灌注樁后注漿施工技術(shù)的應(yīng)用研究

王駿

（山西西山金信建筑有限公司 山西古交 030200）

引言

在項(xiàng)目建設(shè)中，最有效、最符合當(dāng)前需要的樁基施工方法后注漿法是其中之一，由于整個(gè)建筑物的穩(wěn)定性、耐久性與樁基的施工質(zhì)量息息相關(guān)，因此只有通過加強(qiáng)樁基的質(zhì)量，從而才能夠保證樁基礎(chǔ)的承載力，保證施工的安全可靠性，保證整個(gè)工程的安全性。后注漿法施工技術(shù)能有效提高樁端承載力和樁周圍的土壤條件，該方法不僅可以有效提高樁基礎(chǔ)的承載力與耐久性，而且可以有效地降低地基基礎(chǔ)的沉降值，除此之外能夠使樁基具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，能夠更好的適應(yīng)周圍的土壤條件，從而能使樁基礎(chǔ)具有良好的承載效果，發(fā)揮出其更大價(jià)值，從整體上增強(qiáng)其堅(jiān)固性。

1 后注漿法的施工特征與優(yōu)點(diǎn)

1.1 后注漿法的施工特征

在實(shí)際施工過程中，后注漿法根據(jù)樁基的實(shí)際需求還可以分為裝側(cè)注漿以及極端注漿兩種不同的方法類型。其中，裝側(cè)注漿法主要針對(duì)水泥漿的一側(cè)進(jìn)行灌注，其能夠有效提升樁體的穩(wěn)定性，同時(shí)也可以在凝固后實(shí)現(xiàn)樁端與裝側(cè)的全面穩(wěn)定。而常規(guī)的極端注漿則往往被應(yīng)用于已經(jīng)修建好的樁基，用于加固和穩(wěn)定，施工成本與要求相對(duì)較低。在選擇不同的后注漿法進(jìn)行施工時(shí)，需要綜合考慮實(shí)際工況條件以及施工需求，還需要將人員的專業(yè)技術(shù)水平考慮進(jìn)去，以此來最大化提升樁基的穩(wěn)定性。

1.2 后注漿法的優(yōu)點(diǎn)

從客觀上來看，后注漿法最大的優(yōu)勢(shì)就是其可以做到傳統(tǒng)的灌注法無法實(shí)現(xiàn)的工作，不但可以對(duì)鉆孔灌注法進(jìn)行補(bǔ)充與技術(shù)強(qiáng)化，而且能夠有效提升整個(gè)樁體的穩(wěn)定性。另外，在垂直方向上，其同樣可以增加方向的承載力，這樣一來可以有效強(qiáng)化樁基的力學(xué)性能。在施工過程中，后注漿法還可以與持力層的材料進(jìn)行融合。選擇一些卵礫石參與施工，可以大大強(qiáng)化施工效果，增強(qiáng)垂直方向的承載力，這也是后注漿法與傳統(tǒng)前注漿相比最大的區(qū)別之一。

2 后注漿施工技術(shù)的工作原理

后注漿施工技術(shù)的應(yīng)用原理是：采用高壓注漿的辦法，將混凝土注入樁孔的底部，混凝土、泥沙及周圍土體通過復(fù)雜的化學(xué)作用，最后能夠膠結(jié)成粒狀狀態(tài)。在樁的底部，粗粒土的滲透性，能有效地提高灌漿料的密實(shí)度，當(dāng)有細(xì)顆粒物進(jìn)入料漿時(shí)，會(huì)和周圍環(huán)境發(fā)生反應(yīng)，形成中等強(qiáng)度混凝土。巖石會(huì)導(dǎo)致漿泡的形成，使土體形成擠壓效應(yīng)，樁的承載力得到提高。另外，樁身通過灌漿施工能有效地提高樁體的反承載力，還會(huì)提高樁身的摩擦力，避免或減少樁體的沉降。

在高壓灌漿混凝土施工的過程中，灌注樁可以通過高壓作用來提高混凝土的壓縮量，這樣可以避免后期樁身的沉降和壓縮。此外，施工過程中泥漿進(jìn)入到鉆孔灌注樁內(nèi)時(shí)，水泥漿與周圍土壤發(fā)生復(fù)雜反應(yīng)，從而形成一個(gè)較大的承載力結(jié)構(gòu)，會(huì)使樁底在更大的范圍內(nèi)形成承載能力，提高施工質(zhì)量，實(shí)際樁底應(yīng)力面積的擴(kuò)大，降低了單位面積上的力，提高了樁體本身的承載力。

3 工程案例分析

3.1 工程概況

某工程地上分為A，B座及商業(yè)三部分，其中A，B座主樓地上22層，建筑高度89.45m，商業(yè)部分地上3層。整個(gè)工程地下2層，位于同一大底盤基礎(chǔ)之上?；A(chǔ)平面尺寸長(zhǎng)123m、寬68m。

3.2 工程地質(zhì)概況

該工程基礎(chǔ)埋深約10m，基礎(chǔ)位于③層細(xì)砂，基底以下土層的物理力學(xué)參數(shù)如表1所示。

表1 基底以下土層的物理力學(xué)參數(shù)

3.3 地基基礎(chǔ)方案選型

本工程可選擇的地基基礎(chǔ)方案有：CFG樁復(fù)合地基、35m普通灌注樁、后注漿灌注樁。根據(jù)初步分析計(jì)算，以上3種地基基礎(chǔ)方案具體如下：

（1）CFG樁復(fù)合地基（方案1）

CFG樁樁長(zhǎng)約21m，以⑤層細(xì)砂為樁端持力層，復(fù)合地基承載力可滿足要求。但是，CFG樁數(shù)量多，為滿足布樁及荷載平衡要求，主樓筏板基礎(chǔ)范圍需大于主樓投影面積外2m。CFG樁在主樓基礎(chǔ)下滿堂布置，需要較大的筏板厚度。3種方案中，該方案基礎(chǔ)總沉降量最大、差異沉降亦難控制。而且該方案的地基處理與筏板基礎(chǔ)的綜合造價(jià)高于后注漿灌注樁方案。

（2）樁長(zhǎng)23m普通灌注樁（方案2）

普通灌注樁樁長(zhǎng)約23m，以⑤層細(xì)砂為樁端持力層，樁基承載力可滿足要求。但該樁的單樁承載力小于后注漿灌注樁，樁數(shù)量較多。3種方案中，該方案基礎(chǔ)總沉降量較大、差異沉降較難控制。該方案的樁基與筏板基礎(chǔ)的綜合造價(jià)高于后注漿灌注樁方案。

（3）后注漿灌注樁（方案3）

樁長(zhǎng)約23m，以⑤層細(xì)砂為樁端持力層。樁端、樁側(cè)復(fù)式注漿，不僅可大幅提高單樁承載力，而且注漿加固樁端、樁側(cè)土體亦可提高地基剛度。該方案樁數(shù)較少，承臺(tái)面積、厚度遠(yuǎn)小于方案1～4。在3種方案中，該方案樁數(shù)少、基礎(chǔ)總沉降量及差異沉降均很小，能夠滿足規(guī)范要求，且承臺(tái)及樁基綜合造價(jià)最低。

對(duì)比分析3種方案可知，后注漿灌注樁基礎(chǔ)方案的經(jīng)濟(jì)性、可靠性均優(yōu)于其他地基基礎(chǔ)方案。因此本工程基礎(chǔ)設(shè)計(jì)采用了后注漿灌注樁，后注漿為樁端、樁側(cè)復(fù)式注漿。

3.4 樁基設(shè)計(jì)

本工程樁基設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)，樁基結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)，樁基結(jié)構(gòu)環(huán)境類別為二a類。樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C35，樁徑為800mm，有效樁長(zhǎng)為23.5m，以⑤層細(xì)砂為樁端持力層。采用后注漿鉆孔灌注樁技術(shù)，樁端、樁側(cè)復(fù)式注漿。根據(jù)規(guī)范中的計(jì)算公式計(jì)算出灌注樁的設(shè)計(jì)參數(shù)如表2所示。

表2 灌注樁設(shè)計(jì)參數(shù)

3.5 布樁設(shè)計(jì)

布樁時(shí)強(qiáng)化結(jié)構(gòu)豎向剛度大、豎向荷載集中的主樓內(nèi)部剪力墻區(qū)域，弱化荷載分散的框架柱區(qū)域。主樓內(nèi)部剪力墻區(qū)域按純樁基考慮，主樓的框架柱區(qū)域樁基設(shè)計(jì)時(shí)考慮樁間土分擔(dān)荷載，按復(fù)合樁基考慮；主樓以外的裙房區(qū)域采用天然地基。圖1、2分別是主樓灌注樁平面布置圖和工程樁詳圖。

圖1 主樓灌注樁平面布置圖

圖2 主樓灌注樁詳圖

3.6 后注漿技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)

本工程灌注樁采用樁端、樁側(cè)復(fù)式注漿。樁端注漿裝置設(shè)置為每個(gè)樁沿鋼筋籠周圍對(duì)稱設(shè)置2根注漿導(dǎo)管和樁端注漿閥。樁側(cè)注漿裝置設(shè)置為每個(gè)樁在樁端以上6，14m處分別設(shè)置1道樁側(cè)注漿閥。注漿作業(yè)需同時(shí)控制注漿量、注漿壓力兩個(gè)指標(biāo)。單樁注漿量（水泥質(zhì)量）為：內(nèi)筒群樁周邊兩排基樁及外筒柱下基樁為3.0t，內(nèi)筒群樁其余基樁為2.5t，試樁為3.0t，錨樁為2.5t。樁端注漿終止注漿壓力為3～4MPa。注漿采用水泥漿，水灰比為0.45～0.60。注漿施工作業(yè)須滿足樁基規(guī)范的相關(guān)要求。

3.7 后注漿灌注樁靜載試驗(yàn)

本工程共抽取5個(gè)試樁（B-SZi（i=1，2）為B樓試樁編號(hào)，試樁位置與A樓對(duì)應(yīng)試樁位置一致）做靜載試驗(yàn)，試驗(yàn)加載量均不小于前述單樁承載力特征值的2倍。5個(gè)試樁的靜載試驗(yàn)Q-s曲線見圖3。靜載試驗(yàn)結(jié)果顯示：加載量等于單樁承載力特征值時(shí)，5個(gè)試樁的樁頂沉降量在2.53～3.4mm之間；加載量等于單樁承載力特征值的2倍時(shí)，5個(gè)試樁的樁頂沉降量在8.56～11.96mm之間。5個(gè)試樁的樁頂沉降量均很小且沉降量數(shù)值接近，說明本工程后注漿對(duì)提高樁基承載力及穩(wěn)定性、減小樁基沉降效果顯著。

圖3 試樁靜載試驗(yàn)曲線

4 結(jié)語

綜上所述，后注漿技術(shù)在樁基工程中的應(yīng)用十分廣泛。該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)灌注技術(shù)無法灌注的情況，同時(shí)也有利于強(qiáng)化多個(gè)角度的承載力，從而大大增加樁基的穩(wěn)定性，這對(duì)于建筑工程項(xiàng)目而言有重要的價(jià)值和意義。隨著時(shí)代的發(fā)展，后注漿鉆孔灌注樁技術(shù)的應(yīng)用范圍也越來越廣泛，其技術(shù)優(yōu)化效果也逐漸顯現(xiàn)出來。本文結(jié)合后注漿鉆孔灌注樁技術(shù)的實(shí)際案例對(duì)其進(jìn)行了分析和整理，希望可以為相關(guān)技術(shù)施工工作提供參考和借鑒。