劉君鴻

(福建華景建筑設(shè)計(jì)院有限公司，福建 廈門 361001)

1 灌注樁后注漿施工技術(shù)原理

作為常見的基礎(chǔ)形式，灌注樁技術(shù)在我國建筑工程領(lǐng)域的應(yīng)用極為廣泛，該技術(shù)具備經(jīng)濟(jì)性好、承載力大、施工簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，同時(shí)在樁徑、樁長(zhǎng)選擇方面靈活性較強(qiáng)，適用于各類地層和不同季節(jié)施工。隨著鉆孔灌注樁的樁徑、樁長(zhǎng)持續(xù)提升，樁身混凝土質(zhì)量問題、樁端沉渣與問題、樁側(cè)應(yīng)力松弛問題、承載力離散問題大量出現(xiàn)。為更好應(yīng)用灌注樁開展建筑工程建設(shè)，灌注樁后注漿施工技術(shù)近年來受到廣泛關(guān)注。基于成樁的灌注樁，灌注樁后注漿施工技術(shù)可通過預(yù)埋注漿通道向樁側(cè)與樁端土層進(jìn)行高壓注漿，在滲透、壓密、填充、劈裂、固結(jié)等作用下，灌注樁樁側(cè)、樁端土強(qiáng)度可大幅提升，樁基極限承載力也能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)顯著增長(zhǎng)，有效控制沉降。灌注樁后注漿施工技術(shù)在不同土層的應(yīng)用效果差異明顯，應(yīng)結(jié)合具體土層及工程特點(diǎn)針對(duì)性應(yīng)用后注漿技術(shù)[1]。

2 實(shí)例分析

2.1 工程概況

以福建省某高層框剪結(jié)構(gòu)建筑作為研究對(duì)象，該高層建筑地上34層、地下3層，采用樁-筏基礎(chǔ)及后注漿灌注樁?；谝?guī)范和設(shè)計(jì)要求，施工單位在正式施工前進(jìn)行試樁，共計(jì)6根，其中3根在樁端和樁側(cè)注漿，其余3根未注漿。注漿灌注樁采用C40規(guī)格的混凝土，設(shè)計(jì)樁徑、樁頂標(biāo)高分別為600 mm、-17.720 m，未注漿、后注漿灌注樁的樁長(zhǎng)分別為35.00、35.82 m，二者的設(shè)計(jì)極限承載力分別為7 800、7 500 kN，圖1為案例高層建筑工程試樁樁位布置示意圖，圖中的1～6分別代表A、B、C、D、E、F試驗(yàn)樁?；阢@探、土工試驗(yàn)等方式獲取的地質(zhì)信息可以確定，案例高層建筑工程建設(shè)場(chǎng)地75 m范圍內(nèi)均屬于第四系底層，主要土層包括雜填土、粉土、粉土夾粉砂、細(xì)砂、粉質(zhì)黏土。

圖1 案例高層建筑工程試樁樁位布置示意圖

2.2 技術(shù)要點(diǎn)

在案例高層框剪結(jié)構(gòu)建筑的灌注樁后注漿施工技術(shù)應(yīng)用中，技術(shù)的應(yīng)用流程為：鉆孔→制作鋼筋籠→注漿管設(shè)置→混凝土灌注→注漿管疏通→注漿，具體技術(shù)要點(diǎn)如下。

2.2.1 制作注漿管

案例工程選擇25.0 mm的無縫小型鋼管作為注漿管，接頭選擇絲接，通過蓋帽封堵底部和頂端，該封堵可實(shí)現(xiàn)對(duì)靜水壓力的承受，具體承受限值在1 MPa以上。相較于鋼筋籠，注漿管需要長(zhǎng)出500 mm，底部需要具體長(zhǎng)出50 mm左右[2]。

2.2.2 布設(shè)注漿管

案例工程基于圖紙要求開展鋼筋籠布設(shè)，在進(jìn)行2根注漿管的布設(shè)過程中，需要在鋼筋籠外側(cè)對(duì)稱安裝。壓漿管需要在安放鋼筋籠的過程中重點(diǎn)保護(hù)，混凝土墊板在噴頭部分的保護(hù)極為關(guān)鍵，這能夠避免壓漿孔因破裂出現(xiàn)的堵塞問題，保證注漿施工的順利開展。

2.2.3 施工時(shí)間控制

結(jié)合同類工程實(shí)踐，需考慮水泥漿注漿過程的工作壓力，為避免樁體注漿效果無法達(dá)到預(yù)期，施工過程需保證水泥漿液在注漿時(shí)注入臨近薄弱位置，因此案例工程在混凝土灌注結(jié)束后的7 d開展后注漿施工[3]。

2.2.4 注漿順序控制

為保證灌注樁后注漿施工技術(shù)應(yīng)用效果，技術(shù)應(yīng)用過程需要一次性完成注漿，具體按照周圍樁、中間樁的順序進(jìn)行注漿。施工單位通過2根樁循環(huán)進(jìn)行注漿，首先基于70%總注漿量進(jìn)行第一根樁的A管注漿，之后進(jìn)行第二根樁的A管注漿，之后依次開展第一根樁、第二根樁的B管注漿，注漿施工可交替完成。在案例工程灌注樁后注漿施工技術(shù)的具體應(yīng)用過程中，必須明確終止注漿條件，進(jìn)而更好保證技術(shù)應(yīng)用效果。在設(shè)計(jì)注漿壓力得到滿足后，需要保證存在達(dá)到設(shè)計(jì)要求的水泥漿注漿量。如存在80%設(shè)計(jì)注漿總量，維持超過5 min的1.5倍及以上設(shè)計(jì)注漿壓力，若地面或樁頂明顯上抬，可以終止注漿。如存在無法滿足上述要求的多根注漿管注漿量，為保證設(shè)計(jì)注漿量達(dá)成，應(yīng)開展間歇注漿，如存在無法達(dá)到80%設(shè)計(jì)值注漿量的多次間歇注漿，需維持3 min以上的8 MPa的注漿壓力，之后可終止注漿，同時(shí)臨樁需要適當(dāng)提升注漿量，保證灌注樁后注漿施工技術(shù)應(yīng)用效果。

2.2.5 質(zhì)量控制與檢查驗(yàn)收

為科學(xué)應(yīng)用灌注樁后注漿施工技術(shù)，施工人員需要保證各項(xiàng)操作完全遵循規(guī)范及設(shè)計(jì)要求，這一過程需要關(guān)注漿液、原材料的質(zhì)量檢查及具體工藝參數(shù)，發(fā)現(xiàn)問題后需要第一時(shí)間上報(bào)，施工需要在問題解決后繼續(xù)進(jìn)行。在注漿后20 d，需開展樁身完整性及豎向承載力檢驗(yàn)，以此驗(yàn)證技術(shù)應(yīng)用效果并適時(shí)進(jìn)行補(bǔ)救，檢驗(yàn)過程中每處抽測(cè)數(shù)量最少為2根，漿液有效深度、樁底漿液均勻性、樁底密實(shí)度均屬于檢查重點(diǎn)[4]。

2.2.6 技術(shù)應(yīng)用問題處理

在下放注漿管和鋼筋籠的過程中，如存在未清理干凈的孔底沉渣，且其厚度在1 m以上，鋼筋籠將無法在準(zhǔn)確位置下放，此時(shí)孔底沉渣需通過氣舉反循環(huán)方法開展針對(duì)性清理，最終得到10 cm以內(nèi)的孔底沉渣厚度，之后重新進(jìn)行注漿管和鋼筋籠下放；對(duì)于上浮的注漿管，這類問題多源于漿液注入孔內(nèi)后對(duì)孔底直接沖擊產(chǎn)生的反壓，根本原因?yàn)殇摻罨\與注漿管未能綁扎牢固，因此需要保證放入孔內(nèi)的鋼筋籠與注漿管焊接牢固；如出現(xiàn)逆止閥無法打開或注漿管堵塞，堵塞注漿管需要停止注漿，由暢通的注漿管完成所有水泥漿注漿，如2根注漿管均堵塞則應(yīng)開展針對(duì)性處理；對(duì)于注漿過程中的冒漿問題，需結(jié)合是否滿足停止注漿條件，如無法滿足需要停止注漿并沖洗處理注漿管，再次注漿需要在已經(jīng)注入的漿液終凝后進(jìn)行，這能夠保證灌注樁后注漿施工技術(shù)更好地滿足案例高層建筑工程的建設(shè)需要。

2.2.7 其他要點(diǎn)

在應(yīng)用灌注樁后注漿施工技術(shù)的過程中，還需要關(guān)注注漿材料、注漿控制等要點(diǎn)，水泥漿料的科學(xué)配制、單次注漿時(shí)間的嚴(yán)格控制均屬于其關(guān)鍵，具體需要充分結(jié)合案例高層建筑工程的實(shí)際情況，同時(shí)保證存在5 h內(nèi)的單次注漿時(shí)間，否則注漿效果會(huì)因注漿時(shí)間不合理而降低，具體的注漿時(shí)間控制需要充分結(jié)合終止注漿條件。此外，技術(shù)應(yīng)用過程還需要聚焦?jié){液水灰比、樁端注漿壓力、樁側(cè)注漿壓力的控制，分別控制為0.6～0.7、6～8、3～4 MPa。

2.3 試驗(yàn)對(duì)比

圍繞6根試樁開展靜載檢測(cè)，未注漿試樁、后注漿試樁的長(zhǎng)度分別為35.00、35.82 m，設(shè)計(jì)豎向抗壓極限承載力分別為7 500、為7 800 kN，未注漿試樁的樁號(hào)為A、B、C，后注漿試樁的樁號(hào)為D、E、F。圖2為未注漿試樁、后注漿試樁靜載試驗(yàn)Q-s曲線，圖3為未注漿試樁、后注漿試樁靜載試驗(yàn)s-lgt曲線。在具體試驗(yàn)過程中，可確定A未注漿試樁在1 500、3 000、4 500、6 000、6 750 kN下的沉降量分別為1.09、3.44、3.28、4.28、21.79 mm，B未注漿試樁沉降量分別為1.05、3.68、3.92、5.37、30.68，C未注漿試樁在1 500、3 000、4 500、6 000、6 750、7 500下的沉降量分別為1.06、3.27、3.70、4.20、4.85、25.35 mm。D后注漿試樁在1 560、3 120、4 680、6 240、7 800 kN下的沉降量分別為1.22、1.33、1.75、1.67、2.12 mm，E后注漿試樁沉降量分別為1.34、2.32、2.09、2.09、2.59 mm，F(xiàn)后注漿試樁沉降量分別為1.39、1.55、1.66、1.81、2.09 mm。

結(jié)合圖2～3進(jìn)行分析可以確定，A、B未注漿試樁存在6 000 kN的極限承載力，C未注漿試樁存在6 750 kN的極限承載力，D、E、F后注漿試樁擁有7 800 kN的極限承載力。未注漿試樁擁有6 250 kN的平均極限承載力，設(shè)計(jì)要求未能滿足，且存在刺入破壞的破壞特征。后注漿試樁擁有平均7 800 kN的極限承載力，這一結(jié)果源于非破壞性試驗(yàn)，因此后注漿試樁能夠滿足案例工程的建設(shè)需要。

分析圖2～3及試驗(yàn)獲取的具體數(shù)據(jù)可以確定，A、B未注漿試樁的Q-s曲線陡降段起始點(diǎn)出現(xiàn)在6 000 kN處，C未注漿試樁則出現(xiàn)在6 750 kN處，這種陡降段起始點(diǎn)不存在于D、E、F后注漿試樁中。結(jié)合數(shù)據(jù)可以確定，未注漿試樁和后注漿試樁的承載力發(fā)揮差異顯著，圍繞荷載傳遞機(jī)理開展研究可以確定，未注漿試樁在極限狀態(tài)下出現(xiàn)土體承載力破壞，后注漿試樁則擁有一定承載力潛力，未進(jìn)入極限狀態(tài)。圖3中的未注漿試樁為A樁，后注漿試樁為D樁，結(jié)合試驗(yàn)可以確定，曲線尾部明顯下彎在A、B未注漿試樁的6 750 kN處出現(xiàn)，A樁單級(jí)持荷破壞時(shí)間為45 min，B樁為60 min。7 500 kN時(shí)，曲線尾部明顯下彎在C未注漿試樁出現(xiàn)，單級(jí)持荷破壞時(shí)間為30 min，同時(shí)曲線尾部明顯下彎在D、E、F后注漿試樁中未出現(xiàn)。

(a)未注漿試樁

(b)后注漿試樁

(a)未注漿試樁(A樁)

(d)后注漿試樁(D樁)

結(jié)合數(shù)據(jù)可以確定，單級(jí)荷載作用下未注漿試樁和后注漿試樁的沉降量受持荷時(shí)間影響變化差異明顯，樁體在1 500～2 250 kN(未注漿試樁)、1 560～2 340 kN(后注漿試樁)荷載下處于彈性階段，樁身在3 000～6 000 kN(未注漿試樁)、3 120～6 240 kN(后注漿試樁)荷載下處于側(cè)阻力發(fā)揮階段，存在逐漸增大的沉降量。雖然未注漿試樁和后注漿試樁的單級(jí)沉降量存在相同變化趨勢(shì)，但后注漿試樁的單級(jí)沉降量?jī)H為未注漿試樁的50%左右，且未注漿試樁在最大荷載作用下出現(xiàn)破壞，這種破壞不存在于后注漿試樁中。結(jié)合試驗(yàn)獲取的數(shù)據(jù)不難發(fā)現(xiàn)，未注漿試樁相較于后注漿試樁存在更高的承載力發(fā)揮，這種發(fā)揮承載力的過程在沉降量與持荷時(shí)間對(duì)比中極為顯著，但在灌注樁后注漿施工技術(shù)支持下，未注漿試樁存在遠(yuǎn)高于后注漿試樁的平均沉降量，這說明案例高層建筑工程灌注樁后注漿施工技術(shù)的應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)灌注樁沉降量減少、承載力提升，能夠較好滿足該工程的沉降控制需要。

3 結(jié) 語

灌注樁后注漿施工技術(shù)能夠較好用于建筑工程。在此基礎(chǔ)上，文章涉及的技術(shù)原理、工程概況、技術(shù)要點(diǎn)、試驗(yàn)對(duì)比等內(nèi)容，直觀展示了技術(shù)應(yīng)用價(jià)值和應(yīng)用方法。為更好服務(wù)于建筑工程建設(shè)，灌注樁后注漿施工技術(shù)應(yīng)用還需要關(guān)注施工模擬的科學(xué)開展、新型施工設(shè)備的積極應(yīng)用、技術(shù)交底的嚴(yán)格落實(shí)等方面。

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