樁端后注漿技術在八里灣泵站樞紐工程中的應用

張國菁　倪怡玲

摘要：根據實際工程經驗，對南水北調東線一期工程八里灣泵站副廠房、安裝間基礎鉆孔灌注樁樁端后注漿工藝進行了介紹，對該樁型的受力特性、單樁承載力等問題進行了分析、探討。工程試驗結果表明： 后注漿鉆孔灌注樁是一種單樁承載力比較高的樁型， 適用于比較復雜的地質條件。對于在水利工程中大量應用的灌注樁單樁承載力的提高，減小樁長，有一定的參考價值。

關鍵詞：樁端后注漿技術；承載力；經濟效益分析

前言：

鉆孔灌注樁以其低噪音、對周圍環境影響較小、無擠土效應等特點，在水利工程中被廣泛應用。但其在施工中形成孔底沉渣不易清除而影響樁端阻力發揮及側壁因泥漿護壁形成泥皮而影響樁周阻力發揮。鉆孔灌注樁的后注漿技術是成樁時在樁底或樁側預置注漿管路和注漿裝置，待樁身達到一定強度后，通過注漿管路，利用高壓注漿泵壓注以水泥為主劑的漿液，對孔底沉渣和樁側泥皮進行固化，從而消除傳統灌注樁施工工藝固有缺陷，達到提高樁的承載力、減少沉降量先進的技術方法。

1、工程概況

八里灣泵站副廠房布置在主泵房東側，長33.7m，寬23.18m，地面高程46.40m（室外高程46.10m）。副廠房上部為框架結構，下部為樁筏基礎，灌注樁89根，樁徑0.8m。

安裝間布置在主泵房西側，長12.7m，寬29.3m，地上、下各一層。安裝間上部為排架結構，下部為樁筏基礎，灌注樁45棵，樁徑0.8m。

原考慮用普通鉆孔灌注樁，根據樁基承載力的要求，安裝間樁頂原高程為28.8m， 底高程為-1.8m。副廠房高、低樁頂高程分別為38.85 m 、27.32 m，底高程均為-1.8m。

根據地質勘察資料，灌注樁樁底均穿過第⑧層細沙、中粗砂承壓水層，穿過第⑨層重粉質壤土層，樁底高程在第⑩層中粗砂層上，該層具有強透水性、承壓性，并與東平湖水貫通性良好，若進行樁基鉆孔，一旦承壓水突破覆蓋層，基底細砂就會隨涌水流失，形成管涌，在基坑僅與東平湖水庫一堤之隔情況下，其后果十分嚴重，最后確定樁端后注漿技術，提高側阻和端阻，提高樁的承載力、減少沉降量。本工程基礎采用后注漿鉆孔灌注樁，樁端均埋設樁端注漿裝置，并進行樁端后注漿。樁端持力層為重粉質壤土層，根據樁基規范估算單樁豎向承載力特征值為2000KN，單樁抗壓極限承載力標準值為4000KN，樁的入土深度應按巖土工程勘察報告揭示的持力層深度及最終壓樁力雙控。

2、樁端后注漿技術

樁端后注漿技術，其技術原理是在鉆孔灌注樁樁身混凝土達到預定強度后，采用高壓注漿泵通過預埋在樁身的注漿管向樁端地層均勻地注入能固化的水泥漿液，形成強度較高的混凝土；隨著注漿量的增加，水泥漿液不斷向松軟的樁端持力層中滲透，增加了樁端的承壓面積，改變其物理化學力學性能及樁與地基之間的邊界條件，提高了樁端土體的承載力，從而大幅度提高了單樁承載力。因此，對其在實踐中的推廣應用及效果分析具有較強的現實意義。

2.1后注漿操作工序

按設計水灰比拌制水泥漿液→水泥漿經過濾至儲漿桶→注漿泵、漿管、活接頭與樁身壓漿管連接→打開排氣閥并開泵放氣→關閉排氣閥、先試壓清水，待注漿管道通暢后再壓注水泥漿液。

2.2注漿管埋設

注漿管隨鋼筋籠一起沉入鉆孔直至孔底，注漿管固定于鋼筋籠對稱的內側，管徑根據設計要求選用。為防止鋼管在安裝過程中發生扭曲，應與鋼筋籠加勁箍和螺旋箍筋連接牢固。壓漿器用膠帶密封，以防止樁身混凝土水泥漿液堵塞注漿管。

2.3水泥漿配制

選用42.5R普通硅酸鹽水泥，制成水灰比（重量比）為0.5：1的水泥漿液，在攪拌罐中先放入固定數量清水，再加入固定量水泥充分攪拌后過濾漿液。

2.4注漿設備和材料

本工程注漿用的主要設備為BW-150型注漿泵、灰漿攪拌機、儲漿罐等，材料有水泥、注漿管、高壓膠管、閥門及堵頭等。

2.5注漿時間及注漿力

注漿施工宜在成樁后7天進行。注漿時間應根據樁身砼的初凝與終凝時間確定，在樁端注漿過程中，注漿壓力和注漿量是變化的。合理的確定和控制其變化對提高樁端注漿效果十分重要。若注漿過程中壓力突然急劇下降，表明發生冒漿或漏漿現象，應采取間歇灌漿措施以確保樁端注漿效果。若注漿過程中壓力突然急劇上升，表明可能發生了堵管現象，應從另外一管壓漿到設計壓漿量，如果兩管堵塞，則應采取小鉆機打小孔并補壓漿的辦法來處理。

注漿時應根據樁端持力層的巖土性狀和沉渣量等因素，事先計算所需注漿量。設計上要求每根樁注漿量為1.5t水泥，或終止注漿壓力達到5 MPa。

3、后注漿相關試驗成果

3.1本次試樁相關檢查內容包括：成孔質量檢測（孔徑曲線、孔底沉渣、泥漿比重、充盈系數）、靜載試驗，樁身砼質量檢測（低壓變、超聲波和檢測鉆孔取芯）及注漿效果檢測（樁端土體取芯）等。

3.2成孔質量檢測，檢測單位需對三根樁試樁，試樁進行成孔曲線、孔底沉渣、泥漿比重、充盈系數的測試。

3.3靜荷載試驗。承壓荷載試驗試樁共三根，載荷試驗設備的加載能力不得小于預估加載值的要求。

3.4單樁抗壓荷載試驗加載采用慢速維持荷載法并按《建筑樁基技術規范》（JGJ94-2008），《建筑樁基檢測技術規范》（JGJ106-2003）執行。

3.5在試樁內埋設測試元件，測出注漿前后沿整個試樁的摩阻力分布和變形情況。

3.6樁身砼質量檢測，所有試樁均進行低壓變和超聲波檢測，以檢驗樁身砼質量，并給出樁的質量鑒定報告，動測報告應包括波形曲線、質量評價、缺損程度以及所在部位。試樁應在砼澆筑完成后四周且樁身達到設計強度后方可進行測試。

3.7試樁時先按計算試樁荷載和相關規范要求步驟加載，卸載完成后，得出相關數據。（根據樁基規范估算單樁豎向承載力特征值為2000KN，單樁抗壓極限承載力標準值為4000KN）。

4、經濟效益分析（與普通灌注樁相比較）

原設計鉆孔灌注樁樁徑0.8m，樁底高程為-1.8 m，通過采用后注漿施工工藝，現樁底高程變為6 m，每個樁減少樁長7.8m，整個工程共134棵樁，總減少長度1045.2 m，減少鋼筋砼量525.11 m3，合同綜合單價為1723.83元/ m3，節省投資90.52萬元。

該項目原合同造價為272.48萬元，通過與原合同造價比較，采用后注漿鉆孔灌注樁較普通鉆孔灌注樁的費用節約33.2%。

同時由于灌注樁總樁長減少了1045.2 m，工期縮短了26天。

5、結論

5.1樁端后注漿灌注樁技術，可提高樁側摩阻力，減少建筑物沉降量，消除泥漿護壁灌注樁的固有缺陷，從而大幅度地提高單樁承載力。實踐證明，樁端后注漿灌注樁在提高樁基綜合承載力和減少沉降量方面不失為一種經濟合理，技術先進的方法。

5.2施工中合理掌握運用后注漿技術對提高單樁承載力效果十分必要，而這完全依賴于現場管理人員的經驗。針對容易發生的問題，應該嚴格管理，按照規范標準操作，避免出現質量事故。

5.3通過本文實例證明，采用樁端后注漿技術，可以減少樁長，降低工程造價、節約投資、縮短工期。

參考文獻：

[1]JGJ94-2008，建筑樁基技術規范；

[2]JGJ106-2003建筑樁基檢測技術規范；

[作者簡介]

張國菁，男，1974年10月，工程師，結構設計。