深層入巖鉆孔灌注樁干成孔作業(yè)下的后注漿技術(shù)的研究

呂成煒， 劉貴強(qiáng)

(安徽省城建基礎(chǔ)工程有限公司,安徽 合肥 230001)

鉆孔灌注樁施工方便、對地質(zhì)條件的要求也不高，在各類工程基礎(chǔ)中逐漸被大量采用，成孔機(jī)械多選用旋挖成孔，支護(hù)方式多為泥漿護(hù)壁。但在施工過程中樁端底部的浮渣、樁身側(cè)壁的泥皮均難以在操作過程中徹底清除干凈，從而導(dǎo)致了樁端承載力及樁側(cè)摩擦力均無法充分發(fā)揮，造成實(shí)際承載力與設(shè)計(jì)計(jì)算存在誤差，浪費(fèi)嚴(yán)重。為了彌補(bǔ)這一缺陷，實(shí)際施工中視場地情況采用降水后干成孔作業(yè)、增大入巖深度及樁端、樁側(cè)后注漿等技術(shù)，使鉆孔灌注樁的質(zhì)量更加可靠。根據(jù)長期的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，我們發(fā)現(xiàn)樁基礎(chǔ)的實(shí)際工作性狀會發(fā)生復(fù)雜的變化，而在合肥地區(qū)尤以巢湖周邊最為明顯，該區(qū)域巖面埋深起伏大，巖石性狀不一，土巖交接處多存在含水殘積層，當(dāng)單樁承載力要求較高的時(shí)候，往往需要多種技術(shù)合并使用才能滿足實(shí)際的工程需要。

1 項(xiàng)目的建(構(gòu))筑物參數(shù)

項(xiàng)目的建(構(gòu))筑物參數(shù)如表1所列。

表1 建(構(gòu))筑物參數(shù)表

2 研究方法

2.1 研究方法

項(xiàng)目區(qū)域巖石天然單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值小于等于5.0 MPa，具體數(shù)值如表2所列,屬極軟巖，在無法擴(kuò)孔的情況下，設(shè)計(jì)過程中采取了增大嵌巖深度的措施，而施工過程中則采取了管井降水后干作業(yè)成孔的方式，最后以后注漿工藝作為保證措施，確保單樁承載力能夠達(dá)到預(yù)設(shè)值。

表2 中風(fēng)化巖層勘察數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

為了對比后注漿的效果，我們設(shè)置了2類樁基形式，①不進(jìn)行后注漿，②進(jìn)行后注漿，通過樁基載荷試驗(yàn)來確定單樁承載力的發(fā)揮情況。同時(shí)為了提高注漿效率，自創(chuàng)一種可以1次性完成樁端及樁側(cè)后注漿的設(shè)備。

2.2 后注漿的工作機(jī)理

鉆孔灌注樁后注漿工藝是一種鉆孔灌注樁施工中的輔助性工法。通過對凝固后混凝土樁的樁端及樁側(cè)等部位進(jìn)行高壓或超高壓注漿的方式，使得樁端部位的沉渣及虛土得以固結(jié)，樁側(cè)部位的泥皮得以固化或置換，并且通過滲透入土體的漿液實(shí)現(xiàn)對樁端部位或樁側(cè)部位一定范圍內(nèi)的土體進(jìn)行擴(kuò)大及加固處理的目的，從而提高樁端持力層承載效力的發(fā)揮比例，增加工程樁質(zhì)量的可靠性，同時(shí)改善樁側(cè)摩阻力的發(fā)揮環(huán)境，使得樁基礎(chǔ)的實(shí)際有效承載能力大幅度提高并降低其沉降量。

2.3 自創(chuàng)后注漿設(shè)備

后注漿需要分別布設(shè)管線，分階段施工，導(dǎo)致部分管線失效，影響后注漿的效果。因此針對本項(xiàng)目自創(chuàng)了一種1次性完成樁端及樁側(cè)后注漿的注漿管件。

將原先單一的管件改造成了內(nèi)外雙重的套管，內(nèi)管用于樁端注漿，外管用于樁側(cè)注漿。套管配件提前在工廠加工，管段間使用絲口連接，配件至現(xiàn)場后根據(jù)實(shí)際樁孔深度進(jìn)行組裝，完畢后直接綁扎在鋼筋籠兩側(cè)，隨鋼筋籠同步安放至孔內(nèi)。

3 現(xiàn)場施工與檢測

3.1 施工前準(zhǔn)備措施

施工前現(xiàn)場徹底清理了塘底及溝底的淤泥，對標(biāo)高不足部位重新?lián)Q填了粘土，換填過程分層碾壓。

疊合勘察報(bào)告平面圖至總平圖中，找出現(xiàn)場④層殘積土層各區(qū)域底標(biāo)高最低點(diǎn)，在該類點(diǎn)位處布設(shè)管井，24h連續(xù)降水，為工程樁干成孔施工創(chuàng)造條件。

設(shè)置兩組共6根試驗(yàn)樁，入巖深度分為2m及3.5m，均不考慮后注漿，以此作為與后期工程樁進(jìn)行比較的基礎(chǔ)，檢測試驗(yàn)與工程樁試驗(yàn)同步進(jìn)行。

3.2 后注漿施工

(1)注漿管安放。注漿管與鋼筋籠同步安放，對露在孔口30cm左右范圍的注漿管均特別交待區(qū)域負(fù)責(zé)人，防止損壞。

(2)注漿管下料。注漿管預(yù)埋長度=實(shí)際孔深+出自然地面長度。出漿孔的孔徑大于7mm，出漿孔合計(jì)面積≤注漿管內(nèi)孔截面積，注漿管的底部單向閥應(yīng)具備有效的密封性能。

(3)注漿作業(yè)。待樁身砼澆灌結(jié)束后1h進(jìn)行清水開孔工作，2～30天內(nèi)開始注入水泥漿。認(rèn)真檢查每根注漿管是否暢通，并確認(rèn)注漿作業(yè)與成孔作業(yè)點(diǎn)的距離不小于8m～10m。本次樁群注漿原則按照自外而內(nèi)控制。

(4)注漿漿液及壓力。根據(jù)設(shè)計(jì)要求水泥采用的是42.5級普通硅酸鹽水泥。本次工程施工中采用的是純水泥漿液注漿，水灰比為0.45～0.65，攪拌時(shí)間≥2min。攪拌好的水泥漿液需使用孔徑≤3×3mm 的濾網(wǎng)進(jìn)行過濾。注漿壓力控制在1.2～4MPa之間，漿液流量控制在75L/min以內(nèi)，每根樁均必須1次性完成注漿。

(5)終止注漿條件。本次工程施工中采用的終止注漿標(biāo)準(zhǔn)按雙控原則執(zhí)行，單樁注漿總量與實(shí)際注漿壓力均需達(dá)到設(shè)計(jì)要求和單樁注漿總量達(dá)到設(shè)計(jì)要求注漿總量的80%且實(shí)際注漿壓力大于3MPa。

3.3 后注漿施工中的問題

(1)冒漿、串漿。當(dāng)注漿壓力長時(shí)間低于正常值或地面出現(xiàn)冒漿、周圍樁孔串漿時(shí)，應(yīng)調(diào)整注漿頻率，注漿過程應(yīng)有間歇，間歇時(shí)間控制在30～60min，同時(shí)適當(dāng)調(diào)低水灰比。

(2)管口彎曲。部分注漿管口出現(xiàn)彎曲、壓扁等情況，現(xiàn)場將該部分鋸除并重新補(bǔ)焊完好的管口。另有部分管口被澆灌入樁體超澆部位，現(xiàn)場使用小型破碎機(jī)械將超澆部位的管口找出并重復(fù)上面操作。

4 結(jié)果與分析

4.1 不同入巖深度的樁承載力

樁基施工前在3棟廠房之間布設(shè)了六根樁徑為800mm的試驗(yàn)樁，每3根為1組，共分2組，分別按入巖2m及3.5m施工，均不進(jìn)行后注漿，成樁后28d進(jìn)行靜載荷試驗(yàn)。從每組試驗(yàn)樁中各抽取1根代表樁(S1-1及S2-1)進(jìn)行靜載荷實(shí)驗(yàn)對比，2根試驗(yàn)樁的Q-S曲線分別如圖1和圖2所示。其中試驗(yàn)樁S1-1最大加載量為7000 kN， 最大位移量為 62.60 mm，最大回彈量為 0.00 mm，回彈率為0.00%；試驗(yàn)樁S2-1最大加載量為7000 kN， 最大位移量為35.60 mm，最大回彈量為24.04 mm，回彈率為67.53%。

試驗(yàn)樁S1-1數(shù)據(jù)顯示，其最后一級載荷施加后沉降無法穩(wěn)定，該樁的極限承載力僅能勉強(qiáng)判定為6300KN；試驗(yàn)樁S2-1數(shù)據(jù)顯示，加載與卸荷均已完成，極限承載力能夠達(dá)到7000KN，但沉降量達(dá)到35.60mm已接近極限。原因分析如下：① 由于持力層巖層為極軟巖，入巖深度不足會降低樁端承載力。② 樁孔施工采用泥漿護(hù)壁，成樁后未進(jìn)行后注漿施工，導(dǎo)致樁承載力無法完全發(fā)揮，沉降量大。

根據(jù)試驗(yàn)樁的數(shù)據(jù)分析，后期工程設(shè)計(jì)中將入巖深度調(diào)整為4.5m，并在成樁后進(jìn)行樁端后注漿處理。工程樁中留置了1根樁不進(jìn)行后注漿施工，留待檢測后進(jìn)行數(shù)據(jù)對照。

工程樁施工前為降低施工難度并保證施工質(zhì)量，在施工區(qū)域四周進(jìn)行了管井降水，使樁孔施工時(shí)能夠達(dá)到干成孔作業(yè)要求。

圖1 試驗(yàn)樁S1-1 Q-S曲線

圖2 試驗(yàn)樁S2-1 Q-S曲線

4.2 相同入巖深度不同施工工藝的樁承載力

未進(jìn)行后注漿處理的工程樁G1與隨機(jī)抽取1根完成了后注漿處理的工程樁G2進(jìn)行了承載力對比，兩根樁的Q-S曲線分別如下圖3和圖4所示。其中工程樁G1最大加載量為 7000 kN，最大位移量為 26.23 mm，最大回彈量為16.03 mm， 回彈率為 61.11%；工程樁G2最大加載量為7000 kN ，最大位移量為8.53 mm，最大回彈量為4.88 mm， 回彈率為57.21%。

圖3 工程樁G1 Q-S曲線

圖4 工程樁G2 Q-S曲線

工程樁G1與G2均完成了加載與卸荷過程，樁端極限承載力均能夠達(dá)到7000kN。工程樁G1的最大累計(jì)沉降量達(dá)到26.23mm，工程樁G2的最大累計(jì)沉降量達(dá)到8.53mm。

增加了入巖深度并采用干成孔作業(yè)后，工程樁的極限承載力均能夠達(dá)到設(shè)計(jì)極限承載力，但是否采用后注漿工藝進(jìn)行樁身處理會直接影響到樁基之后的沉降量。

5 結(jié)束語

鉆孔灌注樁在極軟巖地區(qū)施工時(shí)應(yīng)確定好其入巖深度。考慮對樁身進(jìn)行處理，確保樁基承載力充分發(fā)揮降低樁基沉降量,此次施工中采用自創(chuàng)注漿設(shè)備，實(shí)用性強(qiáng)，可在今后的樁基工程施工中推廣使用。