預(yù)制鋼筋混凝土方樁樁端后注漿工藝設(shè)計與施工

張習(xí)上，趙衛(wèi)政

(1.安徽巖土工程有限責(zé)任公司上海分公司，上海 200122;2.江蘇興廈建筑安裝有限公司上海分公司，上海 200237）

預(yù)制鋼筋混凝土方樁樁端后注漿工藝設(shè)計與施工

張習(xí)上1，趙衛(wèi)政2

(1.安徽巖土工程有限責(zé)任公司上海分公司，上海 200122;2.江蘇興廈建筑安裝有限公司上海分公司，上海 200237）

在分析了目前華東地區(qū)常用的鉆孔灌注樁、預(yù)應(yīng)力混凝土管樁及預(yù)制鋼筋混凝土方樁等幾種樁型優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上，提出了將樁端后注漿工藝與預(yù)制鋼筋混凝土方樁相結(jié)合的工藝，并通過工程案例驗證該工藝既能提高單樁承載力，節(jié)約成本，又能夠彌補鉆孔灌注樁施工噪聲大、效率低、環(huán)境污染嚴(yán)重等不足。介紹了這種組合工藝的設(shè)計與施工工藝。

預(yù)制鋼筋混凝土方樁;樁端后注漿;注漿管路系統(tǒng);樁靴注漿器

0 引言

隨著我國城市發(fā)展建設(shè)進(jìn)程的不斷推進(jìn)，市區(qū)空閑土地面積的逐步減少，導(dǎo)致建筑物沿縱向高度方向大幅提高，平面布局受到大幅壓縮，市區(qū)內(nèi)相鄰建筑物間距離不斷減小，對建筑物的樁基礎(chǔ)設(shè)計及施工提出了更高的要求。

目前華東地區(qū)的上海、江蘇、浙江等地樁基設(shè)計采用較多的樁基礎(chǔ)類型有鉆孔灌注樁、預(yù)應(yīng)力混凝土管樁及預(yù)制鋼筋混凝土方樁。鉆孔灌注樁具有單樁承載力高，對周邊環(huán)境影響較小的特點，但其施工工藝環(huán)節(jié)繁多，施工效率低、工期長、機(jī)械施工噪聲大等，泥漿鉆進(jìn)施工及排放等問題對環(huán)境的污染也很嚴(yán)重。預(yù)應(yīng)力混凝土管樁與預(yù)制鋼筋混凝土方樁，其施工工藝特點是機(jī)械施工效率較高，施工現(xiàn)場文明施工效果好，采用靜壓法施工環(huán)境噪聲污染較小。但此2種工藝有著共同的缺點，就是單樁承載力低，且施工擠土效應(yīng)較大，施工時須充分考慮對周邊道路管線及臨近建筑物的保護(hù)。單就此2種樁型相比較，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁承受水平荷載能力很低，抗剪效果差，而預(yù)制方樁除了承受豎向荷載，同時也可承受部分水平荷載;從擠土效應(yīng)方面看管樁又比方樁稍好些?？梢哉f幾種工藝各有優(yōu)劣。因此，如何揚長避短，采取有效措施彌補工藝缺點是現(xiàn)如今亟待解決的問題。

從1996年至今，有多人陸續(xù)研究對鉆孔灌注樁進(jìn)行樁端后注漿，以提高單樁承載力，達(dá)到降低工程成本的目的［1，2］，但仍無法解決市區(qū)內(nèi)施工鉆孔灌注樁工藝的眾多缺點。所以筆者特別構(gòu)思設(shè)計將樁端后注漿工藝與預(yù)制鋼筋混凝土方樁相結(jié)合，既能夠提高單樁承載力，節(jié)約工程成本，又能夠彌補鉆孔灌注樁施工噪聲大、效率低、環(huán)境污染嚴(yán)重等不足。

1 注漿系統(tǒng)設(shè)計

1.1 設(shè)計依據(jù)

在國標(biāo)圖集《預(yù)制鋼筋混凝土方樁》(04G361）的基礎(chǔ)上，保持原圖集方樁配筋不變，對樁本身強(qiáng)度不但不產(chǎn)生任何破壞［3］，反而因增設(shè)注漿管路在注漿完成后有效提高了樁身的強(qiáng)度。

1.2設(shè)計方案

在預(yù)制鋼筋混凝土方樁中心增設(shè) 32 mm×3 mm注漿管一根，具體按照上、下節(jié)樁的不同分別進(jìn)行布置。如果是多節(jié)樁，中間樁的設(shè)計樁頭參照下節(jié)樁樁頭，樁底參照上節(jié)樁樁底進(jìn)行布置，以滿足接樁及管路連接要求。

1.2.1 上、下節(jié)樁管路總體布置

上節(jié)樁注漿管貫通整根樁，下節(jié)樁注漿管自樁身上部埋設(shè)至樁尖部位，與注漿器相連接如圖1、2所示。漿管頂部壓緊相連，之后用連接角鋼對上、下節(jié)方樁四角進(jìn)行電焊接樁作業(yè)，詳見圖5所示。

圖1 上節(jié)樁管路系統(tǒng)示意圖

圖4 樁頂橡皮塞示意圖

圖2 下節(jié)樁管路系統(tǒng)示意圖

上、下節(jié)樁樁身中部基本剖面相同，方樁樁身配筋按照國標(biāo)圖集要求進(jìn)行，如Ⅰ－Ⅰ剖面圖所示(圖3）。

圖3 Ⅰ－Ⅰ剖面圖

1.2.2 樁頂注漿塞

因送樁需要，樁頂部位注漿管用橡膠塞塞住后，澆注在樁頂內(nèi)部，待基坑開挖后將樁頂部鑿除小部分混凝土，鑿除深度≯50 mm，清理干凈后拔除橡膠塞，連接注漿管后進(jìn)行注漿，如圖4所示。

1.2.3 接樁

上、下節(jié)樁進(jìn)行接樁時應(yīng)注意注漿管對正，在上節(jié)樁注漿管管頭部位涂抹硅酮密封膠后與下節(jié)樁注

圖5 上、下節(jié)樁接樁示意圖

1.2.4 樁靴注漿器

整個注漿系統(tǒng)的關(guān)鍵部位即為樁靴注漿器，要求注漿管與注漿器的連接密封可靠，注漿器空腔制作時焊縫要求緊密，不得有漏縫現(xiàn)象，每個注漿孔下方必須設(shè)置阻尼環(huán)以適當(dāng)阻隔泥土進(jìn)入空腔內(nèi)，注漿孔在壓樁施工前須采取必要的密封措施。樁靴注漿器如圖6所示。

圖6 樁靴注漿器

2 施工工藝方法

2.1 施工工藝流程(圖7）

2.2 施工工藝方法

2.2.1 預(yù)埋注漿管路系統(tǒng)預(yù)制樁的制作

按照專利設(shè)計方案，在工廠預(yù)制鋼筋混凝土方樁時預(yù)埋注漿管路系統(tǒng)，方樁養(yǎng)護(hù)完成后運輸至施工現(xiàn)場按要求進(jìn)行堆放。

圖7 施工工藝流程圖

2.2.2 測量放線

根據(jù)工程的設(shè)計要求及現(xiàn)場情況，在施工現(xiàn)場設(shè)置測量基線點及水準(zhǔn)點，以滿足工程施工的需要，測量基線布設(shè)于建筑物的外側(cè)，定期檢查校正。測放樁位的樣樁，采用 8 mm鋼筋或涂紅色油漆作為醒目標(biāo)記。測放的樣樁，應(yīng)先鑿除樁位處混凝土地坪及清除地下障礙物，重新復(fù)位校正后，經(jīng)監(jiān)理單位復(fù)核后才能使用。其樣樁誤差、軸線左右誤差≤10 mm，軸線向樁位誤差≤15 mm。

2.2.3 樁的吊運

工廠預(yù)制混凝土方樁進(jìn)場須經(jīng)驗收合格后方可使用，根據(jù)有關(guān)規(guī)定，預(yù)制樁在使用之前，會同甲方對樁的外形尺寸及外觀質(zhì)量進(jìn)行檢查，對樁尖破損、樁身發(fā)生裂縫等，不符合質(zhì)量要求的樁不用。對樁的混凝土強(qiáng)度有疑問時，經(jīng)有關(guān)部門和人員檢測鑒定，確定合格后才能使用。樁在吊運過程中必須平穩(wěn)并不得損壞，墊木放置應(yīng)上下對齊，并與吊點的位置相同(見圖8）。

2.2.4 沉樁

樁機(jī)就位后，樁吊至樁位，樁頂套入樁帽，樁尖對準(zhǔn)樁位并插樁，在樁機(jī)的正面、側(cè)面用經(jīng)緯儀成90°角同時校正，在樁與導(dǎo)桿平行，樁的垂直度符合要求并采取防止溜樁的相應(yīng)技術(shù)措施后，方能投入施工，樁在壓樁過程中，應(yīng)密切觀察樁的下沉情況，并作好記錄。

(1）沉樁時，樁的混凝土強(qiáng)度需達(dá)規(guī)范要求，并滿足28天以上的齡期。

圖8 樁起吊示意圖

(2）沉樁施工要嚴(yán)格按施工組織設(shè)計中規(guī)定的施工流水順序進(jìn)行。

(3）沉樁前，要按施工圖核對樁號，并要復(fù)核樣樁位置是否準(zhǔn)確。

(4）沉樁前，要清除樁表面的附著物，并在樁的側(cè)面畫上深度尺寸標(biāo)志線。

(5）樁提升就位(又稱插樁）前，樁機(jī)機(jī)身要調(diào)整水平。

(6）若插樁時，樁未能對準(zhǔn)樁位，應(yīng)將樁拔起重插，若因遇地下障礙物，樁偏離樁位時，應(yīng)將樁拔起，清除地下障礙物，將孔回填后，重新放上樣樁，再次插樁。

(7）插樁和壓樁過程中，都必須采用2臺擺放位置互為正交的經(jīng)緯儀，控制樁身的垂直度。

(8）沉樁施工系隱蔽工程，按隱蔽工程規(guī)定要求進(jìn)行記錄，自檢、互檢、交接檢，只有復(fù)檢合格的樁，才能進(jìn)行下道工序。

(9）沉樁時啟動壓樁油缸，當(dāng)樁入土至50 cm時，再次校正樁的垂直度和平臺的水平度，保證樁的縱橫雙向垂直偏差≯0.5%，然后啟動壓樁油缸，把樁徐徐壓下;控制施壓速度，一般不宜超過3 m/ min。壓樁應(yīng)連續(xù)同一根樁中間間歇時間不宜超過30 min。

2.2.5 接樁

接樁是壓樁施工中的關(guān)鍵工序，每班由班長和兼職質(zhì)量員進(jìn)行檢查，專職質(zhì)量員進(jìn)行抽查，班報表應(yīng)記錄焊接人員名單，責(zé)任落實到人。方樁采用電焊接樁，接樁前要清除焊接范圍內(nèi)的泥土等雜物，然后進(jìn)行對稱分段焊接，減小變形和殘余應(yīng)力，如有間隙應(yīng)用墊鐵墊實焊牢。接樁用的角鐵必須滿足圖集要求，上、下節(jié)樁之間的間隙應(yīng)采用厚薄適當(dāng)?shù)蔫F片填實焊牢，接樁時應(yīng)將四角點焊牢固，然后對稱同時焊接以減少焊接變形，焊接時確保根部焊透，電焊條型號均采用E43相應(yīng)牌號為J422。

焊接時應(yīng)做到上、下節(jié)樁垂直對齊，保證上、下節(jié)樁中心注漿管必須準(zhǔn)確壓入密封連接。檢查樁端板是否合格平整、端板坡口上的浮銹及污物應(yīng)清理干凈，接點處理應(yīng)符合下列要求:

(1）焊縫連續(xù)飽滿，不得虛焊漏焊，不應(yīng)有夾渣、氣孔等缺陷;

(2）方樁接樁時上、下節(jié)樁的中心偏差≯5 mm，節(jié)點彎曲矢高不得大于樁長的1‰，且不得大于20 mm，樁身彎曲度≯L/1200，方樁兩端板之間間隙≯2 mm，接縫錯位≯2 mm;

(3）焊接前連接角鐵及端板坡口上的浮銹及污物應(yīng)清除干凈;

(4）接樁質(zhì)量應(yīng)符合《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》(GB 50205－2001）中對三級焊縫的要求，并按隱蔽工程驗收后方可進(jìn)入下一道工序施工。

2.2.6 送樁

送樁桿的中心線與樁的中心線應(yīng)重合，送樁桿標(biāo)記應(yīng)清晰準(zhǔn)確。樁頂標(biāo)高控制:對于方樁控制在－5～+10 cm，若設(shè)計有貫入度要求則采用雙控措施，原則上以設(shè)計樁頂標(biāo)高控制為主，以貫入度控制為輔。送樁完及時記錄最終貫入度并做好記錄。

2.2.7 樁端后注漿

2.2.7.1 注漿前的準(zhǔn)備

基坑開挖后，鑿除樁頂部分混凝土，將注漿管頭鑿出，拔除木塞，連接注漿泵管。向注漿管路內(nèi)注壓清水，將注漿管路通路。

2.2.7.2 水泥漿液配制

漿液水灰比控制在0.45～0.65之間，水泥采用P.O42.5普通硅酸鹽水泥，要求新鮮，不結(jié)塊。

2.2.7.3 水泥漿液細(xì)化

將水泥預(yù)先攪拌均勻成水泥漿液后，通過砂網(wǎng)過濾，放入細(xì)化加工機(jī)械內(nèi)進(jìn)行濕磨細(xì)化加工，待細(xì)化合格后排到低速攪拌桶內(nèi)，重新投料進(jìn)行下盤細(xì)化加工，具體要求如下:

(1）細(xì)化時間控制在2～3 min;

(2）細(xì)化水泥漿液必須具有析水性好，流動性好，同時穩(wěn)定性好;

(3）要求可注性強(qiáng)，抗?jié)B性好，并具有早期抗壓強(qiáng)度好等性能。

2.2.7.4 注漿

(1）注漿必須連續(xù)進(jìn)行，中途停待不得大于30 min。

(2）經(jīng)細(xì)化的水泥漿液達(dá)到其設(shè)計漿液的75%，方可注漿。

(3）樁端壓注水泥量達(dá)到設(shè)計要求(單樁常規(guī)為2.0 t）后即告終止。

(4）注漿過程中嚴(yán)格控制水泥漿液單位時間內(nèi)的注入量，注漿壓力控制在1.2～4.0 MPa，終止壓力可在4.0 MPa左右。

(5）每根樁水泥用量2.0～2.5 t，當(dāng)泵壓達(dá)到4.0 MPa，而水泥量達(dá)75%以上時，也可結(jié)束注漿。

(6）注漿完成后對管路頂部進(jìn)行封堵措施。

(7）認(rèn)真做好注漿記錄，并要求及時、真實、準(zhǔn)確。

3 工程案例

無錫龍湖滟瀾山樁基工程，位于無錫新區(qū)，地下車庫設(shè)計樁型為AZH－30－7B，采用圖集《預(yù)制鋼筋混凝土方樁》(04G361），總樁數(shù)1099根，設(shè)計單樁抗壓承載力1180 kN，總計試樁12根，我們另行抽取了2根工程樁進(jìn)行了后注漿試驗。靜載試驗結(jié)果詳細(xì)數(shù)據(jù)對比如表1、2，圖9～12。

表1139 號樁靜載試驗成果表

靜載試驗結(jié)果表明，采用后注漿的樁單樁豎向極限承載力達(dá)到了1550 kN，比不采用后注漿的樁提升了約30%，設(shè)計樁數(shù)可由原來的1099根減少至850根左右，經(jīng)濟(jì)效益顯著，同時可加快施工進(jìn)度，縮短工程工期，可見其良好的綜合效益。

4 結(jié)語

按照以上設(shè)計對預(yù)制鋼筋混凝土方樁進(jìn)行細(xì)部構(gòu)造調(diào)整，在樁身內(nèi)預(yù)埋布置形成一套完整精密的注漿管路系統(tǒng)，沉樁結(jié)束后通過對預(yù)制方樁進(jìn)行樁端后注漿，使樁端持力層土體固結(jié)、擠密，有效改善持力層土體的物理力學(xué)性能，提高持力層的土體強(qiáng)度，從而大幅提高預(yù)制方樁的單樁承載力;同時因單樁承載力的提高，樁數(shù)可相應(yīng)減少，使單位面積布樁密度大幅減小，又有效減小了預(yù)制方樁的擠土效應(yīng)對市區(qū)內(nèi)周邊建筑物及管線的影響，也降低了保護(hù)措施費用?？傊o壓預(yù)制方樁與樁端后注漿的有效結(jié)合，對有效降低工程成本、減少環(huán)境污染能夠起到非常顯著的作用。

表2876 號樁靜載試驗成果表

圖9139 號樁Q－s曲線

圖10139 號樁s－lgt曲線

圖11876 號樁Q－s曲線

圖12876 號樁s－lgt曲線

［1］毛廣陵.鉆孔灌注樁樁端樁側(cè)壓漿新工藝的應(yīng)用［J］.探礦工程，1996，(6）.

［2］鄭昌晶，張順英.鉆孔灌注樁后注漿加固機(jī)理及其應(yīng)用［J］.探礦工程(巖土鉆掘工程），2011，38(8）.

［3］04G361，預(yù)制鋼筋混凝土方樁［S］.

［4］JGJ 94－2008，建筑樁基技術(shù)規(guī)范［S］.

［5］彭振斌.注漿工程設(shè)計計算與施工［M］.湖北武漢:中國地質(zhì)大學(xué)出版社，1997.

［6］劉金勵，等，建筑樁基技術(shù)規(guī)范應(yīng)用手冊［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2010.

Design of Pile-end Post-grouting Technology for Pre-cast Reinforced Concrete Square Pile and the Construction

ZHANG Xi-shang1，ZHAO Wei-zheng2(1.Shanghai Branch，Anhui Geotechnical Engineering Co.，Ltd.，Shanghai 200122，China;2.Shanghai Branch，Jiangsu Xingxua Construction and Installation Co.，Ltd.，Shanghai 200237，China）

Based on the analysis on the advantages and disadvantages of bored grouting pile，pre-stressed concrete pipe pile and pre-cast reinforced concrete square pile common used in east China at present，a technology of the combination of pileend post-grouting and pre-cast reinforced concrete square pile was put forward.It was verified by project cases that this technology could increase the bearing capacity of single pile with low cost and also could remedy defects of high noise，low efficiency and environmental pollution in the construction of the bored grouting pile.The paper introduced the design and the construction process of this combined technology.

pre-cast reinforced concrete square pile;pile-end post-grouting;grouting pipeline system;pile shoe grouting injector

TU473.1

:A

:1672－7428(2012）10－0058－05

2012－05－18

張習(xí)上(1980－），男(漢族），安徽人，安徽巖土工程有限責(zé)任公司上海分公司副總經(jīng)理、工程師，土木工程及法律專業(yè)，從事地基基礎(chǔ)工程施工管理工作，上海市東方路738號裕安大廈704室，ahytzxs@163.com。