深層入巖鉆孔灌注樁干成孔作業下的后注漿技術的研究

呂成煒， 劉貴強

(安徽省城建基礎工程有限公司,安徽 合肥 230001)

鉆孔灌注樁施工方便、對地質條件的要求也不高，在各類工程基礎中逐漸被大量采用，成孔機械多選用旋挖成孔，支護方式多為泥漿護壁。但在施工過程中樁端底部的浮渣、樁身側壁的泥皮均難以在操作過程中徹底清除干凈，從而導致了樁端承載力及樁側摩擦力均無法充分發揮，造成實際承載力與設計計算存在誤差，浪費嚴重。為了彌補這一缺陷，實際施工中視場地情況采用降水后干成孔作業、增大入巖深度及樁端、樁側后注漿等技術，使鉆孔灌注樁的質量更加可靠。根據長期的經驗總結，我們發現樁基礎的實際工作性狀會發生復雜的變化，而在合肥地區尤以巢湖周邊最為明顯，該區域巖面埋深起伏大，巖石性狀不一，土巖交接處多存在含水殘積層，當單樁承載力要求較高的時候，往往需要多種技術合并使用才能滿足實際的工程需要。

1 項目的建(構)筑物參數

項目的建(構)筑物參數如表1所列。

表1 建(構)筑物參數表

2 研究方法

2.1 研究方法

項目區域巖石天然單軸抗壓強度標準值小于等于5.0 MPa，具體數值如表2所列,屬極軟巖，在無法擴孔的情況下，設計過程中采取了增大嵌巖深度的措施，而施工過程中則采取了管井降水后干作業成孔的方式，最后以后注漿工藝作為保證措施，確保單樁承載力能夠達到預設值。

表2 中風化巖層勘察數據統計表

為了對比后注漿的效果，我們設置了2類樁基形式，①不進行后注漿，②進行后注漿，通過樁基載荷試驗來確定單樁承載力的發揮情況。同時為了提高注漿效率，自創一種可以1次性完成樁端及樁側后注漿的設備。

2.2 后注漿的工作機理

鉆孔灌注樁后注漿工藝是一種鉆孔灌注樁施工中的輔助性工法。通過對凝固后混凝土樁的樁端及樁側等部位進行高壓或超高壓注漿的方式，使得樁端部位的沉渣及虛土得以固結，樁側部位的泥皮得以固化或置換，并且通過滲透入土體的漿液實現對樁端部位或樁側部位一定范圍內的土體進行擴大及加固處理的目的，從而提高樁端持力層承載效力的發揮比例，增加工程樁質量的可靠性，同時改善樁側摩阻力的發揮環境，使得樁基礎的實際有效承載能力大幅度提高并降低其沉降量。

2.3 自創后注漿設備

后注漿需要分別布設管線，分階段施工，導致部分管線失效，影響后注漿的效果。因此針對本項目自創了一種1次性完成樁端及樁側后注漿的注漿管件。

將原先單一的管件改造成了內外雙重的套管，內管用于樁端注漿，外管用于樁側注漿。套管配件提前在工廠加工，管段間使用絲口連接，配件至現場后根據實際樁孔深度進行組裝，完畢后直接綁扎在鋼筋籠兩側，隨鋼筋籠同步安放至孔內。

3 現場施工與檢測

3.1 施工前準備措施

施工前現場徹底清理了塘底及溝底的淤泥，對標高不足部位重新換填了粘土，換填過程分層碾壓。

疊合勘察報告平面圖至總平圖中，找出現場④層殘積土層各區域底標高最低點，在該類點位處布設管井，24h連續降水，為工程樁干成孔施工創造條件。

設置兩組共6根試驗樁，入巖深度分為2m及3.5m，均不考慮后注漿，以此作為與后期工程樁進行比較的基礎，檢測試驗與工程樁試驗同步進行。

3.2 后注漿施工

(1)注漿管安放。注漿管與鋼筋籠同步安放，對露在孔口30cm左右范圍的注漿管均特別交待區域負責人，防止損壞。

(2)注漿管下料。注漿管預埋長度=實際孔深+出自然地面長度。出漿孔的孔徑大于7mm，出漿孔合計面積≤注漿管內孔截面積，注漿管的底部單向閥應具備有效的密封性能。

(3)注漿作業。待樁身砼澆灌結束后1h進行清水開孔工作，2～30天內開始注入水泥漿。認真檢查每根注漿管是否暢通，并確認注漿作業與成孔作業點的距離不小于8m～10m。本次樁群注漿原則按照自外而內控制。

(4)注漿漿液及壓力。根據設計要求水泥采用的是42.5級普通硅酸鹽水泥。本次工程施工中采用的是純水泥漿液注漿，水灰比為0.45～0.65，攪拌時間≥2min。攪拌好的水泥漿液需使用孔徑≤3×3mm 的濾網進行過濾。注漿壓力控制在1.2～4MPa之間，漿液流量控制在75L/min以內，每根樁均必須1次性完成注漿。

(5)終止注漿條件。本次工程施工中采用的終止注漿標準按雙控原則執行，單樁注漿總量與實際注漿壓力均需達到設計要求和單樁注漿總量達到設計要求注漿總量的80%且實際注漿壓力大于3MPa。

3.3 后注漿施工中的問題

(1)冒漿、串漿。當注漿壓力長時間低于正常值或地面出現冒漿、周圍樁孔串漿時，應調整注漿頻率，注漿過程應有間歇，間歇時間控制在30～60min，同時適當調低水灰比。

(2)管口彎曲。部分注漿管口出現彎曲、壓扁等情況，現場將該部分鋸除并重新補焊完好的管口。另有部分管口被澆灌入樁體超澆部位，現場使用小型破碎機械將超澆部位的管口找出并重復上面操作。

4 結果與分析

4.1 不同入巖深度的樁承載力

樁基施工前在3棟廠房之間布設了六根樁徑為800mm的試驗樁，每3根為1組，共分2組，分別按入巖2m及3.5m施工，均不進行后注漿，成樁后28d進行靜載荷試驗。從每組試驗樁中各抽取1根代表樁(S1-1及S2-1)進行靜載荷實驗對比，2根試驗樁的Q-S曲線分別如圖1和圖2所示。其中試驗樁S1-1最大加載量為7000 kN， 最大位移量為 62.60 mm，最大回彈量為 0.00 mm，回彈率為0.00%；試驗樁S2-1最大加載量為7000 kN， 最大位移量為35.60 mm，最大回彈量為24.04 mm，回彈率為67.53%。

試驗樁S1-1數據顯示，其最后一級載荷施加后沉降無法穩定，該樁的極限承載力僅能勉強判定為6300KN；試驗樁S2-1數據顯示，加載與卸荷均已完成，極限承載力能夠達到7000KN，但沉降量達到35.60mm已接近極限。原因分析如下：① 由于持力層巖層為極軟巖，入巖深度不足會降低樁端承載力。② 樁孔施工采用泥漿護壁，成樁后未進行后注漿施工，導致樁承載力無法完全發揮，沉降量大。

根據試驗樁的數據分析，后期工程設計中將入巖深度調整為4.5m，并在成樁后進行樁端后注漿處理。工程樁中留置了1根樁不進行后注漿施工，留待檢測后進行數據對照。

工程樁施工前為降低施工難度并保證施工質量，在施工區域四周進行了管井降水，使樁孔施工時能夠達到干成孔作業要求。

圖1 試驗樁S1-1 Q-S曲線

圖2 試驗樁S2-1 Q-S曲線

4.2 相同入巖深度不同施工工藝的樁承載力

未進行后注漿處理的工程樁G1與隨機抽取1根完成了后注漿處理的工程樁G2進行了承載力對比，兩根樁的Q-S曲線分別如下圖3和圖4所示。其中工程樁G1最大加載量為 7000 kN，最大位移量為 26.23 mm，最大回彈量為16.03 mm， 回彈率為 61.11%；工程樁G2最大加載量為7000 kN ，最大位移量為8.53 mm，最大回彈量為4.88 mm， 回彈率為57.21%。

圖3 工程樁G1 Q-S曲線

圖4 工程樁G2 Q-S曲線

工程樁G1與G2均完成了加載與卸荷過程，樁端極限承載力均能夠達到7000kN。工程樁G1的最大累計沉降量達到26.23mm，工程樁G2的最大累計沉降量達到8.53mm。

增加了入巖深度并采用干成孔作業后，工程樁的極限承載力均能夠達到設計極限承載力，但是否采用后注漿工藝進行樁身處理會直接影響到樁基之后的沉降量。

5 結束語

鉆孔灌注樁在極軟巖地區施工時應確定好其入巖深度。考慮對樁身進行處理，確保樁基承載力充分發揮降低樁基沉降量,此次施工中采用自創注漿設備，實用性強，可在今后的樁基工程施工中推廣使用。