鉆孔灌注樁后壓漿技術(shù)的應(yīng)用

薛 烽 （中國石化江漢油田分公司，湖北 潛江 433124）

0 引 言

鉆孔灌注樁后壓漿技術(shù)是一種地基處理技術(shù),通過應(yīng)用后壓漿技術(shù),鉆孔灌注樁的承載力得到提高,沉降量縮小,從而可減少樁徑、樁長、樁數(shù)、縮短工期、節(jié)省投資,具有明顯的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。本文以鹽硝車間樁基工程施工為例，分析總結(jié)鉆孔灌注樁后壓漿技術(shù)的技術(shù)要點(diǎn)、質(zhì)量控制難點(diǎn)、關(guān)鍵工序及采取的質(zhì)量保證措施等，以供借鑒和交流。

1 工程概況

制鹽裝置中鹽硝車間由于體量巨大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，是制鹽裝置工程的控制性建筑，整個(gè)建筑物為五層全現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)，長59m、寬36m、檐高超過30m，且每層平面布置及載荷形式不一。裝置內(nèi)分布有貫穿整棟結(jié)構(gòu)層的大型蒸發(fā)器，及不均勻布置的大型循環(huán)泵、離心機(jī)、干燥床、大型風(fēng)機(jī)等動載荷設(shè)備。設(shè)計(jì)采用樁基礎(chǔ)，單樁荷載約2800kN。

該裝置區(qū)域內(nèi)勘查深度30m～39m 范圍內(nèi)大多都夾有礫石夾層，砂質(zhì)充填，厚度10cm～30cm 不等，礫石粒徑1cm～3cm，且分布均勻，承載力較高，可作為樁基持力層。

2 主要施工工藝及質(zhì)量要求

①在每根工程樁的樁側(cè)設(shè)2 個(gè)注漿閥，樁端設(shè)2 個(gè)注漿閥，用水泥漿進(jìn)行后注漿施工。

②樁端持力層均為第8 層密實(shí)細(xì)砂層，樁長以樁頂標(biāo)高、樁底標(biāo)高進(jìn)行控制，實(shí)際樁長平均為34.80m 左右。

③單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值≥6400kN，單樁豎向承載力特征值≥3200kN。

④施工質(zhì)量要求：樁底沉渣厚度應(yīng)≤100mm，樁徑偏差不大于±50mm，樁垂直度偏差小于1%，樁位偏差不大于100mm,其它按照國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

3 主要施工工序

3.1 施工準(zhǔn)備

施工場地準(zhǔn)備、設(shè)備及技術(shù)準(zhǔn)備、材料準(zhǔn)備等。

3.2 測量放線

嚴(yán)格按照工程總體規(guī)劃及平面布置進(jìn)行坐標(biāo)、高程控制。

3.3 成樁工藝

灌注樁成孔、護(hù)筒埋設(shè)、鋼筋籠（壓漿管）制安、灌注樁清孔、樁身混凝土澆注及后壓漿施工。

3.4 施工過程及后期工作

泥漿制備及處置、場地平整清理及樁基檢測等。

4 后壓漿施工

4.1 注漿管制作和安裝

壓漿管最下部20cm 制作成壓漿噴頭（注漿閥），該部分是一個(gè)單向裝置，該裝置可確保水泥漿通過壓漿管和壓漿噴頭進(jìn)入土層中，而不會將壓漿管堵塞。按照設(shè)計(jì)要求，2 根樁端注漿管采用1 寸鍍鋅管，通長絲扣連接，安裝時(shí)用12 號鐵絲綁扎在鋼筋籠內(nèi)側(cè)，底部直插孔底，長度為孔深+0.2m；2 根樁側(cè)注漿管采用3/4 寸鍍鋅管，通長絲扣連接，底部距孔底5.5m，綁扎在鋼筋籠外側(cè)，上端高出地面0.5m 左右。注漿管上下兩端擰上堵帽，以防進(jìn)入雜物堵塞注漿。

4.2 壓漿參數(shù)的設(shè)定

壓漿參數(shù)主要包括漿液水灰比、壓漿量以及終止注漿壓力等,由于地質(zhì)條件的不同,應(yīng)采用不同的參數(shù)。

4.2.1 水灰比

水灰比一般不宜過大和過小,過大會造成壓漿困難,過小會使水泥漿在壓力作用下形成離析。一般應(yīng)根據(jù)土的飽和度、滲透性等確定，結(jié)合水文地質(zhì)及詳勘資料，鹽硝車間樁基工程后壓漿水灰比采用1：0.6。

4.2.2 壓漿量

壓漿量是指單樁壓漿的水泥用量,它與樁徑、樁長、碎石（砂）層的粒徑、孔隙及樁間距有關(guān),取決于碎石（砂）層的孔隙率，它是控制后壓漿施工是否順利完成的主要參數(shù)。按照計(jì)算公式Gc=ap×d+as×n×d 及該專利技術(shù)單位技術(shù)人員經(jīng)驗(yàn)推薦進(jìn)行估算：該項(xiàng)目后壓漿控制量為2.5t ～3.5t/根之間，樁側(cè)單管注漿量為0.6t～0.8t，樁底單管注漿量為0.8t～1.0t。

4.2.3 終止注漿壓力

閉盤壓力是指結(jié)束壓漿的控制壓力,一般來說什么時(shí)候結(jié)束一根灌注樁的壓漿,應(yīng)根據(jù)事先設(shè)定的壓漿量來控制,但同時(shí)也要控制壓漿的壓力值。在達(dá)不到預(yù)先設(shè)定的壓漿量,但達(dá)到一定的壓力時(shí)就要停止壓漿,壓漿的壓力過大,一方面會造成水泥漿的離析,堵塞管道,另一方面,壓力過大可能擾動碎石層,也有可能使得樁體上浮，該項(xiàng)目注漿壓力控制在4MPa。

4.3 主要施工工藝及要點(diǎn)

4.3.1 灌漿設(shè)備及灌漿管安裝

灌漿設(shè)備由儲漿斗、高壓注漿泵、高壓膠管及預(yù)埋在樁中的注漿管組成。

4.3.2 后壓漿漿液配置

采用32.5MPa 普通硅酸鹽水泥與水充分?jǐn)嚢柚瞥伤酀{液，水灰比1：0.6，凈攪拌時(shí)間保證在8min 以上，制備的漿液以稠漿、均勻、可灌性好為宜，漿液中不得有水泥團(tuán)粒。

4.3.3 壓漿樁位的選擇

為防止壓漿時(shí)水泥漿液從臨近薄弱地點(diǎn)冒出,壓漿的樁應(yīng)在混凝土灌注完成3d 后開始，不宜遲于成樁30d 后,并且該樁周圍至少8m 范圍內(nèi)沒有鉆機(jī)鉆孔作業(yè),該范圍內(nèi)的樁混凝土灌注完成也應(yīng)在3d 以上。在實(shí)際施工時(shí)，注漿順序采取先外圍、后內(nèi)部的注漿順序。

4.3.4 壓漿施工順序

注漿前，為使整個(gè)灌漿路線暢通，應(yīng)先用壓力水開塞，開塞時(shí)間為樁身混凝土初凝后（12h），采用逐步升壓法，當(dāng)壓力驟降、流量突增時(shí)，表明通道已開通，立即停車，防止大量水涌入地下；注漿順序按照先樁底后樁側(cè)的注漿順序，灌漿前，打開注漿管頂部的堵帽，將高壓膠管連接到注漿管上開始注漿（樁身混凝土養(yǎng)護(hù)3d 后開始注漿）；壓漿時(shí)采用整個(gè)承臺群樁一次性壓漿,先施工周圈樁位再施工中間樁;壓漿時(shí)采用2 根樁循環(huán)壓漿,即先壓第1 根樁的A 管,壓漿量約占總量的70%,壓完后再壓另1 根樁的A 管,然后依次為第1 根樁的B 管和第2 根樁的B 管, 這樣就能保證同一根樁2 根管壓漿時(shí)間間隔30min～60min 以上,給水泥漿一個(gè)在碎石（砂）層中擴(kuò)散的時(shí)間。

5 后壓漿施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

5.1 材料選用及檢驗(yàn)

嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，重點(diǎn)關(guān)注鋼筋、水泥、混凝土骨料抽樣送檢及混凝土配比試驗(yàn)。各種材料的抽樣、送檢及混凝土配合比嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)及規(guī)范要求進(jìn)行。

5.2 定位放線和標(biāo)高控制

使用檢驗(yàn)合格的儀器按設(shè)計(jì)進(jìn)行，做好樁位和基準(zhǔn)點(diǎn)的標(biāo)識和保護(hù)。

5.3 鋼筋籠及注漿管制作

鋼骨架采用現(xiàn)場綁扎，鋼筋的進(jìn)料、除銹、下料、彎制等均符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。注漿管采用絲扣連接，并用生料帶纏繞，擰緊管箍、避免滲漏。

5.4 鉆孔施工

采用正循環(huán)鉆進(jìn)工藝，鉆進(jìn)過程中，需對孔的位置、直徑、垂直度、孔底標(biāo)高、護(hù)筒位置及實(shí)際地層與地質(zhì)剖面圖進(jìn)行核對等。

5.5 注漿管安放

必須綁扎牢固，連接時(shí)先固定下管，旋擰上管，嚴(yán)禁卸扣，安放完畢后，標(biāo)記樁底注漿管和樁側(cè)注漿管。

5.6 后壓漿過程控制

漿料配置、注漿時(shí)間、注漿壓力、流量及注漿量的控制等是后壓漿工藝的質(zhì)量控制重點(diǎn)。樁基成型后，達(dá)到注漿條件可開始注漿。 注漿過程中，嚴(yán)格控制注漿量和注漿壓力；當(dāng)壓力驟降，漿池面下降，表明管路已通，繼續(xù)開泵灌漿，密切注視灌漿泵的壓力和注漿量的變化，使注漿壓力和注漿量控制在規(guī)定范圍內(nèi)。如出現(xiàn)異?，F(xiàn)象（包括壓力驟降、樁周地面冒漿、注漿壓力升高較快等） 則應(yīng)采取相應(yīng)的處理措施及時(shí)會診予以排查。在該工程的實(shí)際注漿過程中采用了“ 三控”的方法進(jìn)行注漿控制，即：①每根樁底壓漿量達(dá)到5t（水泥）時(shí)，不管壓力高低，即停止注漿；②樁底注漿壓力不宜超過4MPa,達(dá)到要求的壓力值不管注漿量多少即停止注漿;③出現(xiàn)樁周或附近樁冒漿后，即可停止注漿。

6 后壓漿施工中易出現(xiàn)的問題和相應(yīng)措施

6.1 堵管或噴頭打不開

如漿液灌不進(jìn)且壓力上升很快，就有可能發(fā)生堵管或注漿閥損壞，如有穩(wěn)壓裝置，可穩(wěn)壓5min～10min 后結(jié)束灌漿；有時(shí)可采用連續(xù)反復(fù)開關(guān)泵的方法進(jìn)行加壓；如壓力達(dá)到4MPa 以上仍然打不開壓漿噴頭,說明噴頭部位已經(jīng)損壞,不要強(qiáng)行增加壓力,可在另一根管中補(bǔ)足壓漿數(shù)量。

6.2 出現(xiàn)冒漿

壓漿時(shí)常會發(fā)生水泥漿沿著樁側(cè)或在其他部位冒漿的現(xiàn)象,若水泥漿液是在其它樁或者地面上冒出,說明樁底已經(jīng)飽和,可以停止壓漿;若從本樁側(cè)壁冒漿,壓漿量也滿足或接近了設(shè)計(jì)要求,可以停止壓漿;若從本樁側(cè)壁冒漿且壓漿量較少,可將該壓漿管用清水或用壓力水沖洗干凈,等到第2 天原來壓入的水泥漿液終凝固化、堵塞冒漿的毛細(xì)孔道時(shí)再重新壓漿。

6.3 單樁壓漿量不足

壓漿時(shí)最好采用整個(gè)承臺群樁一次性壓漿,壓漿先施工周圈樁形成一個(gè)封閉圈,再施工中間,能保證中間樁位的壓漿質(zhì)量,若出現(xiàn)個(gè)別樁壓漿量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求,可視情況加大臨近樁的壓漿量作為補(bǔ)充。

6.4 施工質(zhì)量事故的處理

在施工編號為70#的樁基時(shí)出現(xiàn)施工質(zhì)量事故，該樁鉆孔成型準(zhǔn)備清孔時(shí)發(fā)現(xiàn)，由于泥漿護(hù)壁不及時(shí)、達(dá)不到要求，造成孔壁坍塌、埋鉆頭現(xiàn)象。對埋設(shè)的鉆頭采取了地下爆破斷桿，對成型鉆孔進(jìn)行了混凝土埋填，作好相關(guān)記錄，并及時(shí)將有關(guān)情況與設(shè)計(jì)單位溝通，對該基礎(chǔ)承臺的樁基進(jìn)行了調(diào)整和核算。

7 工程檢測

本工程選取3 根樁進(jìn)行單樁豎向靜載試驗(yàn)， 選取總樁數(shù)的30%做低應(yīng)變檢測樁的質(zhì)量和完整性；選取總樁數(shù)的5%做高應(yīng)變檢測樁的單樁豎向抗壓承載力。

檢測結(jié)果：本工程的單樁豎向靜載試驗(yàn)，樁基低應(yīng)變、高應(yīng)變檢測完全滿足設(shè)計(jì)要求。

8 結(jié) 語

在本工程施工過程中，由于采取了有力的、可行的、有針對性和操作性的質(zhì)量控制措施和方法，使工程施工的質(zhì)量目標(biāo)始終處于受控狀態(tài)。積累了大直徑、長深度、采用后壓漿施工技術(shù)的鉆孔灌注樁施工的經(jīng)驗(yàn)?？偟膩砜矗@孔灌注樁后壓漿施工技術(shù)可有效提高單樁承載力,在特殊的施工環(huán)境中、重要的建設(shè)項(xiàng)目中有著重要的意義和廣闊的推廣前景。