鉆孔灌注樁樁底后壓漿應用與分析
發布時間：2010-01-14 共1頁
隨著我國城市建筑的不斷發展，對樁基礎的承載力提出了更高的要求。一般方法是加加深樁身，然而這將提高單樁的成本和施工難度。同時由于鉆孔灌注樁施工工藝本身存在樁的缺陷，尤其是灌注樁樁底存在的沉渣很程度上影響著樁的承載力。灌注樁后壓漿技術很好地解決鉆孔灌注樁施工工藝本身存在著樁的缺陷，并提高了樁的承載力
灌注樁后壓漿技術是土體加固技術與樁工技術的有機結合。要點是在樁身砼達到預定強度后，用注漿泵將水泥漿或水泥與其他材料的混合漿液，通過預置于樁身中的管路壓入樁周或樁端土層中，樁周（身）壓漿會使樁土間界面的幾何和力學條件得以改善，樁端壓漿將使樁底沉渣、施工樁孔時樁端受到擾動的持力層得到有效的加固或壓密，進而提高樁的承載力。在上海河濱圍城工程的施工中，我們采用灌注樁后壓漿技術并取得了很好的效果。
一、樁端后注漿施工工藝分類
目前可歸納為兩類。一類是在樁底預置柔性注漿腔（囊），通過樁內預置的導管向腔中壓入水泥漿形成擴頭，并擠壓加密周圍土體，簡稱樁底封閉式后注漿法。另一類是在樁底由預置管式單向閥與內導管組成后壓漿裝置，簡稱開式后壓漿工法。上海河濱圍城工程采用的是開式后壓漿工法。
二、樁端后注漿方法技術
當樁沉入土層后，由于地層和施工工藝等因素造成的樁底沉渣，是屬于高壓縮性、低強度的流塑型沉淀物。采用開式樁底注漿工法，將配制好的水泥漿往高壓漿泵加壓，沿事先預埋于鋼筋籠上的注漿管，使水泥漿在高壓力作用下沖擊導管底部的單向閥，水泥漿將滲入或劈裂注入樁底部一定范圍的疏松土層中，固化沉渣。而且通過滲透注漿（粗粒土）或劈裂注漿（細粒土）作為對樁底一定范圍的土體相應的加固，同時有一部分水泥漿沿軟弱樁土界面上擴至樁底以上的樁側部（一般可高達10～20米）。
三、河濱圍城樁基試樁實例
在上海河濱圍城樁基后壓漿試樁（完成試樁3根），試樁樁長48米，設計樁徑0.8米，混凝土強度等級為C30，采用樁底預置管式單向閥與內導管組成后壓漿工藝，故鋼筋籠采用通長配置。采用兩對半鍍鋅鋼管，漿泵壓力1～2MPa，水灰比為0.6：1，并配以少量的膨脹劑，每根樁的水泥用量約1000～1500公斤。
1、水泥漿體當水灰比小于0.8特別是達到0.5～0.6時，水泥漿體是塑性體而非牛頓體，在小管徑管內流動時較困難，需要克服較阻力，要求加供漿泵壓。雖然壓力易于流動，但會使漿液在漿管出口及滲入膠腔中的流動狀態和條件出現變化，如紊流等，這將不利于滲入注漿與壓密擴腔作業。因此，國內外許多注漿工法都建議，對水灰比小于0.6的漿液注漿時，注漿管徑不小于30毫米。河濱圍城樁基后壓漿試樁注漿管徑為30毫米。再者，為增加漿液的流動性，加入適量的木鈣等減水劑是可行的。同時加入少量的漿液懸浮穩定劑。漿液結石率一般為85-88%，平均為86%，在腔內充填粒料設計合理，漿液中加必要的防止失水收縮的微膨脹劑，會取得更好的注漿結石效果。
2、注漿用水泥材料宜選用PO型普通硅酸鹽水泥，而不宜選用PS型礦渣水泥，后者早期強度低，干縮性，且抗碳化能力差。
四、承載性能測試及機制分析
1、首先應了解灌注樁本身的完整性，可采用注漿管在注漿前1～2天對樁進行超聲波測試，判斷樁自身是否存在離析、夾泥、斷樁等嚴重缺陷，最終了解、判斷其樁身的完整性；若樁本身存在缺陷，即使注漿再多也無法達到提高承載力的目的。
2、用底應變反射波測試，可以了解樁身完整性，同時了解樁底的沉渣情況。在實測中當樁底的沉渣多時，動測波形中可明顯見到樁底反射，注漿后再進行動測時，樁底反射已基本見不到，說明在樁底注漿后，由于樁底沉渣中的孔隙部分被漿液所充填，散粒被膠結，土體強度和變形模量幅度地提高，其ρ和V均與混凝土樁相接近，反射系數較小，動測波形圖中反射曲線趨近于零。
3、通過對試樁的靜載試驗（分注漿前和注漿后兩次進行），實測Q-S曲線，注漿前、后，樁的沉降及極限承載力均有明顯改善。
五、結論
1、采用后壓漿工法對提高基樁豎向承載力的效果是顯著的。提高幅度與采用的工藝參數、方法、持力地層條件及樁的長度（入土深度）等因素有關。
2、由于樁端持力層的壓力注漿，在樁底和樁周形成砂卵石土漿倉，并與樁身端部膠結成整體，可視為改變樁型形成了擴底樁，因此，注漿后提高了樁土的承載能力，增強了樁端持力層的剛度，使得單樁承載力從注漿前到注漿后其增幅值超過20%，同時擴了樁端土和樁周土的剛度比Ep/Es，調整了樁體荷載的傳遞量，使Qpu/Qu值由注漿前的20%左右調整為注漿后的50%左右，而Qsu/Qu則由注漿前的80%左右降到注漿后的50%左右，從而極地增加了樁的抗荷載能力。
3、注漿后減少了樁底的沉降量，試樁在注漿前當荷載增至7200kN時，樁頂沉降僅為8.77毫米。同樣荷載下，樁頂沉降僅為8.77毫米，由此可見樁底注漿在很程度上改善了樁的沉降指標。
?。◣r土）
灌注樁后壓漿技術是土體加固技術與樁工技術的有機結合。要點是在樁身砼達到預定強度后，用注漿泵將水泥漿或水泥與其他材料的混合漿液，通過預置于樁身中的管路壓入樁周或樁端土層中，樁周（身）壓漿會使樁土間界面的幾何和力學條件得以改善，樁端壓漿將使樁底沉渣、施工樁孔時樁端受到擾動的持力層得到有效的加固或壓密，進而提高樁的承載力。在上海河濱圍城工程的施工中，我們采用灌注樁后壓漿技術并取得了很好的效果。
一、樁端后注漿施工工藝分類
目前可歸納為兩類。一類是在樁底預置柔性注漿腔（囊），通過樁內預置的導管向腔中壓入水泥漿形成擴頭，并擠壓加密周圍土體，簡稱樁底封閉式后注漿法。另一類是在樁底由預置管式單向閥與內導管組成后壓漿裝置，簡稱開式后壓漿工法。上海河濱圍城工程采用的是開式后壓漿工法。
二、樁端后注漿方法技術
當樁沉入土層后，由于地層和施工工藝等因素造成的樁底沉渣，是屬于高壓縮性、低強度的流塑型沉淀物。采用開式樁底注漿工法，將配制好的水泥漿往高壓漿泵加壓，沿事先預埋于鋼筋籠上的注漿管，使水泥漿在高壓力作用下沖擊導管底部的單向閥，水泥漿將滲入或劈裂注入樁底部一定范圍的疏松土層中，固化沉渣。而且通過滲透注漿（粗粒土）或劈裂注漿（細粒土）作為對樁底一定范圍的土體相應的加固，同時有一部分水泥漿沿軟弱樁土界面上擴至樁底以上的樁側部（一般可高達10～20米）。
三、河濱圍城樁基試樁實例
在上海河濱圍城樁基后壓漿試樁（完成試樁3根），試樁樁長48米，設計樁徑0.8米，混凝土強度等級為C30，采用樁底預置管式單向閥與內導管組成后壓漿工藝，故鋼筋籠采用通長配置。采用兩對半鍍鋅鋼管，漿泵壓力1～2MPa，水灰比為0.6：1，并配以少量的膨脹劑，每根樁的水泥用量約1000～1500公斤。
1、水泥漿體當水灰比小于0.8特別是達到0.5～0.6時，水泥漿體是塑性體而非牛頓體，在小管徑管內流動時較困難，需要克服較阻力，要求加供漿泵壓。雖然壓力易于流動，但會使漿液在漿管出口及滲入膠腔中的流動狀態和條件出現變化，如紊流等，這將不利于滲入注漿與壓密擴腔作業。因此，國內外許多注漿工法都建議，對水灰比小于0.6的漿液注漿時，注漿管徑不小于30毫米。河濱圍城樁基后壓漿試樁注漿管徑為30毫米。再者，為增加漿液的流動性，加入適量的木鈣等減水劑是可行的。同時加入少量的漿液懸浮穩定劑。漿液結石率一般為85-88%，平均為86%，在腔內充填粒料設計合理，漿液中加必要的防止失水收縮的微膨脹劑，會取得更好的注漿結石效果。
2、注漿用水泥材料宜選用PO型普通硅酸鹽水泥，而不宜選用PS型礦渣水泥，后者早期強度低，干縮性，且抗碳化能力差。
四、承載性能測試及機制分析
1、首先應了解灌注樁本身的完整性，可采用注漿管在注漿前1～2天對樁進行超聲波測試，判斷樁自身是否存在離析、夾泥、斷樁等嚴重缺陷，最終了解、判斷其樁身的完整性；若樁本身存在缺陷，即使注漿再多也無法達到提高承載力的目的。
2、用底應變反射波測試，可以了解樁身完整性，同時了解樁底的沉渣情況。在實測中當樁底的沉渣多時，動測波形中可明顯見到樁底反射，注漿后再進行動測時，樁底反射已基本見不到，說明在樁底注漿后，由于樁底沉渣中的孔隙部分被漿液所充填，散粒被膠結，土體強度和變形模量幅度地提高，其ρ和V均與混凝土樁相接近，反射系數較小，動測波形圖中反射曲線趨近于零。
3、通過對試樁的靜載試驗（分注漿前和注漿后兩次進行），實測Q-S曲線，注漿前、后，樁的沉降及極限承載力均有明顯改善。
五、結論
1、采用后壓漿工法對提高基樁豎向承載力的效果是顯著的。提高幅度與采用的工藝參數、方法、持力地層條件及樁的長度（入土深度）等因素有關。
2、由于樁端持力層的壓力注漿，在樁底和樁周形成砂卵石土漿倉，并與樁身端部膠結成整體，可視為改變樁型形成了擴底樁，因此，注漿后提高了樁土的承載能力，增強了樁端持力層的剛度，使得單樁承載力從注漿前到注漿后其增幅值超過20%，同時擴了樁端土和樁周土的剛度比Ep/Es，調整了樁體荷載的傳遞量，使Qpu/Qu值由注漿前的20%左右調整為注漿后的50%左右，而Qsu/Qu則由注漿前的80%左右降到注漿后的50%左右，從而極地增加了樁的抗荷載能力。
3、注漿后減少了樁底的沉降量，試樁在注漿前當荷載增至7200kN時，樁頂沉降僅為8.77毫米。同樣荷載下，樁頂沉降僅為8.77毫米，由此可見樁底注漿在很程度上改善了樁的沉降指標。
?。◣r土）
