鉆孔灌注樁后壓漿法地基加固施工技術的研究

向軍軍

摘 要：隨著我國經濟的發展以及城市化進程的加快，各類工程的建設規模越來越大，對地基承載力的要求也越來越高。為了滿足需求，多采用灌注樁基礎，且要求其持力層是較為完成的巖石層。向鉆孔灌注樁的樁身預留管道中壓入水泥漿稱為后壓漿技術，該技術有效提升了單樁的承載力，降低了樁基沉降量。因此，鉆孔灌注樁后壓漿技術在地基基礎加固方面得到了廣泛青睞?；诖?，本文將結合某工程，分析了后壓漿施工原理以及技術的優勢，對后壓漿施工工藝進行分析，并分析施工過程中幾種常見的情況，希望能夠為業界提供參考。

關鍵詞：鉆孔灌注樁;后壓漿法;地基加固;施工技術

鉆孔灌注樁成樁的過程中很容易出現樁底沉渣、樁側土體受干擾較大等情況，影響了單樁的承載力以及樁基沉降的效果。使用后壓漿技術，可以對樁身外側的泥皮、樁端的沉渣等進行有效固化，從而提升了單樁的承載力，避免樁基過度沉降，彌補并改善了原有灌注樁的弊端，對地基進行有效加固。因此，需要明確掌握后壓漿施工的原理及技術優勢，并掌握后壓漿施工技術的工藝及要點，了解施工過程中可能出現的情況，這樣才能夠合理使用后壓漿法來對地基進行加固，為整個建筑的穩定性提供保障。

1 工程概況

某高架橋快速通道，路段全長8.0km，共有樁基533根，在這些樁基中，1.5m樁徑工470根，1.8m樁徑共40根，2.0m樁徑共12根，樁長30-70m。在本工程中，采用樁側、樁端共同注漿的復合式后壓漿技術來提升樁基礎的穩固性，提高灌注樁的豎向承載力，消除了樁底的沉渣，同時也有效減少了沉降。在工程施工完成后，灌注樁以及樁底的土層粘結力得到了大幅度提升，節省了部分工程成本，并縮短了工期，且產生的加固和支撐效果較好。

2 后壓漿施工原理及技術優勢

2.1 后壓漿施工原理

后壓漿方法主要是利用氣壓、液壓等方式通過注漿泵來將漿液諸如到灌注樁底部的地基土層中，并在土層中逐漸滲透到縫隙中，將不密實的土層擠壓密實，排出土層裂縫中的空氣、水分等，從而有效提升地基土層的堅固程度。后壓漿施工技術可以分為壓密灌漿、滲入性灌漿、劈裂灌漿、電動化學灌漿等。其中，壓密灌漿主要是指在鉆孔中灌入高濃度的漿液，注漿點的土體壓實，此時注漿管附近會有漿泡形成，當形成一定大小的時候，會起到一定的上抬作用，將下沉的樁基向上抬起，達到合理的范圍。該方式技術通常在軟土地基中能夠起到較好的效果。

滲入性灌漿主要是指當壓力較小的情況下，漿液克服各種阻力進入到土體的空隙中，與土體的骨架發生固化反應，進而起到加固的效果。在此過程中，漿液基本上不會對土層的結構產生影響或是造成破壞。該方法通常在砂性土較常使用。

劈裂灌漿主要是指當注漿的壓力較大的情況下，漿液的注入會對原來土體產生一定的破壞，導致其縫隙擴張進而形成新的裂縫。雖然形成了新的裂縫，但是可灌性也隨之增強。在整個劈入的過程中，漿液會從土地強度較差的部分劈入，然后向強度較高的部分蔓延，整個過程形成了堅硬的混凝土骨架，從而達到加固的效果。

電動化學灌漿法主要是指將金屬電極插在粘性土中，接通電源的時候土中會產生電滲、電泳以及離子交換等作用，降低通電區含水量的同時也促進灌漿通道的進一步形成。

除了電動化學灌漿之外，在注漿的過程中通常會同時產生劈裂、滲透以及壓密的現象，不分主次。

2.2 后壓漿技術優勢

后壓漿技術有著一定的優勢，其主要適用于人工填土、砂土、粉土等地基中，其目的在于防滲、堵漏、加固、糾正建筑物傾斜、避免建筑物過度下沉等。在該技術應用的過程中，其優勢主要表現在：沉渣在漿液的固化作用下轉變為中低強度的混凝土，樁基表面的泥皮固化，有效提升了阻力。樁底以及樁側是粗粒土的時候，水泥漿滲入過程中的膠結效應，能夠顯著提升整體強度。樁底以及樁側是細粒土的時候，劈裂注入水泥漿會形成強度較高、剛度較高的網狀加筋復合土，起到良好的加固作用。注漿后在樁底形成擴大頭，樁基表面形成了緊固于樁體的厚水泥結石層，進而起到了較好的擴底擴徑效果，提升了加固的效果。由此可見，無論使用哪種后壓漿施工處理技術，都會起到良好的加固效果。

2.3 注漿材料優勢

漿液配置的過程中，主要材料包括以下內容：對于粒狀漿液（懸液）來說，可以分為不穩定粒狀材料（包括水泥漿、水泥砂漿）和穩定粒狀材料（包括粘土、水泥粘土）等。對于化學漿液（真溶液）來說，可以分為無機漿液（主要為硅酸鹽）和有機漿液（包括環氧樹脂、聚氨酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺等）。不同的材料有著不同的特點和優勢，如：注漿過程中最為常見的材料是普通硅酸鹽水泥形成的單液水泥漿，該類型的材料來源非常廣泛，成本較低，施工工藝簡單，具有較高的強度和較好的抗滲性能，在現如今乃至今后相當長的一段時間內依然會得到廣泛應用。此外，水泥粘土漿也是鉆孔灌注樁中常見的材料，具有成本較低、抗滲性較高、結石率較高、材料來源廣泛且價格低廉、操作工藝簡單、無污染等優點。水泥水玻璃漿液的價格較為低廉且來源豐富，結石率可以達到100%，抗壓強度較高，無毒害，凝膠時間較短。環氧樹脂漿液具有較高的強度、收縮性較小、化學性質較為穩定、粘結力較強等優點。

3 后壓漿施工工藝要點

在地基加固的過程中，必須要掌握后壓漿施工工藝，如圖，這樣才能夠保證地基加固的合理性。

3.1 鉆孔灌注樁壓漿管的制作

在壓漿管的制作過程中，需要根據灌注樁的孔深來制作相應長度的長節焊管、短節焊管，并且在焊管的兩端進行車絲，控制好車絲的質量，并將其長度控制在5cm左右為宜，將車絲段纏繞幾圈，通常為5圈，再用管鉗將直筒安裝好，避免壓漿管道脫離或是密封性不高而導致水泥漿漏漿的情況出現。需要注意的是，如果存在滑絲現象或是不符合相關要求，那么就要將其切掉，重新進行車絲。當焊管質量和數量達到要求和相關標準的時候，需要與鋼筋籠同時下到鉆孔內，用絲扣連接注漿管，并保證下端射漿管進入持力層約為20cm。與此同時，為了保證注漿管能夠順利下入持力層中，在其下部的扁平狀沉淀管應當要進行密封焊接，并采取相應的措施來避免注漿管堵塞。

3.2 鉆孔灌注樁壓漿管的安設

上述工程中的壓漿管道安裝主要采取兩種方式，一種是樁底注漿，另一種是樁側注漿。對于樁底注漿來說，其主要采用聲測管來作為注漿管進行應用，在鋼筋籠內側綁扎聲測管，并隨著鋼筋籠一同下入到鉆孔底。對于樁徑為1.5m的灌注樁來說，可以設置3根聲測管使其呈現出等邊三角形的狀態;對于1.8m和2.0m的灌注樁來說，可以設置4根聲測管使其呈現出十字交叉的狀態。在通常情況下，聲測管的直徑以及壁厚需要滿足實際需求，多數為鋼管，保持頂端比地面高出50cm左右，并用堵頭進行封死，避免泥漿進入到其中而產生負面影響。作為非注漿管的聲測管來說，其底部應當用鋼板封死，并將注漿噴頭管（本工程使用的是柔性高壓塑料管）繞灌注樁樁身進行環形跑步，選擇合適的間隔，并在外面包裹透明膠布進行密封。

對于樁側注漿來說，需要以樁長為標準來進行劃分，≧45cm需要設置3道側注漿閥，<45cm則設置2道側注漿閥就可以，并保證位置合理。在本工程中，其位置排布如下：最下面的側注漿閥距離樁底在12-18cm的范圍內，最上面的側注漿閥距離樁頂在8-15cm的范圍內，同時保證每道注漿閥的豎向間距合理，并對應1根注漿管。

3.3 水泥漿的配制

水泥漿的配制對鉆孔灌注樁的整體穩固性和承載力有著直接關系，通常要根據工程的實際需求來對其進行合理配比。在本工程中，注漿漿液為純水泥漿，在進行水泥漿配比的過程中，按照水灰比為0.55-0.60進行有效控制，使用普通硅酸鹽水泥，同時保證水泥的質量，不存在結塊的情況。在水泥漿攪拌的過程中，合理控制攪拌的時間，通常不少于2min，攪拌完成后，將漿液通過3mm*3mm的過濾網進行過濾，將過濾后的漿液注入到貯漿筒內，同時不斷攪拌，促使水泥漿液更加均勻，滿足實際需求。

3.4 注漿壓力的控制要求

在后壓漿施工工藝中，對注漿的壓力進行合理控制，一方面要滿足設計的要求，另一方面也降低壓力對注漿效果的負面影響。通常，樁側和樁底的壓力存在著部分差距，需要的壓力范圍之間也有著一定的區別，在樁側的壓力范圍通常在2-2.5MPa，樁底的壓力范圍通常在2-4MPa，且當壓力已經達到了設定值的時候，需持續一段時間，至少5min。在控制壓力的過程中，除了考慮到壓力和時間，還需要考慮到管理系統導致的壓力損失，為有效面對這類問題，可以將注漿泵、注漿孔口之間的距離設置短一些，保證小于30m即可，同時避免彎折的情況產生。

3.5 泥漿壓入

通常情況下，當注漿完成約5d開始壓漿，其順序通常是先對邊緣進行壓漿然后逐漸向中心部位進行壓漿，并保持中心部位間隔壓漿的基本原則。在注漿管的上部，需要安裝壓力表并事先壓入適量清水，對注漿管進行適當的清洗，保持其內部干凈，然后對水泥漿進行壓漿作業。在此過程匯總，當注漿壓力增加到初始壓力3倍的時候，或是水泥漿用量為設計用量的80%以上的時候，必須要停止壓漿工作。對于不同的地質條件，注漿的時間和壓力設計也不盡相同，因此，必須要在注漿作業之前進行注漿試驗來確定時間和壓力。在壓漿后，需要用清水來清洗注漿管，一方面是將其內部殘留的漿液清洗掉，另一方面是通過注入的清水來判斷水泥漿也是否已經充分壓入到土體內。當水泥壓漿作業完成后，需要對注漿管進行適當封堵，避免發生漿液擾動、漿液流失的情況。

3.6 后壓漿施工中的注意事項

在后壓漿施工的過程中，一些事項是必須要受到重視的。在注漿管加工的過程中，需要逐根檢查管的質量，避免管子出現裂縫或是破損，同時也避免管子內部有雜物而影響了后續的注漿效果。在埋設的過程中，需要避免壓漿管堵塞和損壞。在壓漿作業之前，需要檢查設備是否正常運轉、檢查水泥漿液的粘稠度、檢查初凝和終凝時間等。在施工的過程中需要詳細做好相關記錄，包括注漿的時間、壓力、以及注漿量等指標。

4 幾種施工過程中常見的情況分析

在壓漿施工的過程中，經常會出現一些情況，不同的情況代表著不同的問題，相關人員必須要對這些情況加以掌握，以便更加合理地進行后壓漿施工，為地基基礎加固提供保障。

4.1 壓漿過程中幾種常見的壓力變化情況

第一，當壓力逐漸上升但是達不到設計的壓力值的時候，可能是由于漿液在土體中形成了脈狀劈裂滲透的情況導致的，或者是由于漿液的濃度過低、膠凝時間過長、漿液溢出等情況導致的。第二，當壓漿工作開始后，壓力不上升反而開始下降，可能是漿液溢出導致的。第三，當壓漿工作開始后，壓力先上升然后突然下降，可能是漿液溢出或是漿液注入速度過快擾動了周圍的土體而導致的。第四，當壓力有規律上升且達到設計的壓力值，壓漿速度的變化沒有明顯變化，這說明壓漿作業已經成功。第五，當壓力上升一段時間后下降，然后又再度上升，且達到設計的壓力值，這種情況也代表著注漿成功。

4.2 壓漿施工中出現的各種問題

第一，如果噴頭在任何壓力下都無法打開，那么說明噴頭已經損壞，不能夠繼續增加壓力，需要采取其他管中補足壓漿數量的方法來進行處理。第二，在壓漿的過程中水泥漿經常會沿著樁側冒出，此時需要用清水沖洗壓漿管，并重新進行壓漿等待水泥終凝固化。第三，如果在壓漿的過程中出現了串孔的現象，可以采取分片開塞、分片注漿的方式來進行補救。第四，二次注漿的效果要更好，因此，在二次注漿的過程中可以適當提高漿液材料的水灰比，并保證注漿量的合理性，約為第一次樁的25%-30%。第五，注漿的效果通常會受到漿液濃度的影響，稀漿具備較好的流動性，因此，在注漿的過程中需要先進行稀漿的灌注，使其能夠填滿土層中較細的裂縫，然后再注入濃度較高的漿液，用以填充較大的裂縫，達到較好的加固效果。

4.3 注漿失敗及其處理方式

在注漿的過程中，由于施工不當或是其他因素導致的注漿失敗問題，需要采取正確的方式予以解決。對于樁側注漿的失敗，需要重新設置注漿孔，并進行重新注漿，并保證注漿量、注漿壓力等超出設計值的30%-50%。對于樁端注漿失敗的情況，可以使用抽芯法埋設注漿花管來進行漿液補充。

5 結語

綜上所述，在本工程中使用鉆孔灌注樁后壓漿技術來進行地基的加固，有效提升了地基的穩固性和承載力。因此，在其他工程施工的過程中，也可以對其進行適當借鑒，相關人員必須要明確鉆孔灌注樁后壓漿技術的種類和技術優勢，并明確材料的優勢以及施工的要點，進而通過后壓漿技術來對地基基礎進行加固。同時，在使用該技術的過程中需要掌握施工過程中可能出現的各種情況，并采取適當的措施來解決各種問題，以此來提升后壓漿技術的使用效果，為工程的質量提供保障。

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