鉆孔灌注樁后壓漿技術的應用

張彥彬，廖長生，李澤杰

(煙建集團第十建筑安裝有限公司,山東煙臺264003)

我國高層建筑甚至超高層建筑迅猛發展，對地基承載力的要求越來越高，基礎形式一般采用灌注樁基礎。鉆孔灌注樁以其低噪音、對環境影響較小、無擠土效應等特點被廣泛應用。但鉆孔灌注樁施工存在樁底沉渣和樁側泥皮，從而會降低端阻和側阻，使鉆孔灌注樁的端阻系數和側阻系數比打入式預制樁的要低[1-2]。為解決這一問題，工程中采用樁底后注漿技術。該技術是在鉆孔灌注樁澆灌完混凝土并待其達到一定強度之后，通過樁內預埋的壓漿管對樁底壓住水泥漿液，減少樁底沉渣和樁周泥皮的負面影響，改善樁土界面條件以提高單樁承載力。鉆孔樁成樁后再進行灌漿，不但處理了沉渣，同時固化部分泥皮[3]，從而顯著提高樁的承載力和降低樁的沉降。煙臺某臨海超高層公共建筑通過這種鉆孔灌注樁樁底后注漿技術加固樁端地基的方法，大大縮短了樁長，其單樁承載力明顯提高，取得了良好的經濟效益。

1 加固機理

混凝土灌注樁澆筑完成后，在樁混凝土強度滿足要求后，將水泥漿通過預埋注漿管由壓力作用壓入樁端土層空隙中，使原本松散的沉渣、碎石、土粒和裂隙膠結成一個高強度新土層，提高了樁端承載力及樁端阻力，減少了沉降。水泥漿在壓力作用下由樁端在樁端土層孔隙里向四周擴散，對于單樁區域，向四周擴散相當于增加了端部的直徑，向下擴散相當于增加了樁長；群樁區域所有的漿體連成一片，樁端土層連成為一個整體，從而使原來不滿足結構承載力要求的土層滿足設計要求。另外，鉆孔灌注樁在澆筑混凝土前，孔底總會或多或少的存在不同程度的沉渣；在初灌混凝土時，因導管落差過大，樁端混凝土會造成混凝土離析形成“虛尖”；孔壁的泥皮降低了樁身與樁周土的摩擦系數，以上幾點都會影響到灌注樁的樁端承載力和側壁摩阻力。后注漿工藝壓入樁端后首先固化沉渣，與樁端離析后的混凝土相結合，增強了樁端密實度；漿液沿樁身上返，消除了泥皮，提高了樁端側阻力，同時漿液橫向滲入樁側土體中，也一定程度上起到了增加樁徑的作用。

2 適用地質條件

鉆孔灌注樁后壓漿適用于樁成孔過程中，巖土體顆粒過大、易被擾動、沉渣易沉淀，且沉渣較難清除的碎石類土、砂類土和碎塊狀的強風化基巖等孔隙、裂隙發育、填充性差的地層條件。

3 樁端后壓漿參數的設定及施工工藝

后壓漿參數主要包括注漿水灰比、注漿量、注漿壓力和注漿速度等。其中，注漿壓力和注漿量是注漿施工效果好壞的關鍵因素。由于地質條件的不同，不同工程應采用不同的參數。先設定參數，根據設定的參數，進行試樁的施工，試樁完成后達到設計的強度，再進行樁的靜載試驗，最終確定工程樁壓漿參數。

理想的注漿材料要滿足漿液流動性好，可注性好，能夠進入粉細砂礫層；漿液固化時能夠和巖土粘結，易形成結合體；注漿材料粒度較細，易于擴散流動。樁端注漿一般采用水灰比0.4～0.7之間的純水泥漿，對滲透性好的地層可注水泥砂漿，注漿時間宜在混凝土初凝后進行。成樁后至注漿前，要進行壓水試驗，以疏通注漿管道，即進行開塞，提高樁底可灌性。注漿時間過早會破壞樁體本身，過晚會較難打開注漿通道。漿液稀漿滲透力強，一般加固預定范圍周邊地帶地層；中等濃度漿液用于加固預定范圍的核心部分，起到填充、密實作用；高濃度漿液可灌性降低，必然增大壓力，會使注漿轉變為壓密注漿。樁端注漿一般采用先稀漿后濃漿方式進行。注漿量是控制后壓漿施工是否完成的主要控制因素。另外容許注漿壓力也是控制注漿的關鍵因素之一，與地層密度、滲透性、初始應力、鉆孔深度和位置以及灌漿次序有著密切的關系。

注漿過程中，應盡量避免被迫中斷注漿。注漿中斷后應立即查明原因，采取有效措施排除故障，盡快恢復注漿。恢復注漿時，宜從稀漿開始，若進漿量與中斷前的稠度接近，則盡可能恢復到中斷前的稠度，否則應逐級增加漿液稠度。在進行樁端后注漿的時候，如果成樁時間短，注漿壓力過大，就有可能造成樁體上抬。如果樁本身比較短，還有可能造成地面隆起。當注漿過程中發現樁體有明顯上抬現象或地面有隆起時，應立即降低注漿壓力，再繼續灌注一段時間停止，采取間歇性注漿。

4 實例分析

煙臺某新建公共建筑工程包含三個單體。總建筑面積為317 614 m2，主塔樓地上48層，建筑高度203.1 m，基礎為鉆孔灌注樁基礎及筏板基礎,其中灌注樁基礎部分采用樁端后壓漿技術。

主塔樓樁基采用176支Φ1 000鉆孔灌注樁(樁端后壓漿)，兩副樓各采用231支Φ800鉆孔灌注樁(樁端后壓漿),裙樓及車庫采用共計2 722支Φ600鉆孔灌注樁(部分樁端后壓漿)，有效樁長不小于15 m，單樁豎向抗壓承載力特征值不小于1 400 kN。

根據現場施工，Φ600鉆孔灌注樁樁底達到設計標高時，地層一般達到粉砂土持力層,樁底注漿42.5 R純水泥漿20包。

該工程地基土主要物理力學性質指標參數如表1所示。

表1 物理力學性質指標參數

通過現場樁端后注漿Φ600鉆孔灌注樁和未進行樁端后注漿Φ600鉆孔灌注樁的靜載試驗，試驗采用堆載-橫梁反力裝置，加載方式為慢速維持荷載法，試驗對比結果如圖1所示。

圖1 樁荷載-沉降關系曲線

根據鉆孔灌注樁靜載試驗結果表明：

(1)樁底未進行注漿的K24試樁在最大加載量2 963 kN時，樁頂累計最大沉降量為23.64 mm。且在加載至2 466 kN時，產生最大沉降值4.03 mm。

(2)位置相鄰(地質條件相近)相同尺寸的M14試樁(樁底注漿)在最大加載量2 963 kN下時，樁頂累計最大沉降量為14.71 mm。

(3)未注漿K24試樁與樁底注漿M14試樁在相近沉降量值的情況下，M14荷載值2 963 kN較K24荷載值2 466 kN提高約20 %。

(4)注漿樁M14對較未注漿樁K24的Q-S曲線更為平緩，樁頂沉降以樁身壓縮為主，單樁承載力提高。 在相同荷載水平下，注漿樁的樁身壓縮量小于普通樁，更有利于樁承載性能的發揮。

5 結束語

對樁底后注漿效果檢測一般是對注漿樁抽樣進行靜載荷試驗，并與未注漿樁進行對比，通過試驗對比得出在合適的土層、軟土地基中，注漿樁其極限承載力較普通樁有較大幅度提高，對粉砂土持力層其單樁豎向極限承載力可提高20 %左右。在樁底持力層中注漿對沉渣和泥皮固結有效，亦即主要對群樁的變形控制有效。這大大提高施工進度和降低工程造價。所以，在具備條件的工程中推廣后注漿施工工藝具有重要的意義和廣闊的前景。

[1] Fleming W G K. The improvement pile performance by base grouting [J].Civil Engineering,1986,(97):88-93

[2] 張忠苗，吳世明，包風.鉆孔灌注樁樁底后注漿機理與應用研究[J].巖土工程學報，1999,21(6)：681-686

[3] 黃生根，張曉煒，曹輝.后注漿鉆孔灌注樁的荷載傳遞機理研究[J].巖土力學，2004,25(2)：251-252