淺談機械成孔混凝土灌注樁樁端注漿的應用

摘"要：本文圍繞機械成孔混凝土灌注樁及其樁端注漿技術的應用進行探討，主要分析了該技術在建筑工程項目中的實踐應用。首先介紹了機械成孔灌注樁技術的主要優勢，包括其在復雜地質條件下的適應性以及通過樁端注漿提高地基承載力的能力。隨后，詳細闡述了技術的應用方法，從地質勘察、鉆孔安裝鋼筋籠到混凝土灌注和樁端注漿的完整工藝流程。最后，探討了施工工藝、材料選擇、質量監控及環境保護等方面的優化路徑。

關鍵詞：機械成孔灌注樁；樁端注漿技術；工程應用文章編號：2095-4085（2024）07-0049-03

0"引言

深入探索和優化機械成孔混凝土灌注樁及其樁端注漿技術，對于促進建筑工程技術的進步和提高工程效益具有重要意義。

1"工程概況

本文案例新建建筑工程項目位于黃河南岸的Ⅲ級階地，距離黃河約2 000m。工程基礎采用干作業鉆孔灌注樁，適合地下水位較高的地區。樁端持力層為圓礫層，具有良好的承載能力，可確保建筑穩固。地基基礎和樁基設計等級為丙級，要求滿足特定安全和質量標準。場地地層結構自上而下依次為雜填土層、黃土狀粉土層、圓礫層、強風化泥巖層和中風化泥巖層。雜填土層由多種土質組成，特點是土質不均且稍濕；黃土狀粉土層以褐黃色、稍濕、均勻土質和發育孔隙為特點；圓礫層由青灰色中密稍濕圓礫組成，圓礫磨圓度好，但顆粒間級配不良，鉆進困難；強風化泥巖層和中風化泥巖層呈紅褐色，泥質結構在強度干燥時較高，遇水易軟化，裂隙發育程度不同，礦物成分以粘土礦物為主，含少量石英和長石。基礎施工采用干作業鉆孔灌注樁， ""以避免地下水影響。基樁設計要求保護層厚度55mm，樁縱筋用等強焊接接頭，連接區段內接頭面積百分率不超過50%。樁箍筋采用螺旋箍，增強樁穩定性。施工中需注意鋼筋籠吊裝定位、樁間距控制、混凝土澆注前清理以及樁底沉渣厚度控制，若超50mm，需注漿加固保證質量。后注漿施工是樁基工程關鍵環節，通過樁端注漿可提高承載能力和性能。注漿作業應在成樁后2～30d內開始，按順序和速率進行。需監控工藝參數，要確保注漿總量和壓力達到設計要求。注漿后需提供質量檢驗報告和記錄，以供質量檢查和驗收。為保證工程質量安全，必須檢測工程樁動力，至少20%樁（柱下單樁100%）用低應變法檢測其完整性。檢測數量應不少于總樁數1%，不少于3根。總樁數小于50根時，需檢測不少于2根樁的單樁豎向承載力。檢測單位須具備資質證書，并遵守規范。檢測結果滿足設計要求并得到設計方認可后，方可進行上部結構施工。

2"機械成孔混凝土灌注樁的優勢

2.1"適應性強：在多種地質條件下的適用性

機械成孔混凝土灌注樁技術因其優良的適應性在現代建筑工程基礎建設過程中起著舉足輕重的作用。該技術在各種地質條件下均可顯示出獨特的優越性，無論是在松軟土層、復雜礫石層或水下環境中，均可通過準確的鉆孔及灌注工藝來保證樁基穩固可靠。與傳統基礎建設方法相比較，地下水位高的區域經常會遇到工程推遲或者費用增加等情況；而機械成孔灌注樁技術則表現出顯著優勢，可有效減少地基處理復雜度與費用。黃河南岸某新建建筑工程中所使用的干作業鉆孔灌注樁就是該工藝的具體應用實例。該工程位于Ⅲ級階地且地下水位高，但是采用干作業鉆孔灌注樁施工技術成功攻克了地質條件所帶來的難題。鑒于地層結構復雜，自雜填土層至中風化泥巖層對各層特性均有細致考慮，保證了基礎建設質量與安全［1］。

2.2"提高承載力：樁端注漿增強地基承載能力

就建筑工程而言，地基承載力是確保結構穩定與安全的關鍵之一。機械成孔混凝土灌注樁采用樁端注漿技術可明顯提高樁基承載能力及整體性能。該工藝涉及到樁基成型之后，將特定比例的漿液灌注到樁基端部，利用漿液產生的壓力及化學作用來加強樁基與其周邊土層之間的粘結，以提高其承載力及穩定性。樁端注漿技術既能提高單樁承載力又有利于樁群效應的增強，尤其對于承載力要求比較高的建筑項目，該技術的運用更為重要。通過對漿液注入量及壓力進行精細計算，可保證漿液均勻地分布在樁端及周邊，以有效填充土層內間隙，增大土體與樁體之間摩擦力，使基礎穩定性及承載能力得到全面增強。

3"機械成孔混凝土灌注樁的應用方法

3.1"地質勘察與設計：依據地質條件進行樁基設計

地質勘察對機械成孔混凝土灌注樁的施工起到關鍵作用。這不但是設計與施工之前必須要進行的一個環節，同時也對保證整個建筑項目能夠順利安全進行具有非常重要的意義。工程師們可以通過建筑地點地質條件的細致調查與分析取得所需的資料，例如土層組成、地下水位、地質結構以及其物理與化學特性，這些資料對隨后樁基設計及施工計劃的擬定必不可少。工程師會根據勘察結果設計樁基，包括決定其種類、大小、排列及深度。在進行設計時，需考慮建筑物負荷特性、地質條件、環境因素以及施工成本等諸多因素才能保證設計合理經濟。在設計中需特別注意，樁基設計要在地震、風荷載作用下達到承載力要求并兼顧極限狀態的安全穩定。現階段，采用先進計算軟件與模擬技術能夠顯著提高設計精度與效率。通過對不同施工方案及負荷條件進行仿真，可對樁基性能進行預測，以達到優化設計的目的，從而保證在滿足工程要求的前提下有效控制造價［2］。

3.2"鉆孔、安裝鋼筋籠及注漿導管

采用干作業鉆孔方式，需注意鋼筋籠的吊裝與定位。機械成孔灌注樁施工關鍵步驟的第一步就是“成孔”。而該項目在成孔階段遇到的難題，就是在“圓礫層”鉆進時的“滑鉆”現象，機械在轉動但樁未鉆進，效率會明顯降低。此時，應根據挖出的圓礫狀態，會同建設、設計、施工、監理四方進行現場論證，及時調整設計方案及施工措施。利用干作業鉆孔方式既可以有效地控制工程質量又可以降低對周邊環境的影響。干作業鉆孔需采用專業鉆孔設備按設計要求準確完成各樁孔鉆掘。鉆孔時施工團隊要對鉆進速度、鉆孔直徑及深度等進行持續監控，以保證每個環節的作業均滿足設計要求。鉆孔后接下來就是裝鋼筋籠。鋼筋籠制作與安裝是確保樁基結構強度與穩定的關鍵環節。鋼筋籠生產過程中，一定要按照設計圖紙準確生產，以保證鋼筋直徑、長度以及綁扎位置準確。在安裝過程中需特別關注鋼筋籠在鉆孔內的位置及垂直度，其中任何一個偏差均會對樁基最終的質量造成影響。所以，在吊裝下放鋼筋籠時，施工團隊需采用專業吊裝設備嚴格按照操作規程進行吊裝，要保證鋼筋籠安裝無誤。整個鉆孔和鋼筋籠安裝期間，施工團隊還應密切注意地下水位變化情況，并采取相應措施預防因水位升高而造成鉆孔塌方等安全性問題。通過對其進行精細施工管理與技術控制，可有效確保樁基施工質量與安全性，并為之后混凝土灌注奠定堅實基礎。注漿導管的安裝是實現后續樁端注漿工作的關鍵步驟。施工前需詳細核對圖紙，明確導管的規格型號及連接形式。同時，導管的加工過程應嚴格按施工方案執行（例如，導管下端封口、出漿口形式及尺寸、導管絲接長度、導管上部套絲長度及封口等）；檢驗無誤后同樁籠鋼筋同步綁扎；吊裝時應格外注意鋼絲繩吊點不要在導管上，同時注意導管不得在吊裝過程中斷裂、脫開［3］。

3.3"混凝土灌注：控制混凝土的澆注速度和質量

機械成孔混凝土灌注樁施工期間混凝土灌注環節非常關鍵，對樁基質量及承載能力有直接的影響。混凝土灌注關鍵是要控制好混凝土澆注速度，方可確保混凝土質量，滿足工程特定需求。鑒于本項目現場地處黃河南岸Ⅲ級階地且地質復雜，因而對混凝土流動性及穩定性提出了更高要求。為確保灌注時鋼筋籠內與孔壁的間隙都能填滿，混凝土澆注速度控制關系到灌注全過程的均勻有效。澆注速度過快可能會造成混凝土和鋼筋籠出現空洞而影響樁基整體質量；而澆注速度太慢會使混凝土產生初凝現象，從而影響混凝土的強度及耐久性。所以施工團隊需結合實際地質條件以及工程需求對混凝土澆注速度進行準確把控，要保證混凝土可以均勻充填整個樁孔而不會出現分層以及離析等現象。

3.4"樁端注漿技術：后注漿的工藝流程及其監控

在機械成孔混凝土灌注樁的施工過程中，樁端注漿技術起到了至關重要的作用。其核心目標是在樁基形成之后，將漿液注入樁端，從而進一步增強樁基的承載力和整體的穩定性。本工程鑒于其地質結構特殊，尤其是圓礫層，采用樁端注漿技術顯得格外重要。后注漿的工藝流程開始于樁基成型后的2～30d內，這一時間窗口是基于混凝土強度達到設計要求并具備一定的穩定性之后。注漿時需先配制適當的漿液配合比，以保證漿液有較好的流動性及穩定性。然后，采用專業注漿設備根據設計壓力及流量向樁端灌注漿液，在灌注過程中需要嚴格控制注漿量及注漿壓力以免對樁基或者周邊土體產生不良影響。對注漿過程進行監測和控制是保證工程質量的重點。施工團隊要對注漿壓力、流量和總量進行實時監控，以保證各步作業均滿足設計要求。尤其對于圓礫層這種復雜的地質情況，對注漿進行監測與調整是精細化作業的表現。通過精確控制可保證漿液在樁端及周邊土層間分布均勻，有效地提高樁與土層間結合力，進而實現樁承載能力的加強及樁性能的提升。樁端注漿技術應用全過程中，工藝流程設計合理、現場監控嚴密是保證工程順利實施的關鍵。這樣就可以充分發揮機械成孔混凝土灌注樁的技術優勢，從而達到地基牢固、工程長期安全的目的。

4"機械成孔混凝土灌注樁樁端注漿的優化路徑

4.1"施工工藝優化：提高鉆進速度與精度，減少地層擾動

就機械成孔混凝土灌注樁而言，鉆孔階段對整個項目來說既是基礎又是重點。鉆進速度的快慢，精度的高低，直接影響著后續工序能否順利進行，并影響著整個工程的質量。在綜合考慮地質結構中包含雜填土層、黃土狀粉土以及圓礫層在內的各種土質時，對施工工藝進行優化具有重要意義。在保證精度的前提下，提高鉆進速度需要先進的鉆孔設備與工藝。如采用全自動鉆機可以在確保鉆孔直徑及深度精度的前提下提高作業效率［4］。

4.2"注漿材料與技術改進：選用高性能注漿材料，優化注漿壓力和時間

樁端注漿對提高機械成孔混凝土灌注樁的承載能力及整體穩定性至關重要。為使工程取得較好注漿效果，選用高性能注漿材料、優化注漿壓力與注漿時間為必要途徑。高性能注漿材料能更加有效地同周邊土體發生化學反應，提高樁基和土層之間的結合力。選材時，要考慮漿料流動性、穩定性和對地質條件適應性等。例如，采用低水灰比的水泥漿或加入適當的添加劑，如減水劑、早強劑等，不僅可以提升漿液的性能，還可以根據地質條件調整固化時間，以適應不同的施工需求。優化注漿壓力及時間需根據詳細地質勘察數據及前期測試結果。合理的注漿壓力可以保證漿液在樁端及周邊土層中分布均勻，同時不會造成對地層的過多擾動和漿液損失。調節注漿時間可控制漿液固化過程以及較好地粘結土層并提高樁基承載力。實施過程中要對注漿壓力、流量、時間等參數進行實時監測，并結合實際情況加以調節，從而使注漿效果最佳。

4.3"質量控制與監測：加強樁基施工全過程的質量監控與檢測

項目實施過程中，保證機械成孔混凝土灌注樁施工質量，是取得項目成敗的關鍵所在。這就需要對整個施工過程進行嚴格質量控制并采取監控措施。質量控制始于地質勘察，擴展到設計、施工和最后驗收階段，涉及材料選擇、施工工藝和安全措施。通過對地質勘察階段土層結構及物理化學特性的細致分析，可為樁基的設計提供科學的依據。在設計階段通過專業軟件仿真對樁基布局進行優化以保證設計合理性和經濟性。在施工階段主要對鉆孔、鋼筋籠安裝、混凝土灌注及樁端注漿關鍵工序進行了監測。各環節均須遵循標準操作程序，配備專業監測設備，如測斜儀確保鉆孔垂直度，混凝土流動性測試儀保障混凝土品質，壓力傳感器實時監測注漿壓力，從而確保作業精度與安全［5］。

5"結語

通過對機械成孔混凝土灌注樁技術及其樁端注漿工藝的應用實踐分析，可以明顯看到其在提高工程安全性、穩定性以及環境適應性方面的顯著優勢。特別是在復雜地質條件下的應用，不僅提升了地基的承載力，還通過施工工藝和材料的優化，確保了工程質量和環境的可持續性。因此，深入探索和優化這一技術，對于促進建筑工程技術的進步和提高工程效益具有重要意義。未來，隨著技術的不斷發展和創新，機械成孔灌注樁及樁端注漿技術將在更多工程建設中發揮出更大作用。

參考文獻：

［1］張震，張星辰.后注漿鉆孔灌注樁在碎石土中的應用［J］.中國建筑金屬結構，2022（1）：46-47.

［2］葉瑛，張雪忠.后注漿鉆孔灌注樁在建筑工程中的應用［J］.江蘇建筑，2021（S2）：73-74.

［3］林群.樁端后注漿工藝在高架橋基礎中的應用研究［J］.中國住宅設施，2021（12）：54-55，133.

［4］熊彩鳳，徐甫，馮泓鳴，等.黃土地區橋梁灌注樁樁端后注漿優化室內模型試驗研究［J］.鐵道科學與工程學報，2022，19（6）：1585-1593.

［5］鄭宇.大直徑灌注樁樁端后注漿技術在某高層建筑中的應用［J］.福建建筑，2021（12）：125-129.