鉆孔灌注樁端后注漿技術探討

【摘 要】本文從鉆孔灌注樁的成樁工藝、施工要點和鉆孔灌注樁承載力計算的分析出發，主要探討樁底注漿對鉆孔灌注樁承載力影響。

【關鍵詞】灌注樁；注漿；承載力

一、前言

近年來隨著樓宇高度的不斷增加及城市對噪音的嚴格控制，對地基承載力的要求越來越高，鉆孔灌注樁越來越多地被采用，但其在施工中形成孔底沉渣不易清除而影響樁端阻力發揮及側壁因泥漿護壁形成泥皮而影響樁周阻力發揮，施工中可采用注漿技術來改善樁的密實度，對樁周泥皮樁端地基起到滲透，劈裂充填、壓密和固結作用，以此來提高樁的承載力，減少其變形。

鉆孔灌注樁后注漿技術，其包括了兩個施工過程：一是鉆孔灌注樁施工，二是后注漿施工。

后注漿施工工藝流程：灌注樁成孔；鋼筋籠制作；注漿管制作；注漿管綁扎；灌注樁清孔；下鋼筋籠；灌注樁混凝土；后注漿施工。

二、鉆孔灌注樁的施工工藝及要點控制

（一）鉆孔控制

鉆孔控制主要依據相關要求和相關設計規范進行控制，重點控制孔深、孔徑和垂直度，了解孔壁情況，及時了解孔內情況，是否有坍孔、漏水等現象，以便在后注漿施工時采取相應的技術措施。

（二）注漿管設置、制作、安裝

在制作鋼筋籠的同時制作注漿管。注漿管底部必須有可靠且有效的密封性及單向閥性能。在制作鋼筋籠時預埋注漿管，在每節鋼筋籠下放結束時，必須在注漿管內注入清水檢查管路的密封性能。當注漿管內注滿清水后，以保持水面穩定不下降為達到要求。

（三）砼的澆搗、開塞控制

樁身砼必須連續灌注，為確保樁身質量，其充盈系數不得小于1.15。在澆砼后的3-5天，砼強度達到C10-C15時方可進行開塞。以約2MPa壓力的清水沖開管底封口。7d后，壓力注漿約2h。

（四）注漿

1、注漿時間控制在成樁后（混凝土初凝階段）7天內進行，漿液采用水灰比應根據土的飽和度、滲透性確定。

2、注漿泵應選用壓力高（至少10MPa），排漿量大（5M/h以上），性能穩定，操作方便的注漿泵，樁端注漿終止注漿壓力不小于4MPa。

3、注漿施工順序：首先是材料及設備、設施的檢測與檢查，要檢查水泥，確保水泥不能有結塊現象；要核實進場的水泥量及水泥漿的水灰比，有摻外加劑的，同時要檢測外加劑的摻量；檢查高壓注漿泵的壓力表、閥門、管線完好狀況。注漿開始記錄注漿壓力。第二，注漿時應做好施工記錄，記錄的內容應包括施工時間、注漿開始及結束時間、注漿數量以及出現的異常情況和處理的措施等。保證水泥的注入量達到要求。

4、以砂礫石為例，當滿足下列 條件之一時可以終止注漿：（1）注漿總量和注漿壓力均達到設計要求；（2） 注漿總量已達到設計值的75%，且注漿壓力超過設計值。

（五）注漿量的設計

單樁注漿量應根據樁徑樁長樁端及土層性質等因素確定估算：G （端注漿）=α d。（ α =1.5—1.8對于卵礫石中粗砂取較高值）

鉆孔灌注樁孔底注漿量的多少直接影響樁的承載力。以礫石層為例：單樁注漿的水泥用量，它與礫石層的礫石含量以及樁間距有關，取決于礫石層的孔隙率，在礫石層礫石含量為50%～70%，樁間距為4～5m的條件下，注漿量一般為1.15～2.10t。注漿量是控制后注漿施工是否完成的主要參數。

三、樁底注漿提高單樁承載力的機理分析

樁底注漿，漿液首先滲透到最疏松的樁端沉渣間隙中，這樣漿液與沉渣相結合形成水泥凝結決，一方面可以消除孔底沉渣的不良影響，另一方面還提高了樁端的承壓面積，鉆孔灌注樁的樁端承載力也相應提高。另外注漿壓力升高時，注漿量不斷增加，漿液會沿樁側逆流沖填間隙，這樣可以使鉆孔灌注樁樁側無間隙，增加摩阻力。當漿液與樁端持力層土體充分接觸后，水泥固結起主要作用。水泥是由CaO，SiO2，A12O3，Fe2O3及SO2等組成。這些礦物與水發生水解和化學反應，減少了被加固土中的含水量，增加了土顆粒間的膠結，形成水泥與較大土顆粒的團粒結構，封閉了土顆粒間的空隙，形成堅固的聯結。

四、單樁豎向承載力計算應考慮的因素

《建筑樁基技術規范》JGJ94-2008第5.3.10條基于土的物理指標與承載力參數之間的經驗關系，計算單樁承載力標準值的公式為：Q =Q +Q +Q

=uΣq l +uΣβ q l +β q A

由該公式可知，影響單樁豎向承載力主要受樁側、樁底土層的物理力學性能、樁的幾何參數以及計算模式的不定性等主要因素影響。

其中，樁身材質、混凝土澆注質量等因素構成了樁身材料性能的不定性，在樁身質量無顯著缺陷的情況下，對單樁承載力變異性較小。制約單樁承載力變異性的主要因素主要包括：樁側土質與樁底土質的變異性，勘察試驗的誤差，成樁過程中樁側土的擾動和密實度的變化、孔底可能出現的沉渣、虛土等，這些因素構成了土質條件的不定性。

在相同注漿條件下，注漿量越多，樁基承載力提高的幅度就越大。樁底端注漿量的大小是由樁端、樁側土的性狀等多種因素決定的，其中樁底土層的可灌性與樁長是主要因素。短樁比長樁承載力提高幅高。

以礫石卵石為例， β 的規范取值為3.2—4.0，也就是樁承載力提高3.2—4.0倍。承載力大幅提高用于高層建筑，其經濟效益顯著。

后注漿灌注樁的單樁承載力，應采用靜載荷、高低應變、自平衡法等檢測手段試驗確定。對樁端后注漿鉆孔灌注樁的承載與變形進行試驗，全面深入分析樁端后注漿鉆孔灌注樁，樁身荷載傳遞規律、側摩阻的分布規律與發揮特性、及端阻工作特性，深入認識后注漿的加固機理。

以浙江奉化兩工程為例。例一設計時的β 的取值是1.8，靜壓試驗滿足設計要求，但遠遠低于規范的估值。例二：設計樁、注漿、靜壓試驗，承載力返回設計院，單樁豎向承載力提高35%左右。

五、幾點體會

（一）施工控制的差異影響承載力的提高。

1、鉆孔灌注樁在施工中，影響成樁質量的因素較多，孔底沉渣厚度和泥漿的比重滿足設計規范標準要求存在差異，質量不夠穩定，有時候會發生縮徑、樁身局部夾泥等現象，樁側阻力和樁端阻力的發揮會隨著工藝而變化，且又在較大程度上受施工操作影響。

2、串孔現象：由于地層空隙率及持力層裂隙的存在，在A樁進行注漿，鄰近B樁已開塞但未注漿，如果工程施工未進行分片開塞，分片注漿，則會導致對A樁進行注漿可能會有水泥漿從B樁的管中噴出，注漿管堵塞直接引起后續B樁注漿失敗。同時這種串孔擴散現象還可能導致周邊土體固結，從而使得鄰近樁機難以鉆進；由此鉆孔灌注樁施工應采用分片開塞，分片注漿的施工流水作業。

（二）土層的滲透能力直接影響承載力。在相同注漿壓力下，樁端土的滲透系數越大，漿液滲透率高，通過滲透、部分擠密、填充及固結等作用，注漿影響半經越大，漿液對土的加固效果越好。由此，樁端持力層位于卵礫石、砂卵石及中砂以上的粗粒土中，使樁端土層條件得到改善，并增加了樁端面積，提高了樁的承載力。

（三）從經濟效益角度考量，一方面，樁底后注漿所用材料是無砂純水泥漿，這樣單方造價樁底后注漿會高于普通鉆孔灌注樁；但從單位承載力費用考量，由于同等條件下其單樁承載力遠高于普通鉆孔灌注樁的承載力，故樁底后注漿單位承載力費用仍低于普通鉆孔灌注樁。另一方面，由于單樁承載力較高，可大幅度減少樁的數量及承臺混凝土量和配筋，因此用于高層建筑時，其綜合經濟效益顯著。

參考文獻：

[1]《灌注樁后注漿技術規程》（Q/JY14-1999）

[2]《建筑樁基技術規范》（JGJ94-2008）

作者簡介：

鄔銀飛，性別：女，浙江寧波人，1962年出生，學歷：大學本科，職稱：工程師、國家二級注冊結構師，浙江省奉化市建筑設計院，研究方向：房屋結構設計研究。