后壓漿樁基施工技術(shù)分析

■熊斌

(湖北省城市地質(zhì)工程院 湖北武漢 430070)

后壓漿樁基施工技術(shù)分析

■熊斌

(湖北省城市地質(zhì)工程院 湖北武漢 430070)

針對(duì)鉆孔灌注樁未壓漿的不足與缺陷，分析了后壓漿的作用機(jī)理，并對(duì)后壓漿樁基施工技術(shù)與質(zhì)量控制進(jìn)行了細(xì)致的討論和分析。

后壓漿樁基施工

1 后壓漿樁基的作用機(jī)理分析

1.1 樁基未壓漿的不足與缺陷

鉆孔灌注樁成孔過(guò)程中，為了保持孔壁穩(wěn)定并減少塌孔和縮徑現(xiàn)象，很多情況下都采用泥漿護(hù)壁措施，但是泥漿顆粒會(huì)在孔壁形成泥皮（見(jiàn)圖1），而泥皮會(huì)妨礙混凝土與樁側(cè)周邊土的粘結(jié)，勢(shì)必降低樁側(cè)摩阻力。樁成孔后樁底和樁周土的密度和強(qiáng)度都會(huì)降低，這是因?yàn)榭妆谂R空面土體應(yīng)力釋放以后很難恢復(fù)，隨著時(shí)間延長(zhǎng)這種效應(yīng)更加明顯，其結(jié)果也使樁側(cè)摩阻力減小。為了減少樁底沉渣厚度，施工上通常都會(huì)采用二次清渣工藝，但無(wú)論二次清渣效率多高都不可能徹底清除沉渣。在以導(dǎo)管灌注混凝土?xí)r，樁中心部位的沉渣會(huì)沖向邊緣形成盆狀沉渣，如圖1所示。盆狀沉渣的出現(xiàn)，相當(dāng)于樁底端承面積減小了，從而導(dǎo)致樁端承載能力下降。而且混凝土從細(xì)長(zhǎng)導(dǎo)管中沖出到樁底很容易離析，而使樁底混凝土出現(xiàn) “虛尖”、“干渣石”等現(xiàn)象，造成樁底混凝土強(qiáng)度下降[1]。以上種種因素終會(huì)導(dǎo)致樁的承載力顯著降低。

1.2 樁基后壓漿的作用機(jī)理

樁基后壓漿技術(shù)是指成樁后樁身達(dá)到一定強(qiáng)度，通過(guò)預(yù)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(cè)周邊的土層中，從而起到加固樁端、樁側(cè)周邊薄弱環(huán)節(jié)，提高樁基承載力的目的。按照壓漿部位的差別，后壓漿技術(shù)分為樁端壓漿、樁側(cè)壓漿和樁端樁側(cè)聯(lián)合壓漿三種類(lèi)型。根據(jù)壓漿工藝的不同，后壓漿技術(shù)分為開(kāi)式壓漿和閉式壓漿兩種形式，開(kāi)式壓漿的部位不封閉，漿液通過(guò)滲透、填充、劈裂、置換等作用進(jìn)行加固；閉式壓漿是在密閉腔體內(nèi)對(duì)樁端土體進(jìn)行壓密。依據(jù)壓漿循環(huán)與否，后壓漿技術(shù)分為單向壓漿和循環(huán)壓漿兩種方式[1]。從注漿機(jī)理上看，后壓漿技術(shù)主要通過(guò)滲入性注漿、壓密注漿和劈裂注漿三種效應(yīng)達(dá)到增強(qiáng)效果，當(dāng)樁側(cè)為粗粒土?xí)r以滲入性注漿為主；樁側(cè)為細(xì)粒土?xí)r以劈裂注漿為主；在地下水位以下且樁側(cè)高滲透性土層可能以壓密注漿為主。壓漿后，樁側(cè)粗粒土層呈現(xiàn)滲入膠結(jié)效應(yīng)，而樁側(cè)細(xì)粒土呈現(xiàn)劈裂加筋效應(yīng)，而樁底沉渣和樁側(cè)泥皮因與漿液反應(yīng)而顯示固化效應(yīng)。除此以外，樁底樁側(cè)土體還存在一定程度的壓密效應(yīng)，如圖2所示。樁基經(jīng)過(guò)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(shí)，壓漿后與壓漿前柱頂荷載Q2>Q1。

2 后壓漿樁基施工技術(shù)

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(zhì)量→灌注樁基混凝土→壓漿管開(kāi)塞→樁基聲測(cè)→檢查壓漿設(shè)備→樁側(cè)壓漿→樁端壓漿→樁基承載力檢測(cè)→交工驗(yàn)收。

2.2 工藝參數(shù)選擇

后壓漿技術(shù)的主要工藝參數(shù)包括水灰比、壓漿量、壓漿壓力、壓漿持續(xù)時(shí)間、壓漿順序等。

水灰比直接影響漿液的流動(dòng)性、穩(wěn)定性以及加固效果。水灰比大小與工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、成孔工藝等多種因素有關(guān)。一般土層水灰比可取0.45～0.65，其中細(xì)粒土、密實(shí)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(zhǎng)、樁底樁側(cè)土層性質(zhì)、樁基承載力增幅等因素有關(guān)[2]，可采用公式計(jì)算，為以水泥質(zhì)量計(jì)的壓漿量，t；、分別為樁端、樁側(cè)壓漿經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，=1.5～1.8，=0.5～0.7，其中粗粒土取較大值，細(xì)粒土取較小值；為樁側(cè)壓漿斷面數(shù)量；為樁徑，m。

壓漿壓力與地層性質(zhì)、樁長(zhǎng)、地下水靜壓力等有關(guān)，可按經(jīng)驗(yàn)公式[1]估算，再通過(guò)試樁確定。式中為樁端、樁側(cè)壓漿處的靜水壓力，MPa。

壓漿持續(xù)時(shí)間與壓漿流量有關(guān)，還與壓漿終止條件有關(guān)。按照《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ 94-2008）6.7.4規(guī)定，壓漿流量不宜超過(guò)75L/min。

壓漿順序，按JGJ 94-2008第6.7.5規(guī)定，飽和土宜先樁側(cè)后樁端，非飽和土宜先樁端后樁側(cè)，多斷面壓漿宜先上后下，群樁宜先外圍后內(nèi)部。

2.3 施工技術(shù)要點(diǎn)分析

后壓漿技術(shù)主要包括壓漿裝置安裝、壓漿管開(kāi)塞和壓漿操作等內(nèi)容。

后壓漿裝置安裝的主要內(nèi)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?yàn)榭赏瑫r(shí)兼作超聲檢測(cè)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(cè)，管道不能錯(cuò)位，為此要確保各節(jié)鋼筋籠和壓漿管正確對(duì)接，每節(jié)鋼筋籠需對(duì)應(yīng)編號(hào)，上下同一根壓漿管可漆成同樣顏色。查漏應(yīng)從每一節(jié)下放的壓漿管做起，每下放一節(jié)就在管內(nèi)注入清水，5min液面不下降說(shuō)明密封正常，否則要對(duì)鋼筋籠吊起處理。

壓漿前要對(duì)壓漿管開(kāi)塞，其目的是檢查管路是否暢通，并沖開(kāi)密封的膠皮和混凝土覆蓋層。規(guī)范中沒(méi)有明確開(kāi)塞時(shí)間，文獻(xiàn)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(shí)間3～5min，水壓穩(wěn)定且能不斷注入時(shí)說(shuō)明開(kāi)塞成功[1]；其二是在注漿前采用逐級(jí)升壓法開(kāi)塞，當(dāng)壓力驟降及水量突增時(shí)說(shuō)明開(kāi)塞成功，隨即停機(jī)，避免大量水灌入地下[3]。兩種方法比較，前一種開(kāi)塞更容易一些，因?yàn)殚_(kāi)塞早混凝土強(qiáng)度不是很高，容易沖開(kāi)壓漿“通道”，但后一種也在實(shí)踐中有不少應(yīng)用。

壓漿操作時(shí)間按規(guī)范應(yīng)在成樁后2～30d之間，如果壓漿管兼作樁身超聲檢測(cè)需在成樁15d超聲檢測(cè)合格后進(jìn)行。壓漿參數(shù)應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)優(yōu)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(shù)應(yīng)用

3.1 工程概況

某高層住宅小區(qū)工程，地下1層，地上13～17層，采用剪力墻結(jié)構(gòu)及樁筏基礎(chǔ)。根據(jù)地質(zhì)勘查報(bào)告，樁基范圍土層以粉質(zhì)黏土、黏土、粉土為主，設(shè)計(jì)采用鉆孔灌注樁，樁徑650mm，17層住宅樓的有效樁長(zhǎng)為38m。但是該小區(qū)不同區(qū)域的地質(zhì)狀況并不一致，其中15號(hào)樓地質(zhì)條件非常復(fù)雜，由于曾為舊河道和坑塘，覆蓋層不僅存在淤泥質(zhì)土，還有建筑垃圾、灰渣等雜填土。經(jīng)過(guò)試樁該處單樁豎向極限抗壓承載力只有3300～3600kN，達(dá)不到設(shè)計(jì)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(shù)可能是既經(jīng)濟(jì)又安全的選擇。

3.2 關(guān)鍵技術(shù)分析

分析了15號(hào)樓的地質(zhì)特點(diǎn)，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(wèn)題，在綜合比較工期以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(cè)聯(lián)合壓漿方式。樁端、樁側(cè)各設(shè)置2根對(duì)稱(chēng)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(shè)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(jì)算為1.6t，慮及雜填土的不利影響，確定設(shè)計(jì)壓漿量2.5t，其中樁端1.5t，樁側(cè)1t。壓漿壓力初段和末段1.5～2MPa，中段1～2 MPa。施工時(shí)初注水泥漿采用水灰比2：1稀漿，注入250L左右轉(zhuǎn)換為正常后壓漿施工。經(jīng)超聲檢測(cè)成樁質(zhì)量正常，3根樁試后壓漿并進(jìn)行靜載試驗(yàn)，2根加載1.3倍的設(shè)計(jì)荷載，1根進(jìn)行破壞性試驗(yàn)。結(jié)果2根加載1.3倍設(shè)計(jì)荷載的樁沉降量分別為17.13mm、21.17mm，破壞性試驗(yàn)的樁加載到6400 kN才出現(xiàn)破壞跡象，說(shuō)明這3根樁都達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，后續(xù)施工中其他樁的靜載試驗(yàn)也都滿足設(shè)計(jì)要求，表明施工方案尤其是后壓漿技術(shù)的應(yīng)用獲得了圓滿成功，經(jīng)濟(jì)性比較也證明采用后壓漿遠(yuǎn)比加密普通鉆孔灌注樁合理。

4 結(jié)語(yǔ)

后壓漿技術(shù)已廣泛用于樁基工程中，但是巖土工程的復(fù)雜性決定了后壓漿施工中很多細(xì)節(jié)問(wèn)題仍需按照工程實(shí)際情況采取針對(duì)性的措施。壓漿效果不僅與樁受力方式有關(guān)，還與成孔工藝、成樁工藝和壓漿工藝有關(guān)，因此施工人員應(yīng)多學(xué)習(xí)壓漿技術(shù)的理論和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，這樣才能確保預(yù)期的壓漿效果。

[1]周志貞.大直徑深長(zhǎng)灌注樁樁端后壓漿施工質(zhì)量控制 [J].建設(shè)監(jiān)理，2014(7)：62-66.

[2]李朋遠(yuǎn)，解一君.深雜填土區(qū)鉆孔灌注樁后壓漿施工技術(shù) [J].工程質(zhì)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(shù) [J].探礦工程（巖土鉆掘工程），2014,41(3)：68-72，79.

F407.1[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2015）-11-51-2