灌注樁后注漿技術在某超高層建筑中的應用

瞿慎俊 （大連市建筑設計研究院有限公司,遼寧 大連 116011）

0 前言

灌注樁后注漿作為一種提高灌注樁承載力的技術廣泛應用于工程建設中，此技術即灌注樁成樁后一定時間，通過預設于樁身內的注漿導管及與之相連的樁端、樁側注漿閥注入水泥漿，使樁端、樁側土體（包括沉渣和泥皮）得到加固，從而提高單樁承載力，減小沉降。根據已有的工程經驗及資料顯示：注漿對承載力的提高幅度因樁周土性、樁端土類別、注漿壓力、漿液配比、施工工藝等因素的不同而變化，通長的提高幅度在20%～100%，一般來說，由于粗粒土屬于滲透注漿，故后注漿技術在碎石土層、中粗砂土層的效果顯著。

超高層建筑因其自身荷載較大，一般普通樁基礎承載力難以滿足要求，通常會采用后注漿技術來提高樁身承載力，以增強樁身的質量穩定性與改善樁基礎沉降。

1 工程概況

本項目位于沈陽市和平區，地上共十棟超高層住宅建筑，采用全現澆的鋼筋混凝土剪力墻結構，地下四層（其中含一層設備層），地上46 層，建筑高度為約139.0m。超高層住宅的基礎采用筏板基礎，根據地質條件，可滿足設計要求。但因其中兩棟超高層住宅附近有規劃即建地鐵線，為避免后期地鐵開挖施工對高層住宅基礎產生不利影響，經方案論證及專家評審，改用直徑800mm 的泥漿護壁鉆孔灌注樁基礎，采用樁端樁側后注漿工藝。

場地地形平坦，地貌形態為沖積平原，地層結構為沉積韻律，成層條件穩定，各巖土層分布較均勻。場地地面絕對標高46.36～48.32m，地層共劃分為12個大類土層，各土層物理力學指標見表1，泥漿護壁鉆孔灌注樁設計參數見表2。

根據《建筑樁基技術規范》（JGJ 94- 2008）中第5.3.1 規定，建筑樁基的承載力應通過單樁靜載試驗確定[1]。樁徑為800mm，有效樁長24m，樁身采用C50 的混凝土，注漿閥六個：樁端注漿閥兩個，樁側注漿閥四個，注漿閥分三組埋置與樁頂下8m（樁側注漿閥），16m（樁側注漿閥），24m（樁端注漿閥），樁身斷面見圖1。

2 試樁工藝要求

2.1 泥漿護壁灌注樁成樁工藝要點

①施工期間護筒內的泥漿面應高出地下水位1.0m 以上，在受水位漲落影響時，泥漿面應高出最高水位1.5m 以上；

土層物理力學指標 表1

圖1 樁身斷面詳圖

鉆孔灌注樁設計參數 表2

②在清孔過程中，應不斷置換泥漿，直至灌注水下混凝土；

③灌注混凝土前，孔深度必須保障達到設計要求的深度，并進行清孔，此時孔底500mm 以內的泥漿相對密度應小于1.25，含砂率≤8%，粘度≤28s；

④在容易產生泥漿滲漏的土層中應采取維持孔壁穩定的措施；

⑤鉆孔達到設計深度，灌注混凝土之前應清孔，孔底沉渣厚度指標應≤50mm。

2.2 泥漿護壁灌注樁后注漿工藝要點

①后注漿導管采用Q235BΦ42×3.5mm 無縫鋼管，且應與鋼筋籠加勁筋綁扎牢固或焊接。

②后注漿閥應具備下列功能：注漿閥應能承受1MPa 以上靜水壓力；注漿閥外部保護層應能抵抗砂石等硬質物的刮撞而不致使注漿閥受損；注漿閥應具備止逆功能。

③根據試樁工藝及結果，漿液配比、終止注漿壓力、流量、注漿量應符合下列參數：本工程注漿水泥采用42.5 普通硅酸鹽水泥；漿液水灰比根據本場地土的飽和度及滲透性確定為0.55；樁端終止注漿壓力為2.8MPa；注漿流量不宜超過75L/min；單樁注漿量（以水泥質量計）為3.05t。

3 試樁單樁承載力估算

根據《建筑樁基技術規范》（JGJ 94- 2008）中第5.3.10 規定，后注漿灌注樁的單樁承載力特征值可按下式估算：

式中：R為單樁承載力特征值（kN）;u 為樁身周長（m）；l為后注漿非豎向增強段第j 層土厚度（m）；l為后注漿豎向增強段第i 層土厚度（m）；q為后注漿非豎向增強段樁側阻力特征值（kPa）；q為后注漿豎向增強段樁側阻力特征值（kPa）；q為樁端阻力特征值（kPa）；A為樁端截面面積（m）；β、β分別為后注漿側阻力、端阻力增強系數。

根據地層信息，采用樁端樁側后注漿技術，根據式（1）～（3）估算的三個試樁點的單樁承載力特征值為：

試樁承載力綜合評估給出單樁承載力估算值為R=7100kN。

1#樁靜載試驗成果 表3

2#樁靜載試驗成果 表4

3#樁靜載試驗成果 表5

圖2 1#樁Q-s 曲線

圖3 2#樁Q-s 曲線

圖4 3#樁Q-s 曲線

單樁豎向承載力特征值對比表 表6

4 試樁靜載試驗結果

試樁的試驗結果詳見表3～表5，根據試樁結果繪制1～3# 樁的Q- s 曲線，如圖3～圖4 所示。

根據表3～5 及圖2～4 的荷載位移曲線可知，樁體未達到破壞。因本次試樁試驗為驗證性試驗，即按照地質資料和設計規范估算出單樁承載力特征值，然后指導試樁試驗。按照《建筑基樁檢測技術規范》（JGJ106- 2014）的規定：在試樁過程中按估算的單樁極限承載力的1.1 倍加載后，樁未發生破壞，說明此單樁承載力可按預先估算值用于設計。

若此樁不使用樁端、樁側后注漿技術，根據地層信息，按《建筑樁基技術規范》（JGJ 94- 2008）中第5.3.5 規定估算的三個試樁點的單樁承載力特征值為：

則采用樁端、樁側后注漿技術后，通過試樁試驗驗證可知，單樁承載力對比如表6。

因樁周土為礫砂、圓礫土，采用樁端、樁側后注漿技術能夠顯著提高灌注樁的單樁承載力，單樁承載力特征值提高幅值為116.7%～131.3%，比以往的設計經驗幅值要高。究其原因：因未采用后注漿技術時單樁承載力的估算是采用規范經驗公式，而非通過現場試樁試驗得到。

5 結論及建議

本文通過對某超限高層建筑試樁試驗的介紹與對比，得出如下的結論及建議：

①通過試樁驗證試驗可知，采用樁端樁側后注漿技術能夠顯著提高灌注樁的單樁承載力，較按規范經驗公式計算的不采用后注漿技術的單樁承載力特征值提高幅值能達到110%～130%；

②超高層住宅建筑采用樁基礎時，應充分了解樁側、樁端土層類型，合理采用樁端和樁側后注漿技術以達到顯著提高單樁豎向承載力特征值的目的，從而解決布樁密集或布不下樁（因樁間距的要求）的問題，同時因單樁承載力提高，基本能滿足剪力墻墻下布樁的要求，極大地減小了基礎底板的厚度，且能顯著降低基礎底板的造價；

③灌注樁后注漿技術對單樁承載力特征值的提高幅度超過經驗幅值，若想搞清楚沈陽地區承載力的提高幅值建議進一步做對比試驗，同時對采用后注漿技術的灌注樁和未采用后注漿技術的灌注樁進行破壞性試驗，根據試驗結果即可得更精確的承載力提高幅值。