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鉆孔灌注樁后壓漿施工技術(shù)

 王鵬1     張珩2

1.陜西建工集團第六建筑工程有限公司712000咸陽；

2.西安理工大學(xué)710048

一、鉆孔灌注后壓漿樁施工技術(shù)介紹

    （一）鉆孔灌注后壓漿樁施工工藝特點

    鉆孔灌注樁施工時，在鋼筋籠上預(yù)先埋設(shè)樁側(cè)、樁端后壓漿的輸漿鋼管及設(shè)置在管端的樁側(cè)、樁端壓漿閥；鉆孔灌注樁鉆成孔后，放置設(shè)有后壓漿輸漿管、壓漿閥的鋼筋籠入孔就位，灌注砼成樁；成樁后，通過樁中的壓漿管和壓漿閥向樁側(cè)、樁端地基中壓入水泥固化劑，加固樁側(cè)、樁端泥皮、沉渣及地基土，以達到提高樁的側(cè)阻力、端阻力和樁的豎向承載力的目的。

    （二）鉆孔灌注后壓漿樁的分類

    鉆孔灌注后壓漿樁，根據(jù)壓漿位置不同可分為樁端壓漿和復(fù)式壓漿兩類。根據(jù)地層土質(zhì)條件，鉆孔灌注樁提高承載力的需要，如果僅僅在樁端壓漿，加固樁端沉渣、樁端持力層和樁端以上有限樁長范圍內(nèi)的樁側(cè)土，以大幅度提高樁端承載力為主，則稱之為樁端壓漿；對樁側(cè)、樁端均應(yīng)加固，以期提高樁側(cè)阻力、樁端阻力和整樁承載力，同時在樁側(cè)、樁端壓漿，稱之為復(fù)式壓漿。

    （三）后壓漿對地基土的加固作用

    后壓漿對地基土的加固作用可概括為：充填膠結(jié)效應(yīng)、壓密效應(yīng)、加筋效應(yīng)和固化效應(yīng)。這四種作用在樁端壓漿和樁側(cè)壓漿時均有出現(xiàn)，通過樁端壓漿使樁端沉渣得到充填，壓密和固化，使樁端主要受力的持力土層產(chǎn)生壓密、加筋和固化效應(yīng)，提高了樁端持力層的承載力，同時，部分漿液沿樁側(cè)上溢，在樁側(cè)表面和樁周圍土中形成水泥土結(jié)石和漿脈，產(chǎn)生充填膠結(jié)和壓密、加筋效應(yīng)，提高樁側(cè)阻力。通過樁側(cè)注漿，漿液沿樁側(cè)面充填膠結(jié)附在樁側(cè)面的泥皮，形成固化的水泥土結(jié)石，使樁土剪切變形轉(zhuǎn)移到水泥土結(jié)石與樁側(cè)土之間，從而增大了樁土抗剪強度及阻力。壓密注漿在樁側(cè)土、樁間土中形成水泥漿脈、漿泡，產(chǎn)生對樁側(cè)土的壓密效應(yīng)、加筋效應(yīng)和固化效應(yīng)，增強了樁側(cè)土的強度和密實度，從而提高了樁側(cè)阻力。同時，漿液滲入樁側(cè)飽和土，使樁側(cè)土的孔隙水壓力增大，形成孔隙水壓力向地面的消散，排擠出樁側(cè)土中的泥漿水，水泥漿進入置換，在土中形成水泥漿脈、漿泡，從而加速樁周土的固結(jié)壓密，增強了樁側(cè)阻力。

    總之，通過后壓漿對樁側(cè)土層、樁端沉渣和樁端持力土層進行充填，壓密、固結(jié)、膠結(jié)固化，可以提高樁側(cè)及樁端阻力，從而改善樁的承載狀況。

二、鉆孔灌注樁復(fù)式后壓漿施工技術(shù)在西安興盛園28#工程中的應(yīng)用

    （一）工程概況

    陜西西安興盛園28#工程，地下一層，地上二十七層，框架剪力墻結(jié)構(gòu)，建筑面積40645.59㎡，由中建西北建筑設(shè)計研究院設(shè)計，陜西省第六建筑工程公司總承包施工，中國建筑技術(shù)集團有限公司陜西分公司承擔(dān)后壓漿施工。

    該工程采用直徑Ф600的泥漿護壁正循環(huán)鉆孔灌注樁，并采用樁側(cè)、樁端復(fù)式壓漿補強方案，有效樁長為24.0m，樁身砼強度等級：工程樁用C40，試樁用C45。設(shè)計預(yù)估單樁豎向承載力特征值Ra=3100KN，試樁要求每根樁最大加載不超過7000KN。

    （二）灌注樁施工參數(shù)

    1、試樁3組，其中試樁3根，錨樁12根。

    2、樁徑Ф600，樁長24.0m，樁頂標(biāo)高-5.65m.

    3、本工程采用樁側(cè)、樁端復(fù)式定量壓漿，其中樁側(cè)水泥壓漿量為500㎏～700㎏/樁、樁端水泥壓漿量為800㎏～1000㎏/樁，合計壓漿水泥用量1500㎏/樁。

    4、樁側(cè)、端壓漿閥設(shè)置位置：

    樁側(cè)壓漿閥設(shè)置于樁頂標(biāo)高以下14.00m；

    樁端壓漿閥均設(shè)置在樁底。

    5、本工程設(shè)計要求單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值6200KN。

    6、若鉆孔灌注樁施工質(zhì)量滿足國標(biāo)《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50202-2002和設(shè)計要求，則采用定量后壓漿方法。

    7、若個別樁施工質(zhì)量不滿足國標(biāo)《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50202-2002和設(shè)計要求，特別是樁端沉渣過大或樁端持力層擾動過大、被掏蝕，為保證樁的承載力和沉降滿足設(shè)計要求，樁側(cè)、樁端則應(yīng)采用增大壓漿量或控壓不定量后壓漿方法。

    （三）施工機械設(shè)備

    1、高壓注漿泵（BW250型）    1臺

    2、水泥攪拌筒（自制）        1臺

    3、儲漿筒（自制）            1個

    4、高壓輸漿管                100米

    5、10MPa防震壓力表          2塊

    6、15KW配電箱               1個

    7、電動套絲機               1臺

    8、切割機                   1臺

    9、水泵                     1臺

    10、水管                    若干

    11、工具                    若干

    （四）后壓漿管的構(gòu)造和設(shè)置要求

    1、后壓漿管的構(gòu)造：

    （1）壓漿管采用普通焊接鋼管（參照標(biāo)準(zhǔn)：GB/T3092）

    樁端壓漿管：公稱直徑25㎜，壁厚不小于2.5㎜；

    樁側(cè)壓漿管：公稱直徑20㎜，壁厚不小于2.2㎜；

    （2）壓漿管上端設(shè)管箍并用管堵堵住，在安裝壓漿聯(lián)結(jié)閥時取下堵管。

    （3）壓漿管間聯(lián)結(jié)為鋼管套絲（套絲長度不小于15㎜）后，用管箍聯(lián)結(jié)，扭緊。

    （4）樁端壓漿管端部管箍為變徑管箍（25～40㎜）。

    （5）樁側(cè)壓漿閥通過三通與壓漿管聯(lián)結(jié)。

    （6）鋼筋籠分段制作，進井口對接時，樁側(cè)、樁端壓漿管連接均采用鋼管套絲連接。

    （7）以上套絲管聯(lián)結(jié)件：管箍、堵頭、三通等均為水暖標(biāo)準(zhǔn)件。

    2、后壓漿管的設(shè)置要求

    （1）每根樁設(shè)置2根樁端壓漿管、1根樁側(cè)壓漿管。

    （2）壓漿管與鋼筋籠的加勁筋之間用鐵絲綁扎，也可與加勁筋焊接（點焊），不得焊穿鋼管。

    （3）管間聯(lián)結(jié)絲口要擰緊，防止?jié)B漏。

    （4）后壓漿管位置要準(zhǔn)確，在籠中要豎直，管間聯(lián)結(jié)不得錯位。

    （五）后壓漿的施工工序

    1、按后壓漿管的構(gòu)造和設(shè)置要求，加工制作壓漿管，聯(lián)結(jié)并設(shè)置管箍、三通和堵頭。

    2、將設(shè)置壓漿管的鋼筋籠下入樁孔，在壓漿管上分別安裝樁側(cè)、樁端壓漿閥。

    3、樁基施工完成后，清理樁頂浮漿，出露壓漿管頂部，不得損壞壓漿管。

    4、檢查壓漿管是否暢通。

    5、按設(shè)計規(guī)定配置水泥漿并過濾，放入儲漿筒。

    6、將泥漿泵聯(lián)結(jié)的輸漿管分別與水泥儲漿筒、樁頂壓漿管聯(lián)結(jié)。

    7、泥漿泵開動，將漿液壓入壓漿管。

    8、按設(shè)計規(guī)定，達到壓漿控制指標(biāo)，即停止注漿。

    9、采取先注樁側(cè)，后注樁端的順序進行后壓漿施工，并做好注漿記錄。

    10、每樁2根樁端壓漿管（其中1根為備用），1根樁側(cè)壓漿管，分別注漿后，該樁壓漿即告結(jié)束。

    （六）后壓漿施工控制指標(biāo)

    1、樁基施工控制指標(biāo)（對樁基施工的要求）

    （1）樁基施工單位應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計施工圖紙及《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50202-2002進行樁基部分施工，保證施工質(zhì)量達到要求。

    （2）樁基施工嚴(yán)格控制成孔深度，不得超長成孔。成孔后和灌注前應(yīng)各測一次孔深，由建設(shè)單位、監(jiān)理單位、施工單位共同簽字確認(rèn)灌注樁深度、進入樁端持力層深度、灌注前樁端沉渣厚度。如果沉渣厚度超過規(guī)范要求，適當(dāng)加大注漿量。

    （3）鋼筋籠起吊、安裝過程中應(yīng)采取措施確保管閥不得受損，就位后應(yīng)一放到底，穩(wěn)固牢靠，下籠受阻時，嚴(yán)禁撞籠、扭籠、墩籠，灌注砼過程中不得浮籠。

    （4）若樁端壓漿閥不能插入樁端沉渣或地基土中，應(yīng)采取措施將樁端壓漿管下插，接長壓漿管，或在下鋼筋籠后，向樁孔內(nèi)倒入適量卵礫石，埋住壓漿閥，以保證壓漿閥在灌注時不會被砼包裹。

    （5）灌注成樁后，應(yīng)由樁基施工單位在砼初凝前清理樁頂浮漿，暴露壓漿管管頭，如果未及時清理，樁基施工單位則應(yīng)在后壓漿施工前破除樁頂浮漿，完整暴露樁頂壓漿管頭，如壓漿管頭及管損壞，應(yīng)修復(fù)。

    2、后壓漿施工控制指標(biāo)

    （1）壓漿水泥必須有出廠合格證并經(jīng)現(xiàn)場復(fù)試合格。

    （2）壓漿閥的設(shè)置

    由于樁的側(cè)阻力自上而下發(fā)揮，因此，樁側(cè)壓漿對提高樁的承載力將起主要作用。第一，樁側(cè)壓漿閥設(shè)置在樁頂以下14.00m，有效加固在此深度以上樁側(cè)土層。第二，樁端壓漿閥注漿，不僅加固樁端沉渣、樁端以下持力層，而且通過注漿向上反漿，也可加固樁端至樁側(cè)壓漿閥之間的樁側(cè)土，不僅提高樁端承載力，也提高了樁上部的側(cè)阻力。

    （3）壓漿水泥用量（定量壓漿）

    根據(jù)樁的荷載傳遞規(guī)律，側(cè)阻力和端阻力的發(fā)揮效果對樁承載力的影響，確定每根樁樁側(cè)、樁端注漿水泥用量如下：

    樁側(cè)壓漿：500㎏~700㎏

    樁端壓漿：800㎏~1000㎏

    合計：    1500㎏

    （4）注漿水泥漿液的配置

    a、水泥漿液配合比為水灰比0.5～0.6；

    b、定量配置：在水泥漿液攪拌灌內(nèi)，先定量注入0.25m3～0.30m3的水，達到灌內(nèi)懸掛的標(biāo)尺的標(biāo)線，準(zhǔn)備500㎏水泥（10袋），經(jīng)確認(rèn)后，開袋倒入攪拌灌內(nèi)；

    c、開動攪拌灌，連續(xù)攪拌1分鐘，檢查水泥是否均被攪開，水泥漿的顏色、稠度是否達到要求；

    d、將攪拌后的水泥漿液過篩注入儲漿筒備用；

    e、將泥漿泵的吸漿管放入儲漿筒，并用人工不停攪拌水泥漿，以防沉淀，開泵吸漿泵入壓漿管；

    f、嚴(yán)格控制單灌水和水泥用量，漿液攪拌均勻，全部吸出泵入壓漿閥，均予以記錄，供業(yè)主和監(jiān)理檢查確認(rèn)。

    （5）注漿壓力控制

    a、以定量壓漿水泥用量控制為主，以注漿壓力控制為輔。

    定量注漿工作壓力范圍：

    樁側(cè)壓漿：Pmin≥0.8MPa

    樁端壓漿：Pmin≥1.2MPa

    b、以注漿壓力控制為主，適當(dāng)增大樁端注漿水泥用量。

    注漿壓力控制的工作壓力：

    樁側(cè)壓漿：Pmin≥1.0MPa

    樁端壓漿：Pmin≥1.5MPa

    采取以上措施，就能保證有效加固樁側(cè)、樁端土層，按設(shè)計要求，達到預(yù)計之樁側(cè)阻力、端阻力提高幅度和數(shù)值，以滿足設(shè)計承載力要求。

    （6）壓漿時間

    第一階段：試、錨樁及周邊樁施工完畢三天以后開始后壓漿施工，施工現(xiàn)場應(yīng)具備施工條件及預(yù)埋壓漿管頭出露并完好。

    第二階段：工程樁后壓漿施工必須待試樁靜載試驗結(jié)束并滿足設(shè)計要求后開始進行后壓漿施工。

    （七）后壓漿施工質(zhì)量保證措施

    1、壓漿管、閥制作質(zhì)量保證措施

    （1）樁側(cè)壓漿管閥、樁端壓漿閥由中技集團陜西分公司加工制作。

    （2）壓漿管閥制作：

    a、根據(jù)樁的設(shè)計、施工參數(shù)，設(shè)計樁側(cè)、樁端壓漿管閥，下達加工任務(wù)。

    b、購買優(yōu)良管材，加工制作樁側(cè)、樁端壓漿閥。

    c、專人檢驗驗收已加工制作的樁側(cè)、樁端壓漿閥質(zhì)量，并備足數(shù)量。

    d、向業(yè)主和監(jiān)理出具壓漿管閥自檢驗收合格證明文件。

    e、承擔(dān)壓漿管閥質(zhì)量出現(xiàn)問題的經(jīng)濟責(zé)任。

    2、后壓漿管的制作、設(shè)置質(zhì)量保證措施

    a、根據(jù)后壓漿樁側(cè)、樁端壓漿管的設(shè)置要求，購買合格的鋼管和聯(lián)結(jié)件（水暖標(biāo)準(zhǔn)件），附合格產(chǎn)品證明資料；

    b、管件套絲要準(zhǔn)確嚴(yán)格，絲口絲紋整潔，套絲寬度不小于１５　㎜，螺紋深度滿足規(guī)定要求；

    c、聯(lián)結(jié)管件前要求先檢查壓漿管是否暢通，采用敲擊法將管內(nèi)土、銹除盡；

    d、聯(lián)結(jié)管箍、三通及壓漿閥時，必須擰緊、擰深、牢固，檢查確認(rèn)；

    e、壓漿管及壓漿閥安裝后，在后壓漿單位自檢后，由業(yè)主和監(jiān)理驗收。

    3、壓漿水泥進場質(zhì)量驗收

    （1）根據(jù)壓漿水泥用量購進水泥；

    （2）水泥進場后，進行水泥規(guī)格、批號、出廠日期、數(shù)量、合格證驗收，同時由業(yè)主和監(jiān)理檢驗確認(rèn)；

    （3）由業(yè)主、監(jiān)理和施工單位現(xiàn)場試驗員共同抽取水泥樣本，送各方確認(rèn)的水泥質(zhì)量檢驗單位進行水泥安定性、強度檢驗；

    （4）只有在本批號的水泥安定性檢驗合格，出具檢驗報告，經(jīng)業(yè)主和監(jiān)理確認(rèn)后方能用本批號水泥進行后壓漿施工；

    4、注漿泵與壓漿管閥的連接

    （1）注漿泵的高壓輸漿管與壓漿管用管閥聯(lián)結(jié)；

    （2）在壓漿管上設(shè)置手動閥，在輸漿管端設(shè)手動閥，注漿時全部打開，完成注漿后全部關(guān)上，分離時避免管內(nèi)水泥漿液外流，造成漿液的浪費，也可使壓漿管閥內(nèi)水泥漿液保持注入壓力，利于水泥漿液向樁側(cè)、樁端土擠壓加固；

    （3）每樁的樁側(cè)壓漿閥和樁端壓漿閥在開始注入水泥漿液前，經(jīng)確認(rèn)該管閥通暢無疑后，才注入水泥漿液。如注入水泥漿無法打開壓漿閥，則證明該壓漿閥失效，需換管再試，并將堵塞管閥的水泥漿液補壓在通暢的管閥內(nèi)；

    （4）記錄注漿的樁位、樁號、后壓漿管的位置。

    5、灌注樁后壓漿施工質(zhì)量保證措施

    （1）后壓漿施工先注樁側(cè)壓漿閥，再向樁端壓漿閥注漿；

    （2）注漿前先確認(rèn)注漿的樁號，壓漿閥的編號、位置、注漿水泥量；

    （3）注漿前檢查輸漿管、壓漿管及管頭，輸漿管與壓漿管的連接是否安全可靠；

    （4）開始注漿時和注漿過程，記錄注漿起始壓力、正常注漿壓力范圍、注漿終止壓力、注漿時間、注漿量等數(shù)據(jù)；

    （5）單樁注漿完畢，請監(jiān)理、業(yè)主檢查驗收；

    （6）注漿水泥用量準(zhǔn)確計量，不發(fā)生數(shù)量不足的現(xiàn)象；

    （7）如定量注漿壓力偏小，小于設(shè)計注漿壓力，可適當(dāng)增加注漿水泥用量。

    （8）施工時嚴(yán)格按《灌注樁后壓漿技術(shù)規(guī)程》（Q/JY14-1999）執(zhí)行，樁側(cè)或樁端注漿時，如發(fā)生樁側(cè)或樁間土溢漿，可采用間歇壓漿。溢漿現(xiàn)象是后壓漿工藝的正常情況，其造成的少量水泥漿損耗均包含在樁側(cè)樁端的各自壓漿水泥用量中。對于2次間歇壓漿后仍然溢漿的樁側(cè)，可將剩余漿液自樁端壓入；

    （9）如果一側(cè)樁端壓漿管堵塞或損壞，則該樁水泥漿液均由另一側(cè)樁端壓漿管壓入；如果一側(cè)樁側(cè)壓漿管注漿壓力大于6.0MPa，則該樁剩余水泥漿液均由另一側(cè)樁側(cè)壓漿管壓入，如果樁側(cè)壓漿管堵塞或損壞，則該樁水泥漿液均由樁端壓漿管壓入。

    （10）備足壓漿泵、管閥接頭等易損配件，如出現(xiàn)故障和損壞及時修理、更換，保證注漿正常進行。

三、應(yīng)用效果

    西安興盛園28#工程地基設(shè)計采用沿結(jié)構(gòu)剪力墻設(shè)置單排鉆孔灌注后壓漿樁，樁數(shù)較原單純灌注樁群樁方案減少了30% ，采用單排樁設(shè)置在墻下，減少了筏板的厚度和用鋼量。綜合分析，降低造價約25% ，取得了顯著的經(jīng)濟效益，在壓漿20天后進行靜載試驗，滿足設(shè)計要求。 

(本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會  文徑網(wǎng)絡(luò)：文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)