后壓漿樁基施工技術分析

■熊斌

(湖北省城市地質工程院 湖北武漢 430070)

后壓漿樁基施工技術分析

■熊斌

(湖北省城市地質工程院 湖北武漢 430070)

針對鉆孔灌注樁未壓漿的不足與缺陷，分析了后壓漿的作用機理，并對后壓漿樁基施工技術與質量控制進行了細致的討論和分析。

后壓漿樁基施工

1 后壓漿樁基的作用機理分析

1.1 樁基未壓漿的不足與缺陷

鉆孔灌注樁成孔過程中，為了保持孔壁穩定并減少塌孔和縮徑現象，很多情況下都采用泥漿護壁措施，但是泥漿顆粒會在孔壁形成泥皮（見圖1），而泥皮會妨礙混凝土與樁側周邊土的粘結，勢必降低樁側摩阻力。樁成孔后樁底和樁周土的密度和強度都會降低，這是因為孔壁臨空面土體應力釋放以后很難恢復，隨著時間延長這種效應更加明顯，其結果也使樁側摩阻力減小。為了減少樁底沉渣厚度，施工上通常都會采用二次清渣工藝，但無論二次清渣效率多高都不可能徹底清除沉渣。在以導管灌注混凝土時，樁中心部位的沉渣會沖向邊緣形成盆狀沉渣，如圖1所示。盆狀沉渣的出現，相當于樁底端承面積減小了，從而導致樁端承載能力下降。而且混凝土從細長導管中沖出到樁底很容易離析，而使樁底混凝土出現 “虛尖”、“干渣石”等現象，造成樁底混凝土強度下降[1]。以上種種因素終會導致樁的承載力顯著降低。

1.2 樁基后壓漿的作用機理

樁基后壓漿技術是指成樁后樁身達到一定強度，通過預埋在樁身中的壓漿管及壓漿裝置，將高壓水泥漿液或水泥砂漿注入到樁端、樁側周邊的土層中，從而起到加固樁端、樁側周邊薄弱環節，提高樁基承載力的目的。按照壓漿部位的差別，后壓漿技術分為樁端壓漿、樁側壓漿和樁端樁側聯合壓漿三種類型。根據壓漿工藝的不同，后壓漿技術分為開式壓漿和閉式壓漿兩種形式，開式壓漿的部位不封閉，漿液通過滲透、填充、劈裂、置換等作用進行加固；閉式壓漿是在密閉腔體內對樁端土體進行壓密。依據壓漿循環與否，后壓漿技術分為單向壓漿和循環壓漿兩種方式[1]。從注漿機理上看，后壓漿技術主要通過滲入性注漿、壓密注漿和劈裂注漿三種效應達到增強效果，當樁側為粗粒土時以滲入性注漿為主；樁側為細粒土時以劈裂注漿為主；在地下水位以下且樁側高滲透性土層可能以壓密注漿為主。壓漿后，樁側粗粒土層呈現滲入膠結效應，而樁側細粒土呈現劈裂加筋效應，而樁底沉渣和樁側泥皮因與漿液反應而顯示固化效應。除此以外，樁底樁側土體還存在一定程度的壓密效應，如圖2所示。樁基經過后壓漿后一般承載力明顯提高，如圖3所示。沉降值s相同時，壓漿后與壓漿前柱頂荷載Q2>Q1。

2 后壓漿樁基施工技術

2.1 工藝流程

壓漿管制作→壓漿管安裝→壓漿管與鋼筋籠下放→檢查壓漿管質量→灌注樁基混凝土→壓漿管開塞→樁基聲測→檢查壓漿設備→樁側壓漿→樁端壓漿→樁基承載力檢測→交工驗收。

2.2 工藝參數選擇

后壓漿技術的主要工藝參數包括水灰比、壓漿量、壓漿壓力、壓漿持續時間、壓漿順序等。

水灰比直接影響漿液的流動性、穩定性以及加固效果。水灰比大小與工程地質、水文地質、成孔工藝等多種因素有關。一般土層水灰比可取0.45～0.65，其中細粒土、密實性較大的土取較大值；粗粒土可取較小值。非飽和性土水灰比可取0.6～0.9。

壓漿量與樁徑、樁長、樁底樁側土層性質、樁基承載力增幅等因素有關[2]，可采用公式計算，為以水泥質量計的壓漿量，t；、分別為樁端、樁側壓漿經驗系數，=1.5～1.8，=0.5～0.7，其中粗粒土取較大值，細粒土取較小值；為樁側壓漿斷面數量；為樁徑，m。

壓漿壓力與地層性質、樁長、地下水靜壓力等有關，可按經驗公式[1]估算，再通過試樁確定。式中為樁端、樁側壓漿處的靜水壓力，MPa。

壓漿持續時間與壓漿流量有關，還與壓漿終止條件有關。按照《建筑樁基技術規范》（JGJ 94-2008）6.7.4規定，壓漿流量不宜超過75L/min。

壓漿順序，按JGJ 94-2008第6.7.5規定，飽和土宜先樁側后樁端，非飽和土宜先樁端后樁側，多斷面壓漿宜先上后下，群樁宜先外圍后內部。

2.3 施工技術要點分析

后壓漿技術主要包括壓漿裝置安裝、壓漿管開塞和壓漿操作等內容。

后壓漿裝置安裝的主要內容是壓漿管制作以及與鋼筋籠一起下放，其中壓漿管一般采用鋼管制作，因為可同時兼作超聲檢測管道，所以除了要注意接頭防滲以外，還要注意不影響超聲檢測，管道不能錯位，為此要確保各節鋼筋籠和壓漿管正確對接，每節鋼筋籠需對應編號，上下同一根壓漿管可漆成同樣顏色。查漏應從每一節下放的壓漿管做起，每下放一節就在管內注入清水，5min液面不下降說明密封正常，否則要對鋼筋籠吊起處理。

壓漿前要對壓漿管開塞，其目的是檢查管路是否暢通，并沖開密封的膠皮和混凝土覆蓋層。規范中沒有明確開塞時間，文獻中有兩種做法，其一是在樁體混凝土終凝后，即混凝土灌注后8～12h，壓入水壓約為壓漿壓力的清水，時間3～5min，水壓穩定且能不斷注入時說明開塞成功[1]；其二是在注漿前采用逐級升壓法開塞，當壓力驟降及水量突增時說明開塞成功，隨即停機，避免大量水灌入地下[3]。兩種方法比較，前一種開塞更容易一些，因為開塞早混凝土強度不是很高，容易沖開壓漿“通道”，但后一種也在實踐中有不少應用。

壓漿操作時間按規范應在成樁后2～30d之間，如果壓漿管兼作樁身超聲檢測需在成樁15d超聲檢測合格后進行。壓漿參數應通過試驗優化確定，控制方式以雙控法為宜，即以壓漿量為主，壓漿終止壓力為輔。

3 后壓漿樁基施工技術應用

3.1 工程概況

某高層住宅小區工程，地下1層，地上13～17層，采用剪力墻結構及樁筏基礎。根據地質勘查報告，樁基范圍土層以粉質黏土、黏土、粉土為主，設計采用鉆孔灌注樁，樁徑650mm，17層住宅樓的有效樁長為38m。但是該小區不同區域的地質狀況并不一致，其中15號樓地質條件非常復雜，由于曾為舊河道和坑塘，覆蓋層不僅存在淤泥質土，還有建筑垃圾、灰渣等雜填土。經過試樁該處單樁豎向極限抗壓承載力只有3300～3600kN，達不到設計單樁豎向極限抗壓承載力3800 kN的要求。這種情況下，采用后壓漿技術可能是既經濟又安全的選擇。

3.2 關鍵技術分析

分析了15號樓的地質特點，由于雜填土的不均勻性，若采用潛水鉆施工，存在塌孔、成孔困難、鉆頭磨損、縮徑等一系列問題，在綜合比較工期以及技術經濟條件以后，決定上部雜填土層采用旋挖鉆孔工藝，以下采用潛水鉆孔方案，后壓漿采用樁端樁側聯合壓漿方式。樁端、樁側各設置2根對稱布置的33.5mm×3.25mm壓漿管，并等量取代鋼筋籠上的主筋。壓漿管底部設45mm單向壓漿閥，管端布置8mm出漿孔，并以2層膠皮密封。采用42.5R普硅水泥，水灰比0.45～0.55。壓漿量計算為1.6t，慮及雜填土的不利影響，確定設計壓漿量2.5t，其中樁端1.5t，樁側1t。壓漿壓力初段和末段1.5～2MPa，中段1～2 MPa。施工時初注水泥漿采用水灰比2：1稀漿，注入250L左右轉換為正常后壓漿施工。經超聲檢測成樁質量正常，3根樁試后壓漿并進行靜載試驗，2根加載1.3倍的設計荷載，1根進行破壞性試驗。結果2根加載1.3倍設計荷載的樁沉降量分別為17.13mm、21.17mm，破壞性試驗的樁加載到6400 kN才出現破壞跡象，說明這3根樁都達到了設計要求，后續施工中其他樁的靜載試驗也都滿足設計要求，表明施工方案尤其是后壓漿技術的應用獲得了圓滿成功，經濟性比較也證明采用后壓漿遠比加密普通鉆孔灌注樁合理。

4 結語

后壓漿技術已廣泛用于樁基工程中，但是巖土工程的復雜性決定了后壓漿施工中很多細節問題仍需按照工程實際情況采取針對性的措施。壓漿效果不僅與樁受力方式有關，還與成孔工藝、成樁工藝和壓漿工藝有關，因此施工人員應多學習壓漿技術的理論和經驗總結，這樣才能確保預期的壓漿效果。

[1]周志貞.大直徑深長灌注樁樁端后壓漿施工質量控制 [J].建設監理，2014(7)：62-66.

[2]李朋遠，解一君.深雜填土區鉆孔灌注樁后壓漿施工技術 [J].工程質量，2014,32 (10)：57-61.

[3]張淑娟，李洪廠.中鋼天津響螺灣工程后壓漿鉆孔灌注樁施工技術 [J].探礦工程（巖土鉆掘工程），2014,41(3)：68-72，79.

F407.1[文獻碼]B

1000-405X（2015）-11-51-2