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(山東黃河?xùn)|平湖工程局， 山東 泰安 271000)

灌注樁樁端后注漿技術(shù)在承壓水層地基中的施工應(yīng)用

劉瑞偉，張玉民，鄭元舟

(山東黃河?xùn)|平湖工程局， 山東 泰安 271000)

本文介紹了灌注樁端后注漿技術(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算、操作工序等，總結(jié)了后注漿相關(guān)試驗(yàn)成果，并與原設(shè)計(jì)無(wú)后注漿進(jìn)行比較，分析了經(jīng)濟(jì)效益，總結(jié)出該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。

灌注樁； 樁端； 后注漿； 應(yīng)用

1 工程概況

八里灣泵站副廠房布置在主泵房東側(cè)，長(zhǎng)33.7m，寬23.18m，地面高程46.40m(室外高程46.10m)。副廠房上部為框架結(jié)構(gòu)，下部為空箱結(jié)合鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，灌注樁89棵，樁徑0.8m。

安裝間布置在主泵房西側(cè)，長(zhǎng)12.7m，寬29.3m，地上、下各一層。安裝間上部為排架結(jié)構(gòu)，下部為空箱結(jié)合鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，灌注樁45棵，樁徑0.8m。

初設(shè)時(shí)曾考慮用普通鉆孔灌注樁，其中安裝間樁頂原高程為28.8m， 底高程為-1.8m。副廠房高、低樁頂高程分別為38.85 m 、27.32 m，底高程均為-1.8m。

根據(jù)地質(zhì)資料，灌注樁樁底均穿過第⑧層細(xì)沙、中粗砂承壓水層，穿過第⑨層重粉質(zhì)壤土層，底部高程在第⑩層中粗砂層上，該層具有強(qiáng)透水性、承壓性，并與東平湖水貫通性良好，若進(jìn)行樁基鉆孔，一旦承壓水突破覆蓋層，基底細(xì)砂就會(huì)隨涌水流失，形成管涌，在基坑僅與東平湖水庫(kù)一堤之隔的情況下，其后果將不堪設(shè)想。前期在主泵房底板基礎(chǔ)水泥攪拌樁施工過程中已出現(xiàn)鉆孔管涌現(xiàn)象，后經(jīng)灌注水玻璃進(jìn)行搶堵，最終避免了險(xiǎn)情發(fā)生。

據(jù)此，項(xiàng)目部向設(shè)計(jì)部門提交了變更建議，得到了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)代表的采納，并共同確定了采用樁端后注漿技術(shù)，縮短樁深，規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)(見圖1)。

圖1 鉆孔灌注樁大樣

對(duì)八里灣泵站安裝間、副廠房灌注樁基礎(chǔ)承載力進(jìn)行了重新驗(yàn)算，通過采用樁端后注漿技術(shù)，減少灌注樁長(zhǎng)度，使其不再穿過承壓水層，保證了單樁承載力及地基承載力。根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告，本工程基礎(chǔ)采用后注漿鉆孔灌注樁，樁內(nèi)均埋設(shè)樁端注漿裝置，并進(jìn)行樁端后注漿。樁端持力層為重粉質(zhì)壤土層，根據(jù)樁基規(guī)范估算單樁豎向承載力特征值為2000kN，單樁抗壓極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值為4000kN，樁的入土深度應(yīng)按巖土工程勘察報(bào)告揭示的持力層深度及最終壓樁力雙控。樁端持力層為重粉質(zhì)壤土層，該層允許承載力特征值為220kPa。

2 樁端后注漿技術(shù)

樁端后注漿技術(shù)，其技術(shù)原理是在鉆孔灌注樁樁身混凝土達(dá)到預(yù)定強(qiáng)度后，采用高壓注漿泵通過預(yù)埋在樁身的注漿管向樁端地層均勻地注入能固化的水泥漿液，形成強(qiáng)度較高的水泥基底；隨著注漿量的增加，水泥漿液不斷向松軟的樁端持力層中滲透，增加了樁端的承壓面積，改變了其物理化學(xué)力學(xué)性能及樁與地基之間的邊界條件，提高了樁端土體的承載力，從而大幅度提高了單樁承載力。因此，對(duì)其在實(shí)踐中的推廣應(yīng)用及效果分析具有較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。

2.1 樁基設(shè)計(jì)及承載力計(jì)算

1.1.1 季節(jié)性：環(huán)境中菌落數(shù)量會(huì)隨著季節(jié)變化而發(fā)生改變。每年的夏秋季節(jié)，特別是七月份和十月份，空氣潮濕，菌落大量繁殖，直接導(dǎo)致組培過程中污染率大幅增加，而春冬季節(jié)則相對(duì)較好。

a.深入原狀土層1：粉細(xì)砂層、土層厚度10m(高程24.0～14.0m)、樁身進(jìn)入長(zhǎng)度10m、側(cè)阻力特征值Qsia=35kPa、承載力特征值Qpa=140kPa、壓縮模量Es=10000MPa；

b.深入原狀土層2：粉質(zhì)黏土、土層厚度8m(高程14～6m，其下為中粗砂承壓水層)、 樁身進(jìn)入長(zhǎng)度8m、側(cè)阻力特征值Qsib=100kPa(后注漿側(cè)阻力增強(qiáng)系數(shù)βsi=2.0)、注漿后端阻力特征值Qpb=3000kPa(后注漿樁端阻力增強(qiáng)系數(shù)βρ=2.0)、承載力特征值Qpb=140kPa、壓縮模量Es=10000MPa。

c.樁基設(shè)計(jì)參數(shù)：樁頂高程28.6m、樁底高程6m、樁長(zhǎng)22.6m、計(jì)算原狀土持力層高程24～6m、計(jì)算承載樁長(zhǎng)18m、樁身直徑0.8m。

d.承載力估算：經(jīng)計(jì)算豎向極限承載力4398.230kN(豎向承載力特征值2199.115kN)，其中側(cè)摩阻2890.265kN，占總承載力65.7%；端阻力1507.964kN，占總承載力 34.3%，能夠滿足上部建筑荷載要求。

2.2 后注漿操作工序

按設(shè)計(jì)水灰比拌制水泥漿液→水泥漿經(jīng)過濾至儲(chǔ)漿桶→注漿泵、漿管、活接頭與樁身壓漿管連接→打開排氣閥并開泵放氣→關(guān)閉排氣閥、先試壓清水，待注漿管道通暢后再壓注水泥漿液。

2.3 注漿管埋設(shè)

注漿管是在鋼筋籠加工的同時(shí)制作的，注漿管一般采用直徑為30～45mm、壁厚大于25 mm的鋼管制作，注漿管長(zhǎng)度一般比鋼筋籠多出55cm，樁底處多5cm，樁端多50cm，但不得露出地面。隨鋼筋籠一起沉入鉆孔直至孔底，注漿管固定于鋼筋籠對(duì)稱的內(nèi)側(cè)，管徑根據(jù)設(shè)計(jì)要求選用。為防止鋼管在安裝過程中發(fā)生扭曲，應(yīng)與鋼筋籠加勁箍和螺旋箍筋連接牢固。壓漿器用膠帶密封，以防止樁身混凝土水泥漿液堵塞注漿管。

2.4 水泥漿配制

2.5 注漿設(shè)備和材料

本工程注漿用的主要設(shè)備為BW-150型注漿泵、灰漿攪拌機(jī)、儲(chǔ)漿罐等，材料有水泥、注漿管、高壓膠管、閥門及堵頭等。

2.6 注漿時(shí)間及注漿力

注漿施工宜在成樁后7天進(jìn)行。注漿時(shí)間應(yīng)根據(jù)樁身混凝土的初凝與終凝時(shí)間確定，在樁端注漿過程中，注漿壓力和注漿量是變化的。合理地確定和控制其變化對(duì)提高樁端注漿效果十分重要。若注漿過程中壓力突然急劇下降，表明發(fā)生冒漿或漏漿現(xiàn)象，應(yīng)采取間歇灌漿措施以確保樁端注漿效果。注漿時(shí)應(yīng)根據(jù)樁端持力層的巖土性狀和沉渣量等因素，事先計(jì)算所需注漿量。

3 后注漿相關(guān)試驗(yàn)成果

a.檢測(cè)依據(jù)：《建筑樁基檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》(JGJ 106—2003)、《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》(GB 50202—2002)。

b.成孔質(zhì)量檢測(cè)，檢測(cè)單位對(duì)試樁進(jìn)行了試驗(yàn)加載、卸載和沉降觀測(cè),單樁抗壓荷載試驗(yàn)加載采用慢速維持荷載法。試樁時(shí)先按計(jì)算試樁荷載和相關(guān)規(guī)范要求步驟加載，卸載完成后，通過沉降觀測(cè)，得出相關(guān)數(shù)據(jù)。

c.通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)資料的整理、計(jì)算，根據(jù)規(guī)范有關(guān)條文，本次試驗(yàn)檢測(cè)Q-s曲線上無(wú)明顯比例界限；在最大荷載保持至規(guī)定時(shí)間，未出現(xiàn)破壞現(xiàn)象，且樁頂總沉降量s均未達(dá)到40mm。因此單樁豎向抗壓承載力特征值取最大加載量4000kN的一半，即2000kN。

d.本次試驗(yàn)提供成果為：?jiǎn)螛敦Q向靜載試驗(yàn)匯總表。Q-s曲線；S-lgt曲線；S-lgQ曲線。最大沉降量及回彈量符合規(guī)范要求，試驗(yàn)結(jié)果能夠完全滿足上部建筑荷載要求，詳見下表及下頁(yè)圖2。

圖2 地基檢測(cè)報(bào)告

4 經(jīng)濟(jì)效益分析(與原設(shè)計(jì)無(wú)后注漿比較)

原設(shè)計(jì)鉆孔灌注樁樁徑0.8m，樁底高程為-1.8m， 通過采用后注漿施工工藝，現(xiàn)樁底高程變?yōu)?m，每個(gè)樁減少樁長(zhǎng)7.8m，整個(gè)工程共134棵樁，總減少長(zhǎng)度1045.2m，減少鋼筋混凝土量525.11m3，合同綜合單價(jià)為1723.83元/m3，節(jié)省投資90.52萬(wàn)元。

該項(xiàng)目原合同造價(jià)為272.48萬(wàn)元，通過與原合同造價(jià)比較，采用后注漿鉆孔灌注樁較普通鉆孔灌注樁的費(fèi)用節(jié)約33.2%。

同時(shí)由于灌注樁總樁長(zhǎng)減少了1045.2m，工期縮短了26天。

5 結(jié) 論

a.樁端后注漿灌注樁技術(shù)，可增加樁端阻力，提高樁側(cè)摩阻力，減少建筑物沉降量，從而大幅度地提高單樁承載力。實(shí)踐證明：樁端后注漿灌注樁在提高樁基綜合承載力和減少沉降量方面不失為一種經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)的方法。

b.縮短樁長(zhǎng)，在深基坑、地下存在承壓水的條件下，能減少施工風(fēng)險(xiǎn)，改變灌注樁的適用范圍。

c.施工簡(jiǎn)便，后注漿灌注樁施工只是在普通灌注樁的基礎(chǔ)上，增加一項(xiàng)后注漿工序，降低施工成本，且注漿工效遠(yuǎn)高于鉆孔施工，還可以提高工程安全度。

總之，這種基礎(chǔ)處理方式在深基坑、承壓水面淺的情況下，對(duì)增加施工安全、減少施工成本，具有適用性?！?/p>

[1] JGJ 94—2008 建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].

[2] JGJ 106—2003 建筑樁基檢測(cè)技術(shù)規(guī)范[S].

[3] GB 50202—2002 建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].

ConstructionApplicationofFillingPilePost-endGroutingTechnologyinArtesianAquiferFoundation

LIU Rui-wei, ZHANG Yu-min, ZHENG Yuan-zhou

(Shandong Yellow River Dongpinghu Engineering Bureau, Tai’an 271000, China)

Design calculation, operation procedure and other aspects in filing pile post-end grouting technology are introduced in the paper. Related test results of post grouting are summarized. The construction method is compared with the original design without post grouting. Economic benefits are analyzed. Advantages of the technique are summed up.

filling pile; pile end; post-grouting; application

TV543

A

1005-4774(2014)09-0007-04