灌注樁后注漿施工技術在建筑工程中的應用探析

摘要：合理的樁端后注漿，可明顯提高樁端阻力和樁側阻力，同時可減少樁基累計沉降量，避免群樁的不均勻沉降。本文通過闡述灌注樁后注漿的工程應用，分析了具體的施工工藝，最后結合工程實例，對后注漿施工技術的優勢進行了研究。

關鍵詞：灌注樁后注漿施工技術;建筑工程;應用

前言

隨著我國城市化進程和大交通迅速發展，高層建筑和大型構筑物遍地開花。而其基礎多采用樁基礎，特別是灌注樁基礎應用廣泛。因此，如何安全而經濟地設計施工好樁基礎是一項十分重要的課題。樁基設計的指導思想是在確保長久安全的前提下，充分發揮樁土體系的力學性能，做到既經濟合理，又施工方便、快速、環保。但目前我國灌注樁應用還存在一些問題，如樁端沉渣處理問題、樁側泥皮問題、樁身質量問題。某些房屋基礎由于灌注樁設計、施工不當導致產生過大沉降或不均勻沉降，給國家和人民造成了巨大的經濟損失。因此，完善基礎工程中灌注樁的設計施工技術就成為十分緊迫的任務。灌注樁后注漿技術就是在此背景下提出的一項新技術。

1.灌注樁后注漿的工程應用

（1）后注漿鉆孔灌注樁在高層建筑中的應用

隨著高層建筑及超高層建筑在我國的廣泛興起，使大直徑鉆孔灌注樁得到大量應用，特別是在沿海地區，需要承載力高且承載性能穩定的樁基礎，同時要滿足沉降量的要求，給樁基礎設計提出新的課題。樁端后注漿鉆孔灌注樁可以滿足大型建筑物對承載力的要求，同時在滿足工程應用的條件下，利用樁端后注漿樁承載力高的特點，可以考慮減少樁的數量，那么在布置樁的平面位置時可以增加樁的間距，從而減小群樁效應。由于樁端后注漿鉆孔灌注樁在工作荷載作用下變形很小，因而可以減小高層建筑中主樓與裙房之間的差異沉降。在建設場地存在良好樁端持力層的前提下，運用樁端后注漿工藝勢必給高層建筑的發展帶來新的活力^[1]。

（2）后注漿樁應用于橋梁工程

隨著橋梁技術的進步，大跨橋梁、結構形式復雜的橋梁不斷涌現。保證橋梁基礎工程的可靠性是極為重要的問題。即使對于簡支梁橋，相鄰橋跨過大的差異沉降也會影響橋梁的正常使用。對于上部結構為超靜定的結構形式，如連續梁橋、拱橋等，相鄰橋跨過大的差異沉降會使上部結構的受力體系發生改變，甚至會使結構體系破壞。基于樁端后注漿鉆孔灌注樁優良的承載特性，應用鉆孔灌注樁的橋梁工程在適宜工程地質條件下即可采用樁端后注漿工藝方法，既可保證整個工程的可靠性，亦可節省工程造價、縮短工程建設周期。

如我國某大橋全長約32.5km，海上段長25.5km，全橋主墩樁基礎均為2500mm大直徑鉆孔灌注樁，每個主墩樁數38根，樁長達110m。為增加樁端承載力，在樁端設壓漿構造進行注漿補強，注漿后的極限承載力達到52000kN。

2.灌注樁后注漿施工技術的工藝分析

2.1灌注樁后注漿工藝流程

灌注樁后注漿工藝流程為：首先要設置注漿導管，檢查注漿導管及其質量;其次是起吊沉放" 鋼筋籠安裝注漿閥，檢查注漿閥安裝質量;然后進行灌注混凝土，檢查注漿導管狀態;最后進行配制水泥漿實施注漿。

2.2灌注樁后注漿施工

（1）后注漿時間及施工順序

注漿作業易于成樁2天后完成;對于飽和土中的復式注漿順序易先樁側后樁端;對于非飽和土宜先樁端后樁側;多斷面樁側注漿應先上后下;樁側樁端注漿間隔時間應不少于2h;樁端注漿應對同一根樁的各注漿導管依次實施等量注漿，其目的是使漿液擴散分布趨于均勻，并保證注漿管均注滿漿體以有效取代鋼筋;注漿作業離成孔作業點的距離不宜小于8～10cm;對于樁群注漿宜先外圍、后內部^[2]。

（2）后注漿參數的確定

注漿參數包括漿液配比、終止注漿壓力、流量、注漿量等參數，后注漿作業開始前，宜進行試注漿，優化并最終確定注漿參數，設計應符合：漿液的水灰比應根據土的飽和度、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;低水灰比漿液宜摻入減水劑;地下水處于流動狀態時，應摻入速凝劑;樁端注漿終止工作壓力應根據土層性質、注漿點深度確定，對于風化巖、非飽和黏性土、粉土，宜為5～10;對于飽和土層宜為1.5～6，軟土取低值，密實黏性土取高值;樁側注漿終止壓力宜為樁端注漿的1/2;注漿流量不宜超過75;單樁注漿量的設計主要應考慮樁徑、樁長、樁端樁側土層性質、單樁承載力增幅、是否復式注漿等因素確定，可按下式估算：

其中分別為樁端、樁側注漿量經驗系數，為樁側注漿斷面數，基樁設計直徑，為注漿量，以水泥重量計

獨立單樁、樁距大于6的群樁和群樁初始注漿的數根基樁的注漿量應按上述估算值乘以1.2的系數。

（3）后注漿的終止條件

后注漿質量控制采用注漿量和注漿壓力雙控的方法，以水泥注入量控制為主，泵送終止壓力控制為輔，當注漿總量和注漿壓力均達到設計要求、水泥壓入量達到設計值的75%，泵送壓力超過設定壓力的1倍時，可終止注漿^[3]。

3.實例分析

某高層建筑，屬海積平原地貌。其主樓44層，有裙樓2層，地下室1層，主體建筑高212m，塔尖高249m，框架一剪力墻結構。

3.1樁基礎的設計方案選擇

針對超高層建筑，主樓設計采用l000mm鉆孔灌注樁，設計要求單樁豎向承載力特征值為5800kN。原設計方案持力層選為中風化基巖，樁長約70m。

由于進入中風化持力層要穿過11.9～14.4m厚的卵石層以及近10m厚的全風化凝灰巖層，施工難度比較大，在打試樁過程中鉆孔樁機很難穿透8—3層卵石層，施工質量及工期不易保證。

為此建設單位建議將持力層改為8—3卵石層，樁長約45m，樁徑不變，但采用樁端后注漿技術作為新方案。這項建議被采納后，進行了樁基試驗。最后設計樁基礎調整為45m長樁與樁端后注漿的樁基施工方案。

3.2樁端后注漿樁與不注漿樁的經濟效益、工期及安全性對比分析

兩套方案的施工工期對比見表1。原入巖方案的施工工期為7個月，且施工難度大，質量難以保證。新方案的施工工期為3個月。

對兩套方案單樁經濟效益進行對比分析，可以發現，采用8—3卵石層作為持力層并采用樁端后注漿作為基礎方案，每根樁縮短25m，即每根樁節省19.625混凝土，相當于節約混凝土用量35.7%，且安全、可靠。

表1" 兩種持力層的施工工期對比

方案

樁持

力層

樁長（m）

樁施工工期（h/根）

備注

新方案

8-3層

45

36

注漿方便，不影響工期

原方案

10-2層

70

120

穿過厚卵石層到中風化凝灰巖層，施工難度較大，施工質量及工期得不到保證

通過新方案樁端后注漿樁與原方案不注漿樁的對比分析表明：

（1）新方案以第8—3層卵石作為持力層，并采用樁端壓力注漿的方案，其試樁靜載試驗最大加載13200kN，不僅超過了原設計初定的以第10-2層中風化基巖為持力層的設計最大加載12000kN，而且樁頂沉降16mm，樁端沉降量僅為3.6mm。

（2）新方案樁端后注漿有效樁長45m（比原方案樁長節省25m），在施工上不用穿過卵礫石層，避開了厚度較大的凝灰巖層，因而施工難度較原方案大大降低，施工工期節省了3個月。

（3）新方案樁基礎采用8—3卵石層作為持力層并采用樁端后注漿，每根樁長節省25m，樁徑不變，所以單根樁基節約混凝土用量35.7%，整個工程基礎節省投資約700萬元。

4.結語

通過本文分析可知，后注漿施工技術不但可以提高抗壓承載力，還能夠提高抗拔力和抗水平承載力。據統計后注漿技術已在大直徑灌注樁施工技術應用率達到50%左右，該技術有效地保證了建（構）筑物的長久安全運行。同時，由于該技術只是在下鋼筋籠時多下2根注漿管且在成樁一定齡期后注水泥漿，所以注漿增加的費用只是注漿管費用及水泥費用，它占灌注樁施工造價的比例很少，經濟效益明顯。而且樁端注漿一般在打樁快結束時穿插進行，幾乎不增加工期。因此，樁端后注漿技術以能有效提高樁基整體承載力，減少群樁沉降量且經濟社會效益很明顯而得到越來越廣泛的應用。

參考文獻：

[1]趙錫山，趙晉.鉆孔灌注樁后注漿施工技術的原理與應用[J].西部探礦工程，2012，5（15）：215～217.

[2]孔祥潛.灌注樁后注漿技術在建筑施工中的應用[J].科技創業家，2012，3（33）：94～95.

[3]劉培枝.灌注樁后注漿技術在工程中的應用及經濟分析[J].施工技術，2010，4（15）：111～112.