鉆孔后注漿灌注樁在工民建基礎工程上的應用

徐長杰

（山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)大隊，山東兗州272100）

在社會快速發(fā)展的情況下，使得社會中高層工業(yè)與民用建筑數(shù)量不斷地增加，與低層建筑相比，高層建筑對承載能力具有更高的要求，如果建筑的承載能力不高，沒有達到國家規(guī)定的相關要求，建筑物在之后的使用時，很容易出現(xiàn)不均勻沉降、傾斜等現(xiàn)象，嚴重的甚至會導致建筑物的倒塌，給人們的生活與工作帶來一定的安全隱患。所以，在對該高層建筑建設時，往往需要利用灌注樁的方式進行加固，以達到提升建筑承載能力的作用，當前現(xiàn)有的灌注樁技術當中，鉆孔后注漿灌注樁是較為先進的一種。因此，對鉆孔后注漿灌注樁在工民建基礎工程上的應用進行研究具有重要意義，為工民建工程中更好地對鉆孔后注漿灌注樁技術進行推廣和應用打下良好基礎。

樁側(cè)與樁端后壓漿施工技術就是在樁身混凝土強度達到75%后，通過預先設置在鋼筋籠上的注漿管將水泥漿壓入樁側(cè)和樁端，加固樁側(cè)和樁端周圍土體，提高樁的承載力和減少沉降。目前鉆孔灌注樁的最大缺陷就是樁底虛土難以清理，樁側(cè)有泥皮，采用后壓漿技術能有效彌補這一缺陷。

1 鉆孔后注漿灌注樁施工流程

1.1 后注漿裝置的設置

為了確保后注漿灌注樁在工程當中發(fā)揮出最大的作用,必須要合理地對后注漿裝置進行設置。（1）應選擇鋼材料制作的注漿管道，且應與鋼筋籠加勁筋綁扎固定或焊接。（2）對于樁徑不大于1200mm的樁，沿鋼筋籠圓周對稱設置2根注漿管，注漿管底端注漿頭比籠長長出400mm。對于直徑大于1200mm而小于2500mm的樁，應對稱設置3根注漿管。（3）注漿閥應能承受1MPa以上凈水壓力，外部保護層應能抵抗砂石等硬質(zhì)物的刮撞而不至使注漿閥受損。（4）注漿閥應具備逆止功能。

1.2 后注漿施工參數(shù)的確定

開展后注漿工序之前，應準確確定出后注漿施工中的各項參數(shù)，只有這樣才會為后注漿施工的進行提供數(shù)據(jù)上的支持。（1）對漿液進行配置時，應根據(jù)土的飽和度以及滲透性，確定出漿液的水灰比，若土的飽和度較高，水灰比應控制在0.45～0.65的范圍內(nèi)；若土的飽和程度較低，水灰比應控制在0.7～0.9的范圍內(nèi)（砂礫土除外）。同時，還要在水灰比較低的漿液中，加入適量的減水劑。（2）要針對土層的理化特性，結(jié)合注漿點的深度，確定出合理的樁側(cè)樁端注漿壓力。若土層為風化巖或不飽和的粘土，注漿壓力應保持在3～10MPa范圍內(nèi)；若土層為飽和的粘土，注漿壓力應保持在1.2～4MPa范圍內(nèi)；軟土注漿壓力值設定時，應取最低值；密實性粘土注漿壓力設置時，應選取最高值。（3）注漿流量應控制在75L/min以內(nèi)；（4）應根據(jù)灌注樁的直徑、長度等多種因素，確定出單樁的注漿量，其公式為：

式中：G——注漿量；

ap、as——樁端與樁側(cè)注漿量經(jīng)驗系數(shù)，ap為1.3～1.8，as為0.5～0.7；

n——樁側(cè)注漿斷面?zhèn)€數(shù)；

d——樁基設計直徑。

1.3 灌注樁后注漿

完成上述工序后，開始進行灌注樁后注漿工序。（1）混凝土澆筑工序。由于對混凝土進行澆筑時，混凝土或其他雜物會順著壓漿管口，進入到管內(nèi)，從而對整個后注漿工序帶來影響。因此，在澆筑之前，應利用堵頭將壓漿管上部堵住，注漿時再擰開。（2）調(diào)配水泥漿。為確保水泥漿的和易性，不會在實際當中出現(xiàn)離析或粘稠的現(xiàn)象，應將水灰比確定在0.5～0.6之間。同時將水泥漿攪拌均勻后，要利用過濾網(wǎng)將漿液中的雜質(zhì)清除，之后導入到儲漿罐內(nèi)。（3）樁底壓力灌漿。壓力灌漿的過程中，應在制作出樁身并完成養(yǎng)護后，進行一次預壓檢測。預壓完成后，當樁身強度在75%以上時，打開灌漿泵進行灌漿操作。灌漿的同時，應準確記錄下來灌漿時間、灌漿壓力、注漿量等數(shù)據(jù)，并根據(jù)各數(shù)據(jù)的變化情況，對灌漿操作進行調(diào)整。

1.4 后注漿的質(zhì)量控制

為確保后注漿灌注樁達到使用要求，應對后注漿的質(zhì)量進行控制。（1）在成樁2d后，就可以開始注漿，但最多不能超過30d。（2）注漿流量不宜超過75L/min。（3）注漿總量和注漿壓力均達到設計要求可以停止注漿。（4）注漿總量已達到設計值的75%且注漿壓力超過設計值，可以終止注漿。（5）施工時的壓力控制。在實際的施工當中，灌漿壓力與持力層地質(zhì)情況、水泥漿濃度有關。所以，在不同的地質(zhì)條件下，應選擇不同的注入方法。對于砂石與粘性土層來說，由于其滲透性較弱，所以，應選擇一次升壓法。卵石、礫石等土層當中，由于滲透性較強，應選擇分級分壓法。

2 鉆孔后注漿灌注樁施工的注意事項

整個施工的過程中，還應注意以下幾個方面問題：（1）配置漿液時，應嚴格地選擇水泥材料，避免水泥質(zhì)量不合格對整個施工活動帶來不良影響，從而提升工民建基礎工程的質(zhì)量；（2）在整個灌漿工序中，應確保壓力穩(wěn)定在最佳的范圍內(nèi)，避免壓力過大對整個樁身造成破壞，若土層中的壓力大于最大值時，應立即終止加壓；（3）嚴格地控制注漿順序。展開注漿操作時，應先對周邊的灌注樁進行灌漿，然后逐漸向中間的灌注樁進行注漿，這樣能夠降低整個樁基礎內(nèi)壓力的擴散，從而提升注漿的效果；（4）設置側(cè)管的，對于飽和土復試注漿順序應先樁側(cè)后樁端，對于非飽和土，應先樁端后樁側(cè)。（5）整個工民建基礎工程施工時，施工人員應對所有的環(huán)節(jié)具有高度的重視程度，不僅要保證水灰比參數(shù)在規(guī)定的范圍內(nèi)，而且，還要嚴格控制注漿壓力、注漿量與注漿時間，為注漿達到預期的效果提供保障[8]。

3 工程案例介紹

（1）本文選擇了我市某高層工民建工程為研究對象，該工程地上共35層，地下共2層，總高度為128.8m，總面積為64273.4m2。建筑內(nèi)部，采用了鋼筋混凝土框架—核心筒結(jié)構體系，基礎工程內(nèi)，采用了鉆孔后壓漿灌注樁、鋼筋混凝土—筏板基礎。對基坑挖掘時，開挖深度為-12.3m。而且開挖后需要進行基坑支護。從安全的角度來說，要求其達到丙級抗震要求，抗震設防烈度7級。具體來說，框架結(jié)構是三級抗震；剪力墻是四級抗震；框架—剪力墻框架部分是四級抗震，剪力墻部分是三級抗震[1]。

（2）對該建筑周圍環(huán)境進行土層調(diào)查后可以發(fā)現(xiàn)，土壤主要分為2層，最上層為黃土層，厚度較大，并具有一定的濕陷性，為Ⅰ級非自重濕陷。下層為砂土層，其中涵蓋了大量的水分，土質(zhì)非常的濕潤。通過該調(diào)查能夠得出：整個建筑土壤的承載能力不是很強，與軟土非常相似，為軟土地基。對灌注樁工程進行設計時，首先按照傳統(tǒng)的方法完成的，設計樁數(shù)352棵。樁體直徑為850mm，長度為43.0m的灌注樁，C35混凝土。原設計單樁極限承載力標準值為9000kN。但通過現(xiàn)場試樁靜載荷實驗可以發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)方法無法滿足該工程的實際要求，當荷載加大0.8倍時，樁的沉降量就超出了設計的要求。因此，經(jīng)過與建設單位進行協(xié)商，并通過嚴密的討論之后，選擇鉆孔后注漿灌注樁技術進行施工。

通過后注漿施工后，每棵樁平均水泥用量2000kg，通過靜載荷實驗，單樁極限承載力標準值都大于9000kN。通過高應變檢測，也取得了同樣的效果。

（3）鉆孔后注漿灌注樁的靜載荷實驗。為了進一步了解鉆孔后注漿灌注樁的實際情況，本工程選取了5個點作為實驗對象，對整個灌注樁的靜載荷與樁頂沉降變形量進行了分析，實驗結(jié)果如表1所示（由于工程需要，試驗時沒有開展破壞性實驗）。

從上述實驗結(jié)果能夠發(fā)現(xiàn)，在所有試驗點承載力均在9000以上，高于理論的預期值，并且實驗值與預期值之間的比值都在1.06以上，說明在工民建基礎工程中對鉆孔后注漿灌注樁技術進行應用后，能夠為整個建筑提供更高的安全性。同時，由于灌注樁的承載力提升了，減少了使用的灌注樁數(shù)量，降低了投入成本，為建筑單位帶來更高的經(jīng)濟效益。

表1 灌注樁的靜載荷實驗結(jié)果

（4）某工程為山前沖洪積平原地貌，框架剪力墻結(jié)構，地上15層，地下2層，總高度66.5m，建筑面積29323m2。設計為鉆孔灌注樁基礎，樁總數(shù)216棵。C30混凝土。采用樁徑700mm，樁長16m的鉆孔灌注樁，單樁承載力2900kN,而設計要求單樁承載力為4800kN。由于單純的灌注樁無法滿足設計要求，因此，本工程采取后注漿施工工藝。

（5）注漿完成后，實際每顆樁平均注漿量為1320kg,隨機抽取11棵樁進行高應變動力檢測實驗，實際單樁承載力平均6300kN，提高單樁承載力約30%以上。

（6）由于本工程采取了后壓漿施工，大大提高了生產(chǎn)效率，使工期縮短了11d，同時以碎石層作為持力層，縮短了樁長，節(jié)約成本約105萬元，占整個樁基投資的約20%。

4 總結(jié)

綜上所述，當前工民建基礎工程建設的過程中，鉆孔后注漿灌注樁技術具有重要的作用，通過該技術完成基礎工程的建設，有如下優(yōu)點：（1）可以有效提升整個樁基的承載力，降低了樁頂沉降變形量；（2）有利于持力層的靈活選用，提升了建筑的穩(wěn)定性；（3）同樣的持力層，設計時可縮短樁長、縮小樁徑或減少樁的數(shù)量，降低施工難度，加快施工進度，節(jié)約施工成本，為人們的生活與工作提供更加良好的服務。因此，在以后的中高層工業(yè)與民用建筑基礎工程當中，應加強對鉆孔后注漿灌注樁的推廣與應用力度。

參考文獻：

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