼筋籠內(nèi)側(cè)，隨鋼筋籠一起下入孔底，選取兩根聲測管做注漿管，兩根注漿管下部分別用三通連接1根內(nèi)徑φ25mm帶鋼絲的柔性高壓塑料管，注漿噴頭管環(huán)繞樁身環(huán)形布置，注漿噴頭管的外側(cè)打孔后纏防水塑料帶密封。兩根中一根作為備用管，主注漿管出現(xiàn)意外注漿失敗時啟用。

（2）樁側(cè)后注漿

樁長40m以下設(shè)兩道注漿管，40m以上設(shè)置三道，最上一道距樁頂10m～15m，最下一道距樁底12m～18m，間距為12～15m，樁側(cè)端部噴頭管設(shè)置與樁端后注漿布置相同。注漿豎管采用外徑為25mm、壁厚為3mm的鋼管制作，接頭采用套絲扣連接并緊纏生膠帶。加工前應(yīng)檢查制作注漿管的鋼管是否有裂縫、孔洞、堵塞等缺陷。注漿管按聲測管位置布置，每節(jié)注漿管連接絲扣長度不小于30 mm，并保證順直，以確保注漿管連接牢固和順直，檢驗合格后用綁絲將其與鋼筋籠綁扎固定，綁扎間距為 3m，并隨鋼筋籠徐徐放入，嚴(yán)禁強(qiáng)力下放和碰孔，以免高壓塑料管破損。

3.3 成品保護(hù)

露出地面的聲測管和注漿管應(yīng)用堵頭封堵，涂上紅油漆或在注漿管附近插上小紅旗，不得碰撞和擠壓。在施工部署中應(yīng)考慮不要在有注漿管處留設(shè)臨時道路，嚴(yán)禁機(jī)械設(shè)備碾壓。

3.4 注漿材料及配合比

（1）漿液原材料

注漿所用原材料采用孟電42.5級普通硅酸鹽水泥，配合鄭州建科高效減水劑、鄭州建苑膨脹劑及適量緩凝劑。注漿所用水泥、高效減水劑、膨脹劑和緩凝劑進(jìn)場后立即取樣送檢，經(jīng)檢測證明質(zhì)量合格，并將檢測報告上報監(jiān)理單位，經(jīng)試驗工程師同意后方可使用。

（2）漿液配比

注漿采用漿液水灰比為0.6。漿液采用攪拌筒攪拌，在水泥漿攪拌過程中摻加高效減水劑、膨脹劑和緩凝劑，摻加0.6%的高效減水劑、10%的膨脹劑和 0.5%的緩凝劑（內(nèi)摻)。攪拌時嚴(yán)格按技術(shù)交底配比計量，攪拌時間要充分，不少于3min，自制備至用完的時間宜小于3h。漿液攪拌要均勻，確保漿液有良好的可泵性。

3.5 注漿量計算

注漿量分配：樁端注漿管的壓漿量控制在總量的30～40%，其余量均分在樁側(cè)注漿管中，或按照設(shè)計圖紙要求進(jìn)行壓漿。

注漿量按《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94-2008第 6.7.4條《公路與橋涵工程地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（JTG D63-2007）第5.3.6條計算確定，單樁注漿量估算：Gc=apd+acnd

對群樁初始主講的數(shù)根基樁的注漿量應(yīng)按上述估算值乘以1.3的系數(shù)。

以樁徑1.2m為例，依照本工程地層情況，試裝單樁注漿量按估算為：Gc=（apd+acnd) ×1.2=（1.8×1.2+0.8×2×1.2) ×1.2=4.9t

即對于樁徑1.2m的樁：樁側(cè)注漿水泥用量為1.2t/道；樁低注漿水泥用量 3t；注漿水泥總用量為兩道側(cè)注漿閥時單根樁5.4t；三道側(cè)注漿閥時為6.6t。

對于樁徑1.5m的樁：樁側(cè)注漿水泥用量為1.5t/道；樁低注漿水泥用量 3.5t；注漿水泥總用量為兩道側(cè)注漿閥時單根樁6.5t；三道側(cè)注漿閥時為8t。

3.6 注漿壓力控制

注漿壓力包括開塞壓力、壓注清水壓力、壓注稀漿壓力和壓注稠漿時的壓力。注漿終止條件以壓漿量為主，壓力控制為輔。即首先要保證各壓漿裝置分配估算的壓漿量全部壓注完畢。當(dāng)出現(xiàn)問題時，可采取如下措施予以處理。

①當(dāng)一個壓漿裝置由于壓力太高漿液壓不進(jìn)時，可通過另一個壓漿裝置將剩余漿液壓注完畢。

②當(dāng)一個壓漿裝置壓漿量沒有達(dá)到設(shè)計要求壓漿量時，出現(xiàn)冒漿或串漿，可暫時停止壓漿，并用清水沖洗壓漿裝置，停止60min后，再進(jìn)行復(fù)壓，如此反復(fù)直到達(dá)到設(shè)計壓漿量。復(fù)壓壓力可適當(dāng)大于首次注漿壓力，最大可達(dá)2--3MPa。如果壓漿量仍達(dá)不到設(shè)計要求，停止壓漿，將剩余漿液按比例注入另一個壓漿管。

③當(dāng)某個壓漿裝置達(dá)到設(shè)計壓漿量，但仍能繼續(xù)壓漿且壓力較低時，應(yīng)停止壓漿，改用0.5水灰比的稠漿液繼續(xù)壓漿。

④當(dāng)0.5水灰比的稠漿壓漿量達(dá)到設(shè)計壓力值時，應(yīng)穩(wěn)定壓力5分鐘，然后停止注漿，以使?jié){液盡可能在樁端均勻滲透擴(kuò)散，并達(dá)到最佳飽和狀態(tài)。

3.6 注漿設(shè)備

注漿設(shè)備采用XPB--10型注漿泵，該灌漿泵提供的流量160L/min，最大壓力為20MPa，滿足容許壓力大于1.5倍最大灌漿壓力的要求。灌漿管路采用高壓灌漿膠管。

3.7 注漿樁位的選擇

根據(jù)以往工程實踐，水泥漿在工作壓力作用下影響面積較大。為防止注漿時水泥漿液從附近薄弱地點冒出，對鄰近設(shè)施造成影響，注漿的樁應(yīng)在混凝土灌注完成7天后，并且需注漿的樁周圍至少10m 范圍內(nèi)沒有鉆機(jī)鉆孔作業(yè)。

3.8 注漿施工順序

每根樁澆注完混凝土后，在12～24小時內(nèi)必須用清水將噴頭沖開，同一承臺下的最后一根樁聲測合格后開始注漿，注漿應(yīng)以同一承臺下的樁為一組，注漿時應(yīng)采用低壓（低檔）水灰比為0.6左右的水泥漿，注漿先施工周圈樁位再施工中間樁，注漿過程中宜采用間歇灌漿，間歇的時間根據(jù)灌漿情況而定，在小壓力大流量的情況下一般應(yīng)采用間歇灌漿，間歇時間一般為45min，如果間歇灌漿效果不佳，可在漿液中摻加丙凝等速凝材料，加速漿液的凝固，并適當(dāng)延長間歇時間。注漿時應(yīng)做好施工記錄，記錄的內(nèi)容應(yīng)包括施工時間、注漿開始及結(jié)束時間、注漿罐數(shù)和相應(yīng)的壓力、總注漿量和終止壓力，以及出現(xiàn)的異常情況和處理的措施。

4 后注漿的優(yōu)點

（1)相同條件下（主要是地層、樁徑、樁長等因素），前者單樁豎向承載力一般可提高 20%～40%，最大可提高 70%以上，承載力提高的幅度與樁端持力層的性質(zhì)密切相關(guān)；

（2)在一定壓力下的漿液上返會增加樁與樁間土的粘結(jié)強(qiáng)度，從而提高樁的側(cè)摩阻力，同時漿液的劈裂作用可滲入地層中，起到加筋作用；

（3)灌注樁的抗拔承載力及抗震性能有一定程度的提高；

（4)若在設(shè)計時考慮后注漿對承載力提高的有利影響，可相對減少樁的數(shù)量，或減少樁長、樁徑，或減小承臺尺寸，將會減少工作量，減少鋼筋、混凝土的用量，縮短施工周期，節(jié)約大量生產(chǎn)成本。

（5)若設(shè)計時按正常地基承載力進(jìn)行設(shè)計，不考慮后注漿對承載力的影響，而將其作為安全儲備，則可提高建筑物的安全系數(shù)。

結(jié)論：通過樁端注漿，能顯著增強(qiáng)樁土的整體性能，樁的承載力明顯提高，改善樁承載性能?？傊?，后注漿鉆孔灌注樁經(jīng)濟(jì)效益和社會效益十分顯著，實際應(yīng)用價值高，已在樁基工程領(lǐng)域得道廣泛的應(yīng)用。

［1]中華人民共和國交通運(yùn)輸部. JTG/T F50-2011公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范. 北京：人民交通出版社，2011.7.

［2]中華共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部 JGJ 94～2008 《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》中國建筑工業(yè)出版社出版；2008.5.