后注漿技術在醫院建筑鉆孔灌注樁中的應用

任志鵬REN Zhi-peng；楊龍飛YANG Long-fei；隋志民SUI Zhi-min；解際超XIE Ji-chao；劉華隆LIU Hua-long

（①中建八局第二建設有限公司，濟南 250000；②濟南市工程質量與安全中心，濟南 250000）

0 引言

在我國國民經濟不斷發展的影響下，建筑行業得到了突飛猛進的發展，各種高層建筑，大型建筑更加普遍，所以對樁基礎承載力的要求越來越高，鉆孔灌注樁后注漿技術得到了廣泛的應用，在很大程度上提高了單樁的承載力，降低了樁基礎的沉降問題，不僅大大地節省了施工成本，同時還提高了施工質量。因此可以說鉆孔灌注樁后注漿技術的應用有著一定的現實意義和價值。所以，本文結合濟南市中醫醫院東院區項目中的樁基施工，對鉆孔灌注樁后注漿技術的應用進行了詳細分析介紹。

1 鉆孔灌注樁后注漿技術作用肌力

利用高壓注漿泵的方式來把水泥漿壓入樁底，并且在高壓力的作用下，水泥滲入樁底沉渣和樁底周圍的土體縫隙中，在結合水泥漿液填充膠結的作用，樁底會形成一個復合土體擴大頭。同時，在注漿壓力和漿液不斷增多的影響下，一些漿液克服了覆土壓力和樁側摩擦阻力的影響，順著樁土向上冒漿，高壓漿液對護臂泥皮產生了破壞作用，漿液滲入到了樁側土體中，使得樁周松動的土體得到了擠壓，密度加強，具體施工工藝如圖1 所示。因為樁端沉渣合樁側松軟土體得到了很好的加固處理，在很大程度上提高了樁端和樁側的阻力，提高了樁的承載力。[1]另外，在注漿之后，樁側和樁底位置形成了復合土體的壓縮模量Es，相比原來土體得到了很大的提高。并且樁上的上部分附加應力借助于復合土體的作用傳到未注漿天然土體的應力減少了很多，這樣就可以實現降低樁基沉降變形的目的。

2 工程概況

2.1 工程案例介紹

濟南市中醫醫院東院區項目在濟南市高新區，總占地面積為30094m2，建筑面積為89695.49m2，其中地下面積為29808.04m2，地上建筑面積為59887.45m2，分為了病房綜合樓和門診醫技樓兩大部分，其中病房綜合樓共14 層/2 層，結構為框架－剪力墻結構，板式筏形基礎；門診醫技樓共6 層/2 層，框架結構，基礎類型為獨立基礎。整個工程的±0.000m 相對絕對標高160.300m 及160.600m。

2.2 地質條件

場區地貌單元屬山麓斜坡堆積地貌單元。場地地層自上而下分別為：（1）-1 雜填土（Q4ml），由破碎的道路碎塊碎構成，結構松散，含少量黏性土，該層屬欠固結高壓縮性土。（1）-2 層素填土（Q4ml）由黏性土組成，含少量建筑垃圾，石塊及碎屑，該層屬欠固結高壓縮性土。（9）-2 層粉質粘土（Q4al+pl）該層屬中壓縮性土。（13）-1 層粉質粘土（Q3al+pl）該層屬中高壓縮性土。（19）-2 層強風化閃長巖（K）該層巖石堅硬程度屬于軟巖，巖體完整程度為極破碎～破碎，巖體基本質量等級為Ⅴ級。（19）-3 層中風化閃長巖（K）：該層巖石堅硬程度為軟巖～較軟巖，巖體完整程度為較完整，巖體基本質量分級為IV 級。（31）-1 層強風化石灰巖（O）：該層巖石堅硬程度屬于較軟巖，巖體完整程度為破碎～較破碎，巖體基本質量等級為Ⅳ級～Ⅴ級。（31）-2 層中風化石灰巖（O）：該層巖石堅硬程度為較硬巖，巖體完整程度為較完整～較破碎，巖體基本質量分級為Ⅲ級～IV 級。（32）-1 層全風化泥灰巖（O）：該層巖石堅硬程度為極軟巖，巖體完整程度為極破碎，巖體基本質量分級為V 級。（32）-2 層強風化泥灰巖（O）：該層巖石堅硬程度屬于軟巖，巖體完整程度為極破碎～破碎，巖體基本質量等級為Ⅴ級。（32）-3 層中風化泥灰巖（O）：該層巖石堅硬程度為軟巖～較軟巖，巖體完整程度為較完整～完整，巖體基本質量分級為Ⅲ級～IV 級。各巖土層的鉆孔灌注樁設計參數如表1 所示。

表1 場地工程地質條件及鉆孔灌注樁設計參數

3 鉆孔灌注樁后注漿技術施工應用

3.1 樁基概況

本工程支護樁采取鉆孔灌注樁施工，其中永久性擋墻從北向南依次采用懸臂式鉆孔灌注樁、單排鉆孔灌注樁+錨索（錨索數量由1 道增加至4 道）。西北側永久性擋墻樁徑均為1.2m，樁間距2.5m（Y6-Y7 段樁間距2.0m），總樁長隨著邊坡高度增加，樁長9.0m～23.6m，共計82 根；南側永久性擋墻樁直徑1.2m，樁間距2.5m，樁長9.0m～17.0m，共計15 根。基坑支護鉆孔灌注樁樁徑0.7m，樁間距1.5m，樁長嵌入室外標高以下4.0m，樁長16.86m，共計41 根。樁混凝土設計強度等級為C30，本工程選用商品砼，砼灌注采用導管灌注法；混凝土采用商品混凝土，塌落度控制在160mm～200mm 之間。

3.2 施工流程

鉆孔灌注樁后注漿的具體流程為：鉆孔灌注樁施工→鋼筋籠預置注漿管→澆筑樁體混凝土后12h 內對注漿管進行清水疏通剪頭7 天后開始開啟注漿管，均勻加入漿液，加固土體→控制注漿量以及注漿壓力，在注漿達到設計需求后，停止注漿。

在施工前要先進行準備工作，本工程選用250mm 導管，絲扣連接；導管吊入孔時，將橡膠圈安放周整、嚴密，確保密封良好；導管在樁孔內的位置應保持居中，防止跑管，撞壞鋼筋籠并損壞導管。導管底部距孔底為300～500mm。[2]

①壓漿管制作安裝。

用焊管作為壓漿管，并在現場進行制作；用履帶式潛孔錘鉆機成孔，鉆孔對位誤差控制在2cm 左右，成孔深度偏差控制大于設計孔深10cm，鉆孔完畢后，用清水把孔底沉渣沖洗干凈，同時對孔口進行包裹，壓漿管底部焊接直徑為5cm、3cm 厚的鋼板焊接牢固之后將鋼筋籠一并放到樁孔內部，樁端后注漿導管要沿著鋼筋籠圓周對稱設置2根。樁側后注漿管閥也要設置兩道，并且合柱底的距離要控制在5-15m 左右，樁頂8m 以內的范圍，各個間距要控制在12m 左右。因為單樁比較長，所以，為了提高注漿的質量，樁側壓漿的上下位置都要設置壓漿管。其中上端的位置要設置在樁的中間，下端要設置在樁端部周圍的位置。采用絲扣接口的方式來連接壓漿管，壓漿管下端的位置要長處鋼筋籠300mm 左右。

②進行壓漿管試水作業。

在壓漿管設置結束后要進行試水實驗，如果壓漿管內的水量比較少，需要對壓漿管漏眼、街頭密封性等進行檢查。在下放鋼筋籠之后要對注漿孔進行二次清孔，將注漿孔中清空后，對壓漿管的水量進行二次檢查，沒有問題之后對壓漿管的頂部進行封堵。

③開塞。

開塞作業要在灌注樁完成之后實施，將注漿管上端封閉堵頭的位置進行截斷處理，采用注水的方式來進行開塞，在開塞的過程中要進行記錄，同時單樁注漿管開塞合格要控制在1 根以上，開塞結束后及時關閉注水，之后等待注漿作業。

④注漿作業。

1）注漿材料設計要求采用水泥漿，漿液應攪拌均勻，過篩，隨攪隨用，漿液應在初凝前用完，注漿管路應經常保持暢通。

2）注漿作業要采用注漿泵將漿液經壓漿管輸送至孔底，再由孔底返出孔口，待孔口溢出漿液或排氣管停止排氣時，可停止注漿。漿液硬化后不能充滿錨固體時，應進行補漿，注漿量不得小于計算量，其充盈系數為1.1-1.3。注漿時，邊灌注邊拔出注漿管。但應注意管口應始終處于漿面以下，注漿時應隨時活動注漿管，待漿液溢出孔口時全部拔出，注漿完畢應將外露的鋼筋清洗干凈，并保護好，錨固體采用水泥漿。

3）在注漿過程中，注漿量計算方式為Q=0.0029D-0.5094，其中Q 為單樁注漿量（t），D 為樁徑（mm），最終本工程得到的單樁注漿量為1.52t，0.0029×700-0.5094，注漿漿液采用的是水泥漿，水灰的比為0.5-0.55；注漿的速度在20-40L/min 之間；如果注漿時出現了返漿的問題，要先停止注漿30 分鐘之后再進行注漿處理，以此循環指導注漿量達到要求的標準。[3]當孔口溢出漿液時，或者注漿總量達到了設計值的75%，并且注漿的壓力在2-4MPa 時，停止注漿。若漿體硬化不能充滿錨固體時，應進行補漿。

4）注漿時間和順序，泥漿護壁灌注樁水下混凝土初凝通常需要10 天左右，所以，注漿的時間要在混凝土初凝后開展。通常不能超過成樁后20 天。過早進行注漿會造成樁身混凝土強度降低，影響樁身；如果注漿過晚，樁底硬化的混凝土很難形成注漿通道，樁中心形成低強度區域造成漿液流向遠處，所以，在施工過程中需要在成樁7-20 天左右開展注漿。[4]

4 鉆孔灌注樁后注漿施工措施

4.1 科學選擇后注漿導管管閥

在進行后注漿導管的選擇時，注漿導管需要選擇鋼管，并且要和鋼筋籠、加勁筋進行焊接加固處理；導管數量的選擇要按照樁徑的大小來選擇，如果直徑＜1200mm的樁，要按照鋼筋籠圓周對稱的方式設置2 根導管；如果樁直徑在1200mm-2500mm 之間的話，需要進行對稱設置3 根導管；如果樁的長度超過了15m 并且對于承載力的要求比較高，那么要選擇樁端樁側復式注漿的方式。另外，在后注漿管閥選擇設置的過程中，數量要參考地層的實際情況，樁的長度和承載力的要求情況來進行設置。可以在距離樁底5-15m 以上的位置，樁頂8m 以下的位置間隔6-12m 設置一道樁側注漿閥。如果地層出現了粗粒土，注漿閥要設置在粗粒土的下部。樁底后注漿管閥設置時，要結合樁徑的大小來選擇數量，但是最少不能少于2根，如果直徑＞1200mm，樁需要增加到3 根，以此來保障后注漿漿液可以均勻對稱性擴散，樁側注漿斷面之間的間距要結合工程土層的樁長、性質、承載力來進行設定，最好控制在6-12m 之間。鋼筋籠需要放到底，不能出現懸吊的問題，下籠受到阻礙的時候不能墩籠、撞籠，也不能扭籠。

4.2 合理控制漿液、注漿壓力、流量和注漿量

首先，在對注漿液進行調配時，水和灰之間的配比要按照土的滲透性、飽和度來進行控制；從飽和度方面來看，水灰的配比要控制在0.45-0.65 之間；如果是非飽和土的話，水灰的配比要控制在0.7-0.9 之間，松散的碎石土和沙礫土可以控制在0.5-0.6 之間；如果水灰配比比較低的話，可以加入適量的減水劑；[5]其次，注漿壓力也要結合土層的性質和注漿的深度進行控制，一般情況下非飽和黏性土、粉土、以及風化巖的注漿壓力要控制在3-10MPa 之間；飽和土層注漿壓力要控制在1.2-4MPa 之間，軟土要選擇最低值，密實黏性土要選擇最高值；第三，注漿時的流量控制最高不能超過75L/min；第四，單樁注漿量要結合樁的直徑、樁端樁側土層的性質、樁的長度，以及單樁承載力的情況和是否需要進行二次注漿的情況來進行計算。如果是獨立單樁，并且樁的間距在6 以上的群樁，或者是群樁初始注漿的樹根集裝的注漿量需要在上文提到的基礎上乘以1.2；第五，在注漿作業開始之前，要先進行注漿試驗，在明確注漿參數之后，進行正式注漿。

4.3 嚴格控制注漿施工流程速率

在成樁2 天之后就可以開始進行后注漿作業，最晚時間要控制在成樁后30 天以內；另外，注漿作業和成孔作業點之間的距離要在8-10m 以上，同時，飽和土中的復式注漿順序要先從樁側開始，最后進行樁端注漿作業；如果是非飽和土層要先進行樁端注漿，最后進行樁側注漿。[6]斷面比較多的樁側注漿要按照先上后下的順序，樁側樁端注漿之間的時間差要在2 小時以上；在對樁墻進行注漿時，需要對同一根樁的各個注漿導管按照順序進行相同量的注漿處理，樁墻注漿要采用從外到內的方式開展注漿作業。

5 結語

鉆孔灌注樁后注漿技術在建筑工程施工過程中起著非常重要的作用和價值，并且后注漿技術的施工成本比較低，可以有效地節省施工成本，提高灌注樁單樁的承載力。鉆孔灌注樁后注漿技術的應用單樁的最大承載力得到了很好的提升，提高幅度可以達到30%-60%左右；另外，樁側和樁底同時進行注漿的話，單樁垂直承載力也會有明顯的提高。所以，鉆孔灌注樁后注漿技術在建筑工程中的運用，可以有效地提高建筑工程的施工質量和效率，所以，鉆孔灌注樁后注漿技術可以在建筑施工中進行推廣使用。