鉆孔灌注樁樁端后注漿施工工藝淺析

陳東風(fēng)

（鎮(zhèn)江市城市水利管理處，江蘇 鎮(zhèn)江 212000）

1 工程概況

鎮(zhèn)江引航道水利樞紐工程位于鎮(zhèn)江城市北部金山湖與長江鎮(zhèn)揚(yáng)河段六圩彎道之間的引航道上，距長江主航道500 m，由1 孔40 m 寬節(jié)制閘、7 孔20 m 寬節(jié)制閘、1 孔20 m 寬非標(biāo)準(zhǔn)船閘、1座30 m3/s 泵站、30 m寬閘上公路橋及景觀建筑等組成，工程基礎(chǔ)為鉆孔灌注樁，樁徑1200 mm，樁長50 m。

2 樁端后注漿施工

2.1 工藝流程

圖1 灌注樁樁端后注漿施工流程圖

灌注樁樁端后注漿施工流程見圖1。

2.2 注漿管制作與埋設(shè)

（1）注漿管選用Φ30～50 mm（壁厚≥2 mm）無縫鋼管或焊接鋼管。

（2）注漿頭制作：先將注漿鋼管底端5～10 cm 范圍加工成圓錐形，再在鋼管錐形以上40 cm 范圍4個方向各打1 排Φ8 mm 小孔，間距5 cm，然后在每個小孔上放上圖釘（作簡易逆止閥），用絕緣膠布加硬包裝袋纏繞包裹，以防小孔被澆樁的混凝土堵塞。在注漿范圍上下各設(shè)鋼環(huán)保護(hù)，以防止包裹物在埋入時脫落，見圖2。

（3）注漿管埋設(shè)：

圖2 注漿頭制作

圖3 注漿管布置圖

①預(yù)埋樁內(nèi)注漿管：沿鋼筋籠圓周對稱設(shè)置3 根注漿管，見圖3。注漿管在鋼筋籠內(nèi)側(cè)與主筋平行布置，并與鋼筋籠加強(qiáng)筋焊接牢固，注漿管之間外加短套管電焊，注漿管連接處需滿足強(qiáng)度和密封要求，以防泥漿侵入管內(nèi)。每下一節(jié)鋼筋籠后，必須在注漿管內(nèi)注水檢查其密封性；注漿管入孔后立即向管內(nèi)注滿清水，并在其上口立即擰上堵頭。注漿管底端比通長配筋的鋼筋籠長100 mm，管頂超出500 mm，下放鋼筋籠時徐徐將其放入孔內(nèi)，通過鋼筋籠自重將注漿管壓入土基內(nèi)。

②成樁側(cè)預(yù)埋注漿管：采用鉆機(jī)（鉆頭直徑20 cm）在樁側(cè)距樁中心1～1.1 m 位置鉆孔至樁底高程下1 m，鉆孔垂直度誤磋保證＜1%，將注漿管埋入孔中，管底高程為樁底高程下1 m，管頂至地面，使注漿管尾節(jié)開孔正對樁中心，注漿管全部下放完畢后，向注漿管內(nèi)注滿清水，加上堵頭封閉。待孔中泥漿沉淀30 min 后，在孔中灌入C20 細(xì)石混凝土至地面。

2.3 注漿泵的選擇

注漿泵采用最大注漿壓力20 MPa以上，排漿量為50～300 L/min，性能穩(wěn)定、操作方便的高壓注漿泵。本工程選用型號為SYB50/50-Ⅱ的注漿泵，該泵最高壓力可以設(shè)定，可避免在注漿過程中不必要的損失，且耗能小，效率高。

2.4 后注漿開始時間

注漿作業(yè)宜于成樁3 d 后開始，開塞時間過早，會因樁身強(qiáng)度過低而導(dǎo)致樁本身受到破壞，也可能由于承壓水的作用使泥漿倒灌堵塞注漿管。

2.5 壓水試驗(yàn)（開塞）

壓水試驗(yàn)是注漿施工前必不可少的重要工序。成樁后至實(shí)施樁端注漿前，通過壓水試驗(yàn)來探明并疏通注漿通道，確認(rèn)樁底可灌性。開塞壓力采用2～10 MPa 打開，壓水按2～3 級壓力順次逐級進(jìn)行，并要求有一定的壓水時間與壓水量，壓水量一般控制在0.6 m3左右，并根據(jù)具體情況隨時調(diào)整，如壓水能連續(xù)下灌則表示已開通，即可停止，隨即初注。

2.6 初步注漿

圖4 樁端后注漿裝置圖

在壓水試驗(yàn)后，將配制好的水泥漿通過高壓泵和注漿管注入到樁端土層中去，樁端后注漿裝置見圖4。初步注漿時一般壓力較小，漿液亦由稀到稠，要密切注意注漿壓力、注漿量和壓力軟管變化，并注意注漿節(jié)奏，同時，用百分表監(jiān)測樁的上抬量。注漿完畢或較長時間停泵時，須對高壓注漿泵、漿液拌和機(jī)及地面管路系統(tǒng)認(rèn)真清洗，以防水泥漿結(jié)塊，堵塞管路和泵體。完成注漿后須立即將注漿管頂端用堵頭封閉，以免回漿而降低注漿效果。

2.7 控制注漿指標(biāo)

（1）注漿量

單樁注漿量應(yīng)根據(jù)樁徑、樁長、樁端土層性質(zhì)、單樁承載力增幅等因素確定，可按下式估算：

式中：

Gc—注漿量，以水泥質(zhì)量計，t。

αp—樁端注漿量經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，取αp=1.5～1.8，對于卵、礫石、中粗砂取較高值；

d—基樁設(shè)計直徑，m；

本工程按設(shè)計要求每根樁水泥用量為3 t（樁側(cè)鉆孔壓漿量為每樁6 t）。

（2）注漿壓力

①注漿壓力需根據(jù)注漿前的注水試驗(yàn)數(shù)據(jù)和以往的施工經(jīng)驗(yàn)確定。注漿壓力確定要考慮下列3 方面因素：a.最終注漿壓力要小于樁上抬的摩阻力，即注漿時不能使樁產(chǎn)生向上的位移；b.最終注漿壓力要盡可能使樁端、樁身混凝土不被破壞；c.最終注漿壓力應(yīng)使注漿量達(dá)到設(shè)計要求，形成擴(kuò)大樁頭，樁端明顯得到加固。

②實(shí)際注漿時有開塞壓力、注漿維持壓力和終止注漿壓力3 種，這3種壓力的最終確定應(yīng)通過現(xiàn)場澆注試樁，由建設(shè)、監(jiān)理、設(shè)計、施工等單位共同協(xié)商確定。一般開塞壓力要比注漿維持壓力高。終止注漿壓力應(yīng)根據(jù)土層性質(zhì)及注漿點(diǎn)深度確定，對于風(fēng)化巖、非飽和粘性土及粉土，注漿壓力宜為3～10 MPa；對于飽和土層注漿壓力宜為1.2～4 MPa，軟土宜取低值，密實(shí)粘性土宜取高值。

③在現(xiàn)場施工時要詳細(xì)記錄注漿壓力、注漿量隨時間的變化情況。

（3）漿液濃度

①漿液濃度的控制原則：依據(jù)壓水試驗(yàn)情況選擇初注濃度，通常先用稀漿（水灰比約為0.7∶1），隨后漸濃，最后注濃漿（水灰比約為0.4∶1）。在可灌的條件下，盡量多采用中等濃度（水灰比約為0.5∶1）以上漿液，以防漿液作無效擴(kuò)散。

②漿液濃度的選擇原則：維持注漿壓力低時可用濃漿，注漿壓力高時用稀漿，最后在單樁注漿快結(jié)束時用濃漿。

③漿液的水灰比應(yīng)根據(jù)土的飽和度、滲透性確定。對于飽和土水灰比宜為0.45～0.65，對于非飽和土水灰比宜為0.7～0.9（松散碎石土、砂礫宜為0.5～0.6）；低水灰比漿液宜摻入減水劑。水泥漿液應(yīng)過篩，以去除水泥結(jié)塊。

④當(dāng)漿液水灰比不超過0.5 時，加入減水劑、微膨脹劑等外加劑，可增加漿液的流動性，并對土體有增強(qiáng)效應(yīng)。

2.8 注漿順序與節(jié)奏

（1）注漿時，同一根樁的各注漿導(dǎo)管依次實(shí)施等量注漿；對于群樁注漿應(yīng)先外圍、后內(nèi)部。

（2）為使?jié){液盡可能充填并滯留在樁底有效空間范圍內(nèi)，注漿流量不宜超過75 L/min。

（3）當(dāng)注漿壓力長時間低于正常值或地面出現(xiàn)冒漿或周圍樁孔串漿時，應(yīng)改為間歇注漿，間歇時間宜為30～60 min，或調(diào)低漿液水灰比。

2.9 終止注漿條件和保養(yǎng)齡期

（1）樁端后注漿以注漿量為主控條件，注漿壓力為輔控條件。

（2）為保證后注漿的預(yù)期效果及避免無效過量注漿，當(dāng)滿足下列條件之一時可終止注漿：注漿總量和注漿壓力均達(dá)到設(shè)計要求；注漿總量已達(dá)到設(shè)計值的75%，且注漿壓力超過設(shè)計值。

（3）在樁身混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計要求的條件下，承載力檢驗(yàn)在后注漿20 d 后進(jìn)行，以保證取得準(zhǔn)確的注漿承載力值。

3 結(jié)語

灌注樁樁端后注漿技術(shù)的特點(diǎn)是：注漿采用管式單向注漿閥，實(shí)施開敞式注漿，其豎向?qū)Ч芸膳c樁身完整性聲速檢測兼用，注漿后可代替縱向主筋。灌注樁端后注漿工藝可用于各類鉆、挖、沖孔灌注樁的沉渣（虛土）、泥皮和樁底、樁側(cè)一定范圍土體的加固，在樁端為砂卵礫石持力層中效果最好，粉砂土中次之。

后注漿施工可以與其他灌注樁交叉進(jìn)行，對施工進(jìn)度基本沒有影響，其技術(shù)工藝簡單，施工方法靈活，壓漿設(shè)備簡單，便于普及推廣。但壓漿裝置形式眾多，施工工藝、設(shè)計方法、操作規(guī)程和質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)都不盡相同，這給后壓漿技術(shù)的推廣應(yīng)用和質(zhì)量控制都帶來了不利因素，使后壓漿效果也存在較大差異，需在施工中加以注意與改進(jìn)。