鉆孔灌注樁后注漿技術在高層住宅樓基礎施工中的應用

趙振云

（山西省第三地質工程勘察院，山西晉中030620)

鉆孔灌注樁后注漿技術在高層住宅樓基礎施工中的應用

趙振云*

（山西省第三地質工程勘察院，山西晉中030620)

通過鉆孔灌注樁后注漿技術在某高層住宅樓基礎施工中的應用實例，對樁端壓力技術提高單樁承載力的作用機理做了深入分析，介紹了灌注樁后注漿技術的施工工藝，探討了地基基礎處理方法的選擇和實施過程，總結了地基基礎施工過程中各種問題的解決方法和成功經驗，拓展了類似工程的施工設計理念，也為今后類似工程的設計與施工開辟了新的思路。

高層住宅；后注漿技術；單樁承載力；應用

1 工程概況

某住宅小區擬新建高層住宅樓2幢，樓高均為32層，裙樓（商鋪）為2層，北部車庫為地下1層，建筑面積約56000m2。

該工程位于城區城市主干道旁側，場地地形西高東低，最大高差9.69m。施工區域交通條件十分便利，水源充足，便于施工。

2 勘察情況

工程地質勘察結果顯示，擬建場地位于盆傾斜平原與二級階地交接帶上，地層由第四系中更新統和下更新統沖湖積成因的粘性土和砂類土組成，場地東部地上近地表為第四系上更新統沖洪積成因的粉土、含砂粉土組成。層位及厚度空間分布較穩定，場地穩定性好，適宜本工程建設。

1#主樓及裙樓、2#主樓及裙樓、地下停車場東部為不均勻地基，地下停車場中西部為均勻地基。

3 施工方案

根據勘察結論及擬建場地地基穩定性、周邊地質情況，確定采用泥漿護壁鉆孔灌注樁復合地基，1#、2#主樓以埋深26.3～49.0m粗砂、礫砂層作樁端持力層，1#、2#裙樓以埋深4.5～15.8m粗砂、中砂層作持力層設計樁長。

本次灌注樁施工設計樁孔82個，孔深10～48m。其中1#、2#主樓設計樁孔58個，1#、2#裙樓設計樁孔24個，鉆孔工作量3024m；設計混凝土灌注量6200m3。

4 施工重點

樁基礎作為當今在國內外土木建筑深基礎工程中主要的手段和形式,已隨著土木建筑工程大型化、群體化及城市改造高層、超高層建筑的發展，得到愈來愈多的廣泛應用，各種類型灌注樁的使用范圍也越來越廣。單一工藝的灌注樁已滿足不了上述發展的要求，以泥漿護壁法鉆、沖孔灌注樁為例，由于成孔工藝固有的缺陷（樁底沉渣和樁側泥膜的存在），導致樁端阻力和樁側摩阻力顯著降低。由此，應用樁端壓力注漿和樁側壓力注漿技術（即灌注樁后注漿技術)，解決樁承載力和質量穩定性成為了本次施工的重點。該技術的基本原理是在鋼筋籠底部側面預設注漿裝置，成樁后20～30d內實施后注漿，使樁底沉渣和樁側泥皮得到加固，并加固了樁底和樁側一定范圍的土體，從而大幅度提高樁的承載力，減小沉降。

5 施工難點

灌注樁后注漿是一種提高樁基承載力的輔助措施，后注漿的效果取決于土層性質、注漿的工藝流程、參數和控制標準等各種因素。如何根據地層合理選擇注漿部位、注漿方式，優化工藝流程、工藝參數，控制漿液性能、提高單樁承載力，是本次施工的難點。因此，在施工開始時，就根據工程勘察結論為依據，編制了詳細的施工組織設計，制定了周密的施工保證措施，施工全過程嚴格執行，嚴把質量關，層層落實到位。

6 采取的技術措施

6.1 注漿部位選擇

根據鉆孔結構設計，1#、2#主樓樁孔孔徑為?800mm，樁孔平均深度40m，1#、2#裙樓樁孔孔徑為?600mm，樁孔平均深度12m。為了保證樁的承載力，減少樁沉降，采用的后壓漿注漿部位選擇在：1#、2#主樓樁孔4～20m粉土、含砂粉土、中砂層孔段及樁孔底部；1#、2#裙樓樁孔底部。

6.2 后注漿裝置設置安裝

（1)為保證注漿管連接強度，后注漿導管采用?25mm× 3.25mm鋼管絲扣連接，與鋼筋籠加強筋綁扎固定，隨鋼筋籠沉放到底。

（2)根據樁徑大小設置樁底后注漿導管及注漿閥數量。?800mm的樁，沿鋼筋籠圓周對稱設置2根；?600mm的樁，設置1根。注漿管底部長出設計樁底端50cm，注漿管頂部高出地面30cm，樁底后注漿導管出漿口安裝管閥并壓入樁底沉渣30～50cm。

（3)樁長超過15m樁采用樁底樁側復式注漿，并根據地層情況、樁長、承載力要求等因素確定樁側后注漿管閥設置數量。在離樁底5～10m以上，每隔6～8m的含粒粉土、中砂層下部設置一道管閥。

（4)后注漿管閥要求具備逆止功能，并能承受1MPa以上的靜水壓力；管閥外部保護層應能抵抗砂、石等硬物質的刮碰而不受損。

6.3 注漿參數選擇

（1)漿液配比。注入的漿液為水泥漿液，水灰比的確定取決于土的飽和度、滲透性。水灰比一般不宜過大或過小，過大會造成注漿困難，過小會使水泥漿在壓力作用下形成離析。根據本工程地層情況及設計要求注漿材料選用32.5普通硅酸鹽水泥，水灰比控制在0.6～0.7，攪拌時間不少于2min。攪拌好的水泥漿液用孔徑不大于3mm×3mm的濾網進行過濾。

（2)注漿量。注漿量是指單樁注漿的水泥用量，它與土層的孔隙率以及樁間距有關，取決于土層的孔隙率。單樁的注漿量設計主要考慮樁的直徑、長度、樁底樁側土層性質、單樁承載力增幅、是否復式注漿等因素來確定，可按下式估算：

式中：ap、as——樁底、樁側注漿量經驗系數，ap=1.5～1.8,as=0.5～0.7，對于卵、礫石、中粗砂取較高值；

n——樁側注漿斷面數；

d——樁直徑，m；

Gc——注漿量，以水泥重量計，t。

（3)終止注漿壓力。樁底注漿終止工作壓力根據土層性質、注漿點深度確定，樁側注漿終止壓力為樁底注漿終止壓力的1/2。一般情況下，終止注漿應該根據事先設定的注漿量來控制，但同時也要控制注漿的壓力值。在達不到預先設定的注漿量，但達到一定的壓力時就要停止注漿，注漿的壓力過大，一方面造成水泥漿的離析，堵塞管道，另一方面，壓力過大可能擾動土層，也有可能使得樁體上浮。本工程樁底注漿壓力控制在6～8MPa，樁側注漿壓力控制控制在3～4MPa。

注漿流量控制在40～50L/min，每根樁必須一次完成注漿，特別是兩根注漿管注漿時間間隔不得超過12h。

（4）優化注漿參數。后注漿作業開始前，先進行試注漿，優化并最終確定注漿參數。

6.4 注漿作業注意事項

（1)注漿作業在成樁2d后開始進行。注漿作業區離成孔作業點的距離為8～10m。

（2）復式注漿順序在飽和砂土中為先樁側后樁底，非飽和砂土中為先樁底后樁側，樁側樁底注漿間隔時間為2～3h。

（3)樁底注漿對同一根樁的各注漿導管依次實施等量注漿。

（4)樁群注漿采取先外圍，后內部的方式進行。

6.5 注漿結束標準

（1）注漿結束標準是指注漿終壓和終量。當滿足下列條件之一時可終止注漿：

①注漿總量和注漿壓力均達到設計要求。

②注漿總量已達到設計值的75%，且注漿壓力超過設計值。

（2）當出現下列情況之一時即改為間歇注漿，間歇時間為30～60min，或采取調低漿液水灰比的方法進行注漿。

①注漿壓力長時間低于正常值。

②地面出現冒漿或周圍樁孔串漿。

6.6 質量控制與檢查驗收

（1）后注漿施工操作及質量標準執行《灌注樁后注漿技術規程》。后注漿施工過程中，要經常對原材料和漿液的質量以及各項工藝參數進行嚴格檢查，嚴格按標定進行配漿。對于注漿管，須檢查其長度、材質、接口的質量，嚴禁使用不合格產品，發現異常應采取相應處理措施。

（2)后注漿樁基工程完成后，按現行標準進行單樁豎向承載力及樁身完整性檢驗。承載力檢驗應在后注漿20d后進行，漿液中摻入早強劑時可提前進行。

（3）后注漿施工完成后提供下列資料：水泥材質檢驗報告、壓力表檢定證書、試注漿記錄、設計工藝參數、后注漿作業記錄、后注漿樁檢驗及特殊情況處理記錄。

（4)樁底密實度、樁底漿液均勻性、樁底漿液有效深度在現場進行實測，每處檢測不少于2根樁，每根樁須一個鉆芯取樣，確保注漿質量。

（5)對于注漿量等主要參數達不到設計時，應根據工程具體情況采取相應措施。

7 發現的問題及采取的措施

（1）鋼筋籠及注漿管下放不到位。原因是正循環成孔后孔底沉渣太多，厚度超過1m，無法保證鋼筋籠及注漿管下到孔底。后采用了氣舉反循環清孔，至孔底沉渣小于10cm后，停止清孔，再按要求將鋼筋籠和注漿管及時下入孔內，一次成功率達到了100%。

（2）注漿管上浮。原因是注入孔內的漿液直接沖擊孔底，造成反壓；其次是注漿管與鋼筋籠綁扎不牢固，形成竄動。后采用注漿管與鋼筋籠焊接后下入孔內，有效地防止了注漿管上浮，減少了注漿管事故的發生。

（3）注漿管堵塞、逆止閥打不開。在注漿時出現注漿壓力上升到10MPa以上仍然打不開注漿噴頭，造成注漿管堵塞。采取的補救措施是，一根注漿管堵塞，可將全部的水泥漿量通過另一個暢通的導管一次壓入樁端，補足注漿數量。若2根注漿管全部不通，則須采取補注漿措施。

（4）出現冒漿。注漿時發現水泥漿沿樁側或其他的部位冒漿的現象，分析原因可能是樁底漿液已經飽和，若滿足設計要求，可以停止注漿。一般情況，是將注漿管用清水或壓力水沖洗干凈，等到第二天原來壓入的水泥漿液終凝固化、堵塞冒漿的毛細孔道時再重新注漿。

8 試樁檢測與效果分析

本工程58根?800mm的鉆孔灌注樁應用了樁端、樁側復式后壓漿技術，24根?600mm的鉆孔灌注樁應用了樁端后壓漿技術。單樁豎向承載力設計值為4700kN，經確定試樁豎向抗壓極限承載力最大加荷值為8040kN。試樁選取了1#樓試樁進行對比靜載試驗，單樁靜載儀器為RS-JYB。通過試樁檢測提供的試驗數據以及Q-S曲線、s-lgt曲線分析，24組試樁試驗結果均符合設計要求。

（1)加載分級：每級加載為預估單樁極限承載力的1/10～1/15,每次加載350kN，首次加載為700kN。

（2)沉降觀測：每級加載后隔5min、10min、15min各測讀一次樁頂沉降量，以后每隔15min測讀一次樁頂沉降量，累計1h后每30min測讀一次樁頂沉降量。

（3)穩定標準：在每級荷載作用下，樁頂的沉降量在每小時內小于0.1mm，且連續出現2次。

試驗結果表明，灌注樁后注漿抗壓樁比普通抗壓樁單樁豎向承載力明顯提高，提高幅度約18%。

9 結論

通過本工程應用后注漿技術工程樁靜壓測試結果與周邊未注漿同類情況工程樁測試結果比較，實施了后注漿技術的鉆孔灌注樁單樁承載力提高了25.30%，沉降量減小了10.5%。實踐證明：在持力層以粗砂、中砂、礫砂、砂粉土孔段及樁孔底部地層中，運用樁側、樁端后注漿技術，壓力漿體更易擴散，使樁端持力層在一定范圍內易形成漿液和土的結合體，改善了持力層的物理力學性能，恢復和提高了持力層土體強度，有效提高樁的承效力，減小樁的沉降量。

TU473.14

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1004-5716（2015)10-0004-03

2015-05-29

趙振云（1970-），男（漢族），山西晉中人，一級建造師，現從事巖土工程勘察、基礎工程施工、地質災害治理等技術工作。