淺析鉆孔灌注樁后壓漿施工技術

【摘 要】灌注樁因其具有能承受更大的豎向荷載和水平荷載，已廣泛應用于基礎設施，但鉆孔灌注樁施工工藝本身存在的缺陷，首先是灌注樁樁底的沉渣很大程度上影響著樁的承載力，再者樁周邊的泥皮也將影響樁的摩擦力，灌注樁后壓漿技術是壓漿技術與灌注樁技術的有機結合，利用漿液對樁端土層及樁周土進行壓密固結、滲透、填充，使之形成高強度新土層及局部擴頸，提高樁端樁側阻力，以提高樁的承載力、減少樁頂沉降量，近年來已推廣應用。

【關鍵詞】 灌注樁 后壓漿 承載力 施工技術

隨著我國的建筑業高速發展，超高層的地基承載力要求也越來越高，超高層的基礎基本都采用灌注樁基礎，為滿足設計要求，總結了一套鉆孔灌注樁后壓漿法加固的方法，是指灌注樁成樁后一定時間，通過預設在樁身內的注漿導管及與之相連的樁端、樁側注漿閥注入水泥漿，使樁端樁側土體（包括沉渣和泥皮）得到加固。在實際應用過程中效果明顯，且取得了良好的經濟效益。下面就以本人參與施工的西安綠地中心為例，向大家介紹下后壓漿施工技術。

1、工程概況

西安市綠地中心位于西安市高新區錦業路和丈八二路東北角，其主樓建筑高度270m，號稱“西北第一高”，框剪結構，該工程的基礎采用鉆孔灌注樁￠800有效樁長53.1m，樁端持力層為純黃土，￠800有效樁長53.1m的樁身混凝土強度等級為C50，對于成樁后的灌注樁進行后壓漿施工。

2、后壓漿機理分析

（1）樁端壓漿分析

灌注樁的施工或多或少存在沉渣，孔底沉渣是影響灌注樁承載力的重要因素之一。在首灌砼時，由于導管長而細，落差大，首灌砼因離析在樁底處產生“鍋頭”，樁端砼強度低，也影響單樁承載力。因此，在樁端高壓注漿時，漿液滲透到疏松的樁端虛尖及沉渣中，結合形成強度較高的砼，隨著注漿量的增加，水泥漿液一方面不斷向由于受泥漿浸泡而松軟的樁端持力層中滲透，在樁端形成“梨形體”，增加了樁端的承壓面積，相當于對鉆孔樁進行擴底。當“梨形體”不斷增大時，滲透能力受到周圍致密土層的限制，使壓力不斷升高，對樁端土層進行擠壓、密實、充填、固結，提高了樁端土體的承載力。

（2）樁側壓漿分析

鉆孔灌注樁由于泥漿護壁，樁身砼與樁周土的粘結不牢，大大降低了樁側摩力。其次，樁身砼固結后也會發生體積收縮，使樁身砼與孔壁之間產生間隙，減小側摩阻力，降低單樁承載力。當水泥漿液沿樁壁向上及向下滲透時，漿液充填樁側砼與周圍土體間隙，提高粘結力，當漿液壓力大于樁周土體孔隙水壓力時，漿液則橫向向樁周土體中滲透，一方面可以擠壓密實松軟的樁壁土，提高了樁側土體強度，改善了土的物理力學性能；另一方面漿液滲透到樁側壁土體中與樁側土體相結合，相當于增大了樁徑，提高了樁的承載力。

3、壓漿參數的確定

壓漿參數主要包括壓漿水灰比、壓漿量以及注漿壓力，由于地質條件的不同，不同工程應采用不同的參數。《公路橋涵地基與基礎設計規范》（JTGD63—2007）和建筑地基處理規范（JGJ79-91）中均對樁基礎后壓漿技術作了相關規定。

（1）水灰比。水灰比一般不宜過大和過小，過大會造成壓漿困難，過小會使水泥漿在壓力作用下形成離析，應根據土的飽和度和滲透性確定。對于飽和土宜為0.5～0.7，對于非飽和土宜為0.7～0.9（松散碎石土、砂礫宜為0.5～0.6）；低水灰比漿液宜摻加減水劑；地下水流動時，應摻入速凝劑。

（2）壓漿量。壓漿量是指單樁壓漿的水泥用量，它是控制后壓漿施工是否完成的主要參數。

壓漿量計算Q=Vn

式中：Q——理論灌漿量，m3；

V——設計灌漿體積，m3；

n——充填孔隙率。

根據Maag（1938）的球形擴散理論簡化計算模式：

式中：r1——漿液擴散半徑，cm；

k——砂土、碎石糞土的滲透系數，cm/s；

h——灌漿壓力，厘米水頭，cm；

r——灌漿管半徑，cm；

t——灌漿時間，按穩定時間計算，s；

β——漿液粘度與水粘度比。

特定的場地下，液漿擴散半徑是灌漿時間及壓力的函數，理論上假設壓漿加固體為一直徑為d的球形體，故：V=2πd2/6。對于待定厚度的土層：V=2πd2h，d為擴散半徑。

（3）注漿壓力。一般來說什么時候結束一根灌注樁的壓漿，應該根據事先設定的壓漿量來控制，但同時也要控制壓漿的壓力值。在達不到預先設定的壓漿量，但達到一定的壓力時就要停止壓漿，壓漿的壓力過大，一方面會造成水泥漿的離析；另一方面，壓力過大可能擾動樁周土，也有可能使得樁體上浮。注漿在樁身混凝土強度達到75%后進行為宜，以避免壓漿對樁身的破壞。樁端壓漿終止壓力，根據土層性質、壓漿點深度確定。對于風化巖，非飽和粘性土、粉土，宜為5MPa～10MPa；對于飽和土宜為1.5MPa～6MPa；軟土取低值，密實土取高值。

4、后壓漿施工工藝流程（圖1）

5、壓漿施工中注意事項

（1）壓漿時常會發生水泥漿沿著樁側或在其他部位冒漿的現象，若水泥漿液是在其他樁或者地面上冒出，說明樁底已經飽和，可以停止壓漿；若從本樁側壁冒漿，壓漿量也滿足或接近了設計要求，可以停止壓漿；若從本樁側壁冒漿且壓漿量較少，可將該壓漿管用清水或用壓力水沖洗干凈，等到第2天原來壓入的水泥漿液終凝固化、堵塞冒漿的毛細孔道時再重新壓漿。

（2）壓漿時當壓力達到10MPa以上仍然打不開壓漿閥，說明壓漿閥已經損壞，不要強行增加壓力，可在另一根管中補足壓漿數量。

（3）壓漿時最好采用整個承臺群樁一次性壓漿，壓漿先施工周圈樁形成一個封閉圈，再施工中間，能保證中間樁位的壓漿質量，若出現個別樁壓漿量達不到設計要求，可視情況加大臨近樁的壓漿量作為補充。

（4）漿液應進行多次過濾，防止壓漿過程中堵塞壓漿管，壓漿泵及壓漿管路使用完畢或停用三小時以上，應及時清洗以防堵塞。壓漿泵應由專人操作，并做好施工記錄。

（5）壓漿完畢后應立即將壓漿管擰上堵頭，以防回漿，影響壓漿效果。

6、結語

后壓漿技術在不同的工程地質條件有很大的差異，不可能有相同的壓漿參數，預先設定的壓漿參數往往參考相似工程的經驗，壓漿參數的最終確定要依賴于試驗樁的結果，才能形成最終的方案，但優點在于能明顯改善樁端和樁周土持力層條件，提高樁的端承載力和樁側摩擦阻力，改善樁荷載傳遞性能，減少沉降。由于承載力的提高還可以適當的減少樁的長度，從而可以節約建設資金，故而后壓漿施工工藝相當好的前景。

參考文獻

[1] 劉金礪，祝經成.泥漿護壁灌注樁后壓漿技術及其應用[J].建筑科學，1996

[2] 張忠苗灌注樁后注漿技術及工程應用.建筑工業出版社，2009

[3] 建筑地基處理規范（JGJ79-91）[S].北京：中國計劃出版社，2000

[4] 《公路橋涵地基與基礎設計規范》（JTGD63—2007）

[5] 《建筑地基處理規范》（JGJ79-91）