鉆孔灌注樁后注漿技術的施工控制要點

胡 敏

上海張江（集團）有限公司 上海 201203

1 工程概況

上海市張江中區D-4-2地塊C1、C2樓部位樁基采用φ700 mm后注漿鉆孔灌注樁，樁長50 m，所有灌注樁均采用樁底及樁側后注漿施工工藝。樁底后注漿工藝要求：每根樁預埋2根注漿管，離樁底每12 m設一道樁側注漿閥，注漿管與鋼筋籠采用鐵絲綁扎固定，注漿管進入樁底土體的長度約為 0.5 m。

2 主要技術內容

灌注樁后注漿技術是在鋼筋籠上預埋注漿管和注漿閥，在成樁后一定時間內實施樁側和樁底后注漿，主要目的是加固樁底沉渣和樁側泥皮[1-3]。同時對樁底和樁側一定范圍的土體通過滲入（粗粒土）、劈裂（細粒土）和壓密（非飽和松散土）注漿起到加固作用，從而增強樁側阻力和樁端阻力，提高單樁承載力，減小沉降（圖1）。在優化工藝參數的條件下，可使單樁承載力提高40%～120%，樁基沉降減小30%左右。一般情況下，持力層為粗粒土的單樁承載力增幅高于細粒土，軟土增幅最小，樁側樁底復式注漿的單樁承載力增幅高于樁底注漿。

對于單樁混凝土體積8～20 m3的樁，每根樁可節約造價0.2萬～0.8萬元。

3 灌注樁后注漿施工要點

3.1 后注漿裝置的設置

1）后注漿導管應采用鋼管，直徑可采用φ3.0 cm，對于超長樁，考慮到管內摩阻力對壓力的影響，可考慮采用φ3.8 cm。注漿導管應與鋼筋籠加勁筋綁扎固定或焊接。

2）樁底后注漿管閥的數量應根據樁徑大小確定，不少于2根，以確保后注漿漿液擴散的均勻對稱及后注漿的可靠性。對于φ≤1 200 mm的樁，宜沿鋼筋籠圓周對稱設置2根；對于1 200 mm＜φ≤2 500 mm的樁，宜對稱設置3根。

圖1 鉆孔灌注樁后注漿工藝示意

3）出漿口的位置宜按下列要求設置：樁底出漿口宜埋入樁底以下土中的一定深度，一方面可避免出漿口被水泥漿包住，同時也可以讓水泥漿充分加固樁底沉渣或虛土。一般可伸出鋼筋籠30～50 cm。樁側出漿口宜選在砂性土層，因為在該土層樁的摩阻力損失最大，對該部位進行加固效果最好。

4）對于樁長超過15 m且承載力增幅要求較高者，宜采用樁端樁側復式注漿。樁側后注漿管閥設置數量應綜合地層情況、樁長和承載力增幅要求等因素確定，可在離樁底5～15 m以上、樁頂8 m以下，每隔6～12 m設置1道樁側注漿閥。當有粗粒土時，宜將注漿閥設置于粗粒土層下部，對于干作業成孔灌注樁宜設于粗粒土層中部。

5）對于非通長配筋樁，下部應有不少于2根與注漿管等長的主筋組成的鋼筋籠通底，以固定注漿管。

3.2 后注漿施工工藝

1）漿液的水灰比應根據土的飽和度、滲透性確定。對于飽和土，水灰比宜為0.45～0.65；對于非飽和土，水灰比宜為0.7～0.9（松散碎石土、砂礫宜為0.5～0.6）；低水灰比漿液宜摻入減水劑。漿液水灰比是根據大量工程實踐經驗得出的。水灰比過大容易造成漿液流失，降低后注漿的有效性，水灰比過小會增大注漿阻力，降低可注性，甚至轉化為壓密注漿。因此，水灰比的大小應根據土層類別、土的密實度、土是否飽和等諸多因素確定。當漿液水灰比不超過0.5時，加入減水劑、微膨脹劑等外加劑有利于提高漿液的流動性和對土體的增強效應。

2）樁端注漿的終止注漿壓力應根據土層性質及注漿點深度確定，對于風化巖、非飽和黏性土及粉土，注漿壓力宜為3～10 MPa，最大不超過16 MPa；對于飽和土層，注漿壓力宜為1.2～4 MPa，軟土宜取低值2 MPa，密實黏性土宜取高值。另外，注漿壓力不得超過樁周土的上覆蓋自重和強度，以免破壞上覆土層，導致樁身上抬。

3）宜用低壓、慢速注漿，這樣可以讓漿液在樁底或樁側較均勻地滲透和緩慢刺入，以得到最佳加固效果。規范規定注漿流量不宜超過75 L/min。

4）單樁注漿量的設計應根據樁徑、樁長、樁端樁側土層性質、單樁承載力增幅及是否復式注漿等因素確定，可按式（1）估算：

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

n——樁側注漿斷面數；

d——基樁設計直徑，m；

Gc——注漿量，以水泥質量計，t。對獨立單樁、樁距大于6d的群樁和群樁初始注漿的數根基樁的注漿量應按上述估算值乘以1.2的系數。確保最佳注漿量是確保樁的承載力增幅達到要求的重要因素。在實際工程中，注漿量應根據土的類別、飽和度、樁的尺寸、承載力增幅等因素適當調整。在后注漿作業開始前，應先進行注漿試驗，優化并最終確定注漿參數。

3.3 后注漿作業的施工控制

1）對用于注漿的高壓注漿泵、拌漿機等設備需進行檢查。高壓注漿泵的工作參數應滿足規范及施工方案要求；對注漿管，要檢查注漿頭的長度、出漿孔徑、孔距是否符合方案要求；安設注漿管時，要檢查注漿管與鋼筋籠連接是否可靠、牢固；注漿頭是否用合適的橡膠膜封閉、包裹；注漿管各節連接是否牢固、密封。同時，應保證注漿管上端略高出地坪約10 cm，并有良好的封堵，以防止人為破壞或雜物進入堵塞注漿管。

2）規范規定注漿作業宜于成樁2 d后開始，不宜遲于成樁30 d后。一般操作按成樁后2～7 d完成樁端注漿管開塞工作，待樁基成孔工作完畢后集中進行注漿作業，樁端注漿應對同一根樁的各注漿導管依次實施等量注漿。

3）開塞控制。在澆筑樁身混凝土后的3～5 d，混凝土強度達到C10～C15時方可進行開塞。開塞時間的早晚，對注漿較為關鍵。開塞時間過早，混凝土未形成一定的強度，在高壓水的沖射下會破壞樁端的樁成形和混凝土強度；開塞時間過遲，包裹注漿管的混凝土強度過大，會造成注漿頭橡膠膜打不開，使預埋管報廢，最終不能注漿。開塞時要在現場觀察高壓注漿泵的開塞壓力，記錄開塞情況，要寫明開啟1根、2根或是未開啟。

4）當注漿作業與成孔作業同時進行時，作業點間的距離不宜小于8 m，以防止注漿作業對成孔產生不利影響。

5）飽和土中的復式注漿順序宜先上后下，樁側樁端注漿間隔時間不宜少于2 h。

6）樁群注漿的順序宜先外圍、后內部，現場監理人員要即時記錄每根樁的水泥用量，保證水泥的注入量達到要求。

7）當滿足下列條件之一時，可終止注漿：注漿總量和注漿壓力均達到設計要求；注漿總量已達到設計值的75%，且注漿壓力超過設計值。

8）當注漿壓力長時間低于正常值、地面出現冒漿或周圍樁孔串漿時，應改為間歇注漿，間歇時間宜為30～60 min，或調低漿液水灰比。采用間歇注漿的目的是通過一定時間的休止使已壓入漿提高抗漿液流失阻力，并通過調整水灰比來消除2種不正常現象。實踐過程中曾發生過高壓輸漿管接口松脫或爆管而傷人的事故，因此，操作人員應采取相應的安全防護措施。

3.4 后注漿樁基工程質量檢查和施工驗收

1）后注漿施工完成后應提供水泥材質檢驗報告、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、特殊情況處理記錄等資料。

2）在樁身混凝土強度達到設計要求的條件下，承載力檢驗應在注漿完成20 d后進行，漿液中摻入早強劑時可于注漿完成15 d后進行。

4 結語

因該項目北側處于地鐵保護區范圍內，鄰近的2幢高層圍護樁基設計按申通地鐵方面要求由原PHC管樁調整為鉆孔灌注樁，并要求單樁豎向承載力特征值達1 980 kN。如采用常規混凝土灌注樁，則設計樁徑φ800 mm，樁長為69.5 m。現采用后注漿鉆孔灌注樁，設計樁徑φ700 mm，樁長50 m，單樁豎向承載力設計值為1 985 kN，在單樁節省造價約0.5萬元的情況下確保了樁基施工進度節點。

在施工過程中，參建各方緊緊抓住施工要點和難點，加強管理，采取積極有效措施，認真把握好各道施工工序質量，最終單樁承載力特征值經檢測均達到要求，在工期、質量和安全文明方面都得到了好評。