后注漿施工技術(shù)在混凝土灌注樁中的應用

[作者簡介]，曾勇威，男，1979年生，廣東省湛江市人，現(xiàn)為建筑施工工程師，研究方向為房屋建筑施工及管理。

[摘要]混凝土灌注樁有兩大癥結(jié)，孔底留有難以清理干凈的沉渣，孔壁留有難以剔除的泥膜。兩大癥結(jié)不僅較大幅度地降低單樁承載力，而且影響進一步推廣使用，此外，還因單樁承載力的離散性造成建筑物的較大沉降及不均勻沉降。為此，灌注樁后注漿技術(shù)被開發(fā)出來。本文以廣東湛江某高層地基基礎(chǔ)工程為例，介紹了后注漿施工技術(shù)。本文以樁側(cè)注漿為例。

[關(guān)鍵詞]灌注樁 后注漿 施工技術(shù)

一、前言

《建筑業(yè)10項新技術(shù)》（2010版），經(jīng)國家住建部審批后，于2010年10月14日正式發(fā)布實施。

灌注樁后注漿技術(shù)，被《建筑業(yè)10項新技術(shù)》（2010版）“地基基礎(chǔ)和地下空間工程技術(shù)”列為第一項推廣的新技術(shù)（編號：1.1）。

二、樁側(cè)壓力注漿設(shè)計及施工工藝

樁側(cè)壓力注漿設(shè)計中，按樁側(cè)注漿管埋設(shè)方法可分為樁身預埋管注漿法和鉆孔埋管注漿法。樁身預埋管注漿法，即在沉放鋼筋籠的同時，將固定在鋼筋籠外側(cè)的樁側(cè)注漿管一起放入樁孔內(nèi)；鉆孔埋管注漿法，即成樁后，在樁身外側(cè)鉆孔，成孔后放入注漿管，進行樁側(cè)壓力注漿。

按樁側(cè)壓力注漿裝置形式可分為：（1）沿鋼筋籠縱向設(shè)置注漿花管方式；（2）根據(jù)樁徑大小沿鋼筋籠環(huán)向設(shè)置注漿花管方式；（3）沿鋼筋籠縱向設(shè)置樁側(cè)壓力注漿方式。

樁側(cè)壓力注漿的設(shè)計方法及流程與樁端壓力注漿相同，樁側(cè)壓力注漿樁的施工程序如下：

1、成孔

視土層地質(zhì)和地下水位情況采用合適的施工成孔方法，如泥漿護壁鉆成孔法、全套管沖抓成孔法、沖擊鉆成孔法。成孔質(zhì)量要滿足規(guī)范規(guī)定，孔徑變化不應過大，垂直度要小于1%。樁端沉渣還要清理干凈。

2、注漿頭設(shè)計制作及注漿管理才埋設(shè)

當樁側(cè)注漿管沿鋼筋籠縱向設(shè)置時，一般采用樁側(cè)不同深度打好孔的鋼管，綁在鋼筋籠外側(cè)，其孔眼要臨時封閉好，以防止灌注混凝土時水泥漿進入花管內(nèi)而造成堵塞；當采用環(huán)向樁側(cè)注漿花管時，則將其環(huán)繞在鋼筋籠外側(cè)，兩端插接于豎向注漿管底端的短接管上，并用鋼絲扎緊于鋼筋籠上；當采用樁側(cè)壓力單向閥時，則將其連接于豎向或環(huán)向注漿管上，并固定在鋼筋籠上。

樁側(cè)注漿頭的設(shè)計有打孔橡膠管包扎法、單向閥法、沿不同高度埋設(shè)環(huán)形的鋼管或PVC管（環(huán)形管外側(cè)打孔并封閉好）并用三通短管連接至樁頂?shù)姆椒ǖ戎谱鞴に嚒胃Q向不同深度樁側(cè)注漿管，樁側(cè)注漿時將注漿內(nèi)管放入預埋注漿管的某一深度并將上下氣囊打開定向注漿。對不同深度預埋的環(huán)形注漿管則直接接在注漿管的孔口注漿。注漿管的埋設(shè)見圖一和圖二。

3、注漿時間及注漿量設(shè)計

泥漿護壁灌注樁水下混凝土初凝需7d左右，故注漿時間宜在混凝土初凝后，即7d后進行。

合理的注漿量應由樁端、樁側(cè)土層類別、滲透性能、樁徑、樁長、承載力增幅要求、沉渣量、施工工藝、上部結(jié)構(gòu)的荷載特點和設(shè)計要求等諸因素確定。

樁側(cè)注漿的注漿壓力一般較低，它是從樁底到樁頂不同深度處注漿的，各段的注漿量也不一樣，主要與樁側(cè)土的類型和滲透性有關(guān)，常要間歇注漿，一般單樁樁側(cè)總注入水泥量為1000～2000kg（若單樁有4個不同深度注漿則每個深度為250～500kg，具體要視地層情況而定）。要求注漿時也要實時記錄注漿量一注漿壓力與注漿時間的關(guān)系曲線。注漿后的側(cè)阻力一般可以提高20%-40%，甚至更高（與樁側(cè)土性有關(guān)）。

4、漿液水灰比設(shè)計

通常漿液水灰比為0.5左右，先稀后濃。

5、樁側(cè)壓力注漿順序

樁身有若干樁側(cè)注漿段時，實施樁側(cè)壓力注漿的順序，國內(nèi)施工單位有兩種不同做法：自上而下和自下而上。當樁身有若干樁側(cè)注漿段時，實施樁側(cè)壓力注漿的順序，一般宜采用自上而下注漿，以防止下部漿液沿樁土界面上竄，即先注最上部樁段，待其有一定的初凝強度后，再依次注下部各樁段。

6、冒漿與間歇注漿

鉆孔樁樁側(cè)有泥皮，一般樁側(cè)注漿壓力一高就容易冒漿，所以要實行間歇注漿。

7、終止注漿條件

樁側(cè)注漿終止注漿條件，在實際操作中可按下列3條之一：

（1）終止注漿條件主要以單樁注入水泥量達到設(shè)計要求為主控因素。

（2）由于樁側(cè)注漿是在不同深度注漿，如果某一深度注漿量比較小且壓力高，則加大對其他深度的注漿量（特別是深），以達到設(shè)計注漿量為止。

（3）如果樁頂冒漿，那么先停注一段時間以便讓樁側(cè)水泥漿凝固后再注。同時采用多次間歇注漿以達到設(shè)計注漿量。

8、樁側(cè)壓力注漿樁施工特點

與樁端壓力注漿施工相同，樁側(cè)注漿時要控制好注漿壓力、注漿量及注漿速度，這是樁側(cè)壓力注漿施工優(yōu)劣或成敗的關(guān)鍵。細節(jié)決定成敗，注漿方案設(shè)計及注漿管理的埋設(shè)和注漿流程等都影響注漿的成敗。影響樁側(cè)壓力注漿效果的因素較多，除了類似于影響樁端壓力注漿效果的諸因素外，尚有樁側(cè)壓力注漿管設(shè)置層位這一因素。

9、樁側(cè)注漿勞動力組織

為了保證樁側(cè)后注漿的施工質(zhì)量，注漿應由專業(yè)的注漿單位進行。灌注樁后注漿包括注漿管理設(shè)及現(xiàn)場注漿兩部分，均由專業(yè)注漿單位人員自行負責實施。一般注漿管理設(shè)需要4-5名人員，包括施工技術(shù)指導員、記錄員和施工操作員。施工前應對有關(guān)人員進行技術(shù)培訓和安全教育。施工注漿管埋設(shè)時要保證注漿管暢通不漏漿。灌注樁后注漿時施工班組應配備5-6名人員，包括施工技術(shù)指導員、記錄員和施工操作員。注漿時應有計量設(shè)備對水泥計量，配置不同濃度的水泥漿進行高壓注漿，施工前同樣應進行技術(shù)培訓和安全教育，并在施工區(qū)設(shè)立警示牌以防高壓漿液傷害無關(guān)人員。

三、工程實例

1、工程概況

某工程地上28層，地下1層，主體高度99.8m，結(jié)構(gòu)形式為框架一簡體結(jié)構(gòu)，采用樁基礎(chǔ)。

2、工程地質(zhì)條件

場地地層情況如表一所示。

場地地層情況

土層代號

土層名稱

狀態(tài)

層厚

（m）

層底深

（m）

樁周摩阻力特

征值qa（kPa）

樁端端阻力特

征值qa（kPa）

①-1

雜填土

松散

0.7

0.7

13

①-2

素填土

松散

2.1

2.8

13

②

黏土

可塑

2.2

5.0

30

③

黏土

軟塑

2.7

7.7

18

④

粉土

稍密

7.3

15.0

20

200

⑤-1

粉細砂

銷密

4.0

19.0

22

200

⑤-2

粉細砂

中密

23.3

42.3

32

400

⑥

卵石

密實

5.5

47.8

60

1200（4200）

⑦

夾泥礫巖

3.3

51.5

55

1000

3、樁基礎(chǔ)設(shè)計施工方案

1）樁基礎(chǔ)設(shè)計方案

樁基礎(chǔ)采用直徑為80mm鉆孔灌注樁，共布樁163根，設(shè)計要求單樁豎向承載力特片值為5500KN。場地地基地的特點是，基巖為埋深較深的夾泥礫巖，其承載力比卵石層低。故應選擇密實的卵石層為樁端持力層，樁端進入持力層的深度≥2d，取1.7m。根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB50007-2011），未注漿普通鉆孔灌注樁單樁豎向承載力特征值為：

由此可見，采用不注漿的鉆孔灌注樁，單樁豎向承載力特征值遠遠達不到設(shè)計要求的5500KN。因此，本工程鉆孔灌注采用了持力層為卵石層加樁側(cè)，樁端聯(lián)合后注漿工藝。

2）樁側(cè)、樁端聯(lián)合后注漿設(shè)計及工藝流程

工藝流程見圖

3）樁底注漿管設(shè)計與埋設(shè)

由于本工程鉆孔灌注樁直徑為800mm，沿圓周對稱地布置直徑為25.4mm鍍鋅壓漿管2根，壓漿管底部超出鋼筋籠底端300mm，在壓漿管底部500mm長度范圍內(nèi)每間隔100mm沿灌漿管四周鉆灌漿孔眼。

為防止灌注樁身混凝土時漿液堵塞壓漿管的灌漿孔眼，在下放壓漿管之前，先用生膠帶和條帶狀橡皮內(nèi)胎包住孔眼，最下面的一環(huán)條帶狀橡皮內(nèi)胎必須用細鐵絲綁牢。壓漿管連接好后，綁扎在鋼筋籠螺旋筋內(nèi)側(cè)上，隨鋼筋籠下放。壓漿管與壓漿管之間采用絲扣連接，連接時絲扣處需用防水膠帶纏繞。

4）樁側(cè)注漿管設(shè)計與埋設(shè)

在地面以下12m和22m的樁側(cè)各布置Φ15mm鍍鋅壓漿管1根，綁扎在鋼筋籠螺旋筋內(nèi)側(cè)，壓漿管之前采用絲扣連接，連接時絲扣處需用防水膠帶纏繞。樁側(cè)壓漿管底部通過三通與一段高壓PVC塑料管相連，PVC塑料管沿鋼筋籠主筋轉(zhuǎn)一圈，其上等間距地鉆一排孔眼，孔眼間距為100mm，包好條帶狀橡皮內(nèi)胎做好標記，使孔眼開口朝樁周外側(cè)。

5）壓漿時間和順序

成樁后3d用清水壓通壓漿管道，7d后壓漿，先對埋深12m處的粉土層進行樁側(cè)壓漿，漿液終凝后，再對埋深22m處的粉細砂層進行樁側(cè)壓漿，漿液終凝后，最后對樁底的卵石層進行樁底壓漿；淺部漿液終凝后對深部進行壓漿，可保證深部灌漿壓力和灌漿量。

6）漿液配比設(shè)計

水灰比0.6，使用52.5R普通硅酸鹽水泥，懮入占水泥用量0.5%的減水劑（木質(zhì)素磺酸鈣）。

7）壓漿量設(shè)計

單樁壓漿用水泥總量不少于4t，樁側(cè)距地表12m處0.6-0.8t，樁側(cè)距地表22mth o 0.8-1.0t，樁側(cè)壓漿總量不少于1.6t，樁端壓2.4t。

4、靜載試驗結(jié)果

本工程進行了3根單樁靜載荷試驗，測得極限承載力分別為13200KN、10350KNt 13500KN，其平均值為12350KN，極差與平均值之比最大為25.5%，小于30%，按《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB50007-2002），對于3根樁以上的樁下承臺，單樁極限承載力可取12350KN，單樁豎向承載力特征值R=12350KN/2=6175KN，已滿足設(shè)計5500KN的要求。

三、結(jié)束語

大樓建成后，經(jīng)過沉降觀測，該28層大樓總沉降只有10mm，且沉降均勻。

[參考文獻]

1、《巖土注漿理論與工程實例》北京科學出版社，2001年；

2、《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》（GB50666-2011）。

廣東省湛江市海濱大道南61號龍泉灣A913房，馬瑞茹收，手機18927622158，郵編524009