灌注樁后注漿施工技術(shù)在建筑工程施工中運(yùn)用分析

劉君鴻

(福建華景建筑設(shè)計院有限公司，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、施工簡單等優(yōu)勢，同時在樁徑、樁長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實現(xiàn)顯著增長，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針對性應(yīng)用后注漿技術(shù)[1]。

2 實例分析

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)計要求，施工單位在正式施工前進(jìn)行試樁，共計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分別為35.00、35.82 m，二者的設(shè)計極限承載力分別為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試驗樁?；阢@探、土工試驗等方式獲取的地質(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

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，該封堵可實現(xiàn)對靜水壓力的承受，具體承受限值在1 MPa以上。相較于鋼筋籠，注漿管需要長出500 mm，底部需要具體長出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)對稱安裝。壓漿管需要在安放鋼筋籠的過程中重點保護(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 施工時間控制

結(jié)合同類工程實踐，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)計注漿壓力得到滿足后，需要保證存在達(dá)到設(shè)計要求的水泥漿注漿量。如存在80%設(shè)計注漿總量，維持超過5 min的1.5倍及以上設(shè)計注漿壓力，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操作完全遵循規(guī)范及設(shè)計要求，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)問題后需要第一時間上報，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，以此驗證技術(shù)應(yīng)用效果并適時進(jìn)行補(bǔ)救，檢驗過程中每處抽測數(shù)量最少為2根，漿液有效深度、樁底漿液均勻性、樁底密實度均屬于檢查重點[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，此時孔底沉渣需通過氣舉反循環(huán)方法開展針對性清理，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；對于上浮的注漿管，這類問題多源于漿液注入孔內(nèi)后對孔底直接沖擊產(chǎn)生的反壓，根本原因為鋼筋籠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)開展針對性處理；對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

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，水泥漿料的科學(xué)配制、單次注漿時間的嚴(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際情況，同時保證存在5 h內(nèi)的單次注漿時間，否則注漿效果會因注漿時間不合理而降低，具體的注漿時間控制需要充分結(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 試驗對比

圍繞6根試樁開展靜載檢測，未注漿試樁、后注漿試樁的長度分別為35.00、35.82 m，設(shè)計豎向抗壓極限承載力分別為7 500、為7 800 kN，未注漿試樁的樁號為A、B、C，后注漿試樁的樁號為D、E、F。圖2為未注漿試樁、后注漿試樁靜載試驗Q-s曲線，圖3為未注漿試樁、后注漿試樁靜載試驗s-lgt曲線。在具體試驗過程中，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，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樁單級持荷破壞時間為45 min，B樁為60 min。7 500 kN時，曲線尾部明顯下彎在C未注漿試樁出現(xiàn)，單級持荷破壞時間為30 min，同時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，單級荷載作用下未注漿試樁和后注漿試樁的沉降量受持荷時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沉降量存在相同變化趨勢，但后注漿試樁的單級沉降量僅為未注漿試樁的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間對比中極為顯著，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、試驗對比等內(nèi)容，直觀展示了技術(shù)應(yīng)用價值和應(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)格落實等方面。

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