鉆孔灌注樁后壓漿施工工藝的研究論文
1 概述
目前，鉆孔灌注樁逐漸成為高大建筑物地基處理的常用方案，但鉆孔灌注樁受成樁機(jī)械、地基土質(zhì)、地下水位、管理水平、施工人員素質(zhì)等眾多因素影響，常容易造成樁身不完整、沉渣過厚、泥皮過厚等現(xiàn)象，造成降低端承承載及樁身摩阻力，從而影響樁基的承載力。本文提供一種后壓漿施工工藝，通過采取此工藝，固化樁底沉渣及樁側(cè)泥皮，補強(qiáng)樁身缺陷，從而提高樁基承載力。
2 鉆孔后壓漿工作原理
后壓漿工藝是通過預(yù)埋注漿管，待樁身完成達(dá)到一定強(qiáng)度后，注入水泥漿，補強(qiáng)樁身缺陷，以達(dá)到提高樁身完整性及固化樁身摩擦介質(zhì)、增大摩擦力的目的。
鉆孔灌注樁后壓漿技術(shù)是灌注樁成樁時在樁底和樁側(cè)預(yù)置壓漿管路和壓漿裝置，待樁身達(dá)到一定強(qiáng)度后通過壓漿管路利用高壓注漿泵壓注水泥漿，對孔底沉渣、樁側(cè)泥皮及樁周土體通過滲透、置換、劈裂等方式，經(jīng)過一系列的物理與化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行加強(qiáng)補強(qiáng)，從而消除傳統(tǒng)灌注施工工藝所固有的缺陷，以達(dá)到提高樁身完整性及固化樁身摩擦介質(zhì)、增大摩擦力的目的，是一種科學(xué)先進(jìn)的技術(shù)。
后壓漿分樁側(cè)后壓漿和樁底后壓漿兩種。
2.1 樁側(cè)壓漿提高承載力機(jī)理
(1)在樁側(cè)細(xì)粒土層中后壓漿時，壓漿壓力超過劈裂壓力，則土體產(chǎn)生水力劈裂，呈現(xiàn)劈裂加筋效應(yīng);充及固結(jié)作用，使樁側(cè)土孔隙率降低、密度增加，呈現(xiàn)滲透填充膠結(jié)效應(yīng)。上述兩種效應(yīng)，不僅使樁周土恢復(fù)原狀，而且提高了樁周土的強(qiáng)度;另外，泥漿脈結(jié)石體像樹的根、須一樣向樁側(cè)土深處延伸。
(2)在樁側(cè)后壓漿點處，由于漿液的擠壓作用，形成凸出的漿液包結(jié)石體。形成凸出的漿液包結(jié)石體。
(3)在樁側(cè)非壓漿點處形成一層泥漿殼，這層泥漿殼或單獨存在而固化，或與泥膜發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)面固化，它與原樁身砼組成的復(fù)合樁身，增大剪切滑動面，增加樁側(cè)面摩擦面積。
(4)漿液充填樁身砼與樁周土體的間隙，提高樁土間的粘接力，從而提高樁側(cè)摩阻力。
2.2 樁底后壓漿提高承載力機(jī)理
(1)由于樁底壓漿在樁下端形成擴(kuò)大頭，擠壓樁底土層及周圍土層，使其密實，增加了樁端及周圍土層的側(cè)向壓力，因而使樁的樁側(cè)摩阻力有所提高。
(2)在樁底壓降過程中，由于灌漿量及灌漿壓力的增加，部分漿液會竄入到樁周較軟弱的土層中，改善了樁土性質(zhì)，使樁周土的單位摩阻力提高。
(3)樁底后壓漿在壓密樁端虛土的同時，向上傳遞壓力，樁預(yù)向上位移，因而樁側(cè)摩阻力提高。
(4)樁底后壓漿使得樁側(cè)摩阻和樁端同時提高，因而能較大幅度地提高樁的承載力。
3 鉆孔后壓漿設(shè)計方案
(1)對樁徑800mm樁采用復(fù)式注漿法。樁端與樁側(cè)各對稱安裝2根注漿管。
(2)注漿位置：
�、贅抖俗{：注漿花管應(yīng)埋入終孔孔底下100~300mm。
�、跇秱�(cè)注漿：花管底具體位置由各區(qū)段工勘探孔及樁鉆進(jìn)時的返渣情況綜合判斷確定，選擇薄弱層注漿，同一建(構(gòu))筑物注漿位置宜相同。
�、圩{管的長度：由實際施工的孔深確定，其長度為實際孔深+0.6m。
�、茏{管采用DN20、δ=2.75mm的焊管，相鄰注漿管采用絲扣連接，并用14#鐵絲綁扎固定在鋼筋籠的外側(cè)。注漿管底端用絲堵封閉，距底端300mm長度范圍內(nèi)對稱均勻鉆12個?6mm的注漿孔，用膠帶及圖釘封孔。注漿管頂部應(yīng)高出砼面0.5m以上，且高出地面0.2~0.3m。管頂要用絲堵封閉且用不同顏色的膠帶纏繞，將樁底注漿管與樁側(cè)注漿管區(qū)分開來。
⑤ 注 漿 壓 力 ：樁 側(cè) 1.5~2.0MPa; 樁 側(cè) 2.0~2.5MPa。
�、拮{材料及注漿量：采用普通42.5級水泥，每根樁水泥用量可以根據(jù)實際情況確定，一般1~2t。初始壓漿時水灰比1∶1，體積為100L，余下水灰比為0.8∶1。
⑦成樁 2d 后開始注水打開通道。28d 內(nèi)進(jìn)行注漿。
�、嘧{順序：先樁側(cè)后樁底,二者時間間隔不小于2h。先外圍后中間。注漿點距未施工或者正在施工的樁的最小距離為15m。
�、峤K止注漿條件：采用注漿壓力與注漿量雙控，以注漿量控制為主，注漿壓力控制為輔。
4 鉆孔后壓漿施工方案
4.1 工藝流程
工壓漿工藝流程為：制作壓漿管→安裝壓漿管→檢查壓漿管質(zhì)量→灌注混凝土→打開壓漿管→配置水泥漿，樁側(cè)壓漿→配置水泥漿，樁底壓漿。
4.2 注漿管制作
4.2.1 注漿管材料
采用DN20壁厚2.75mm的焊管。
4.2.2 注漿管的制作
采用車絲機(jī)在焊管的二端車絲，每個車絲段的長度為50mm。車絲后應(yīng)用生膠帶纏繞，然后在一端安裝直通。安裝時應(yīng)用管鉗擰緊，防止在整個注漿管管道安裝過程中出現(xiàn)脫離或者是不密閉，導(dǎo)致漏漿現(xiàn)象的發(fā)生。同時根據(jù)實際孔深制作相應(yīng)的短節(jié)，短節(jié)的兩端按上述要求車絲。
4.2.3 注漿花管制作
距低端300mm內(nèi)對稱均鉆12個?6mm的孔，在每對孔的`斷面用膠帶纏擾3圈，然后將圖釘安放在孔的位置，再在圖釘?shù)耐鈧?cè)用高壓絕緣膠帶纏繞3~5圈。樁底注漿花管底口采用焊接方式將錐形絲堵焊牢密封。樁側(cè)注漿花管的底口采用相配套的外絲堵密封。
4.3 注漿管的安裝
4.3.1 注漿管位置及長度的確定
(1)樁底注漿管的底端應(yīng)埋設(shè)在沉渣及孔底原狀土中。
(2)樁側(cè)注漿管應(yīng)設(shè)置樁身薄弱土層。
(3)同一斷面上樁底注漿管與樁側(cè)注漿管應(yīng)對稱均布。
4.3.2 注漿管安裝
(1)二次清孔期間，應(yīng)將注漿管運到樁附近，并根據(jù)實際孔深按上述要求核算注漿管的長度，無誤后方可安裝。
(2)注漿管的安裝與鋼筋籠的安放同時進(jìn)行。樁底注漿管底部500mm處應(yīng)內(nèi)折15°~25°防止在注漿管下放過程中刮碰孔壁。
(3)注漿管與鋼筋籠的主筋采用 14#鐵絲綁扎固定。注漿管綁扎在鋼筋籠的外側(cè)。樁底注漿管的底部15m范圍內(nèi)每2m設(shè)一綁扎點，其余部位及樁側(cè)注漿管每4m設(shè)一綁扎點。
(4)相鄰上下節(jié)注漿管采用帶絲扣的直通連接，安裝時應(yīng)用管鉗擰緊，防止在整個注漿管管道安裝過程中出現(xiàn)脫離或者是不密實導(dǎo)致漏漿現(xiàn)象的發(fā)生。
(5)在鋼筋籠孔口搭接前，應(yīng)對壓漿管進(jìn)行注水，檢查其密封性。當(dāng)壓漿導(dǎo)管內(nèi)注滿清水后，水面能夠保持穩(wěn)定且不升降，證明密封完好。否則，提起鋼筋籠檢查漏水原因，滿足要求后方可下另一節(jié)籠，下籠時要徐徐放入，嚴(yán)禁用力墩下或者扭動。
(6)下籠結(jié)束后，在壓漿管上口擰上堵頭，以免雜物掉入壓漿管內(nèi)而使管路不暢。并用不同顏色的油漆將樁底注漿管與樁側(cè)注漿管區(qū)分開來，以免混淆。
4.4 注漿
4.4.1 注漿設(shè)備
(1)采用專用注漿泵，注漿額定壓力為10MPa。
(2)漿液攪拌機(jī)為與注漿泵相匹配的漿液攪拌機(jī)。
(3)水泥漿液的輸漿管應(yīng)采用高壓流體泵送軟管，額定壓力不小于20MPa。
4.4.2 注漿材料及注漿量
(1)采用普通硅酸鹽42.5級水泥，壓漿量應(yīng)由樁端、樁側(cè)土層類別、滲透性能、樁徑、樁長、承載力增幅要求、沉渣量有泥皮厚度等諸因素確定。在實際施工過程中，需要根據(jù)壓水試驗情況及壓漿過程中的反映適當(dāng)高速注入量，并通過對壓漿壓力、漿液濃度、壓漿方法諸因素的控制，將所需壓漿量控制在設(shè)計要求的范圍內(nèi)。一般漿液濃度和灌漿量大、灌漿壓力高、加固效果更好。
(2)初始壓漿時水灰比為1∶1，體積為200L，余下水灰比為0.8∶1。泵送流量控制在1.8m3/h左右。
(3)注漿應(yīng)對同一根樁的各注漿管依次實施等量注漿。
4.4.3 注漿壓力
樁側(cè)1.5~2.0MPa;樁端2.0~2.5MPa。
4.4.4 注漿時間
(1)成樁2d后開始注水打開通道并進(jìn)行壓水試驗。
(2)28d內(nèi)進(jìn)行注漿。初注時一般壓力較小，漿液亦由稀到稠。初注時要密切注意壓漿壓力、壓漿量和壓漿皮管的變化，并注意壓漿節(jié)奏。壓漿過早，將會因為樁體強(qiáng)度、樁側(cè)阻力過低而導(dǎo)致漿液溢出地面造成壓漿失敗;壓漿太晚，會因樁身泥皮硬化而影響向上泛漿擠入樁周體而導(dǎo)致漿液向遠(yuǎn)處流失達(dá)不到最佳壓漿效果。
(3)樁側(cè)注漿完成時間約40min，樁端主將時間約70min。樁側(cè)注漿完成后 120min 后方可進(jìn)行樁端注漿。
4.4.5 注漿順序
同一根樁先樁側(cè)后樁底，二者時間間隔不少于2h。
裙樁先外圍后中間。
注漿點距未施工或者正在施工的樁的最小距離為10m。
壓漿時應(yīng)注意觀察是否有漿液上溢，一旦發(fā)現(xiàn)上溢泛漿，即時停止。
壓漿過程中注意安全，要求無關(guān)人員遠(yuǎn)離壓漿接口處，防止壓漿管爆裂傷人。拆除壓漿管時，要注意高壓管中帶壓力的漿液射出，壓漿口不要正對操作人員。
4.4.6 注漿控制標(biāo)準(zhǔn)、終止注漿條件
(1)采用注漿壓力與注漿量雙控，以注漿量控制為主，注漿壓力控制為輔。
(2)當(dāng)滿足下列條件之一時可終止注漿：
�、僮{總量和注漿壓力均達(dá)到設(shè)計要求;
②注漿總量已達(dá)到設(shè)計值的75%，且注漿壓力超過設(shè)計值。
(3)當(dāng)注漿壓力長時間低于正常值或地面出現(xiàn)冒漿或周圍樁孔竄漿，應(yīng)改為間歇注漿，間歇時間宜為30~60min，或調(diào)低漿液水灰比。
(4)后注漿施工過程中，應(yīng)經(jīng)常對后注漿的各項工藝參數(shù)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)采取相應(yīng)處理措施。當(dāng)注漿量等主要參數(shù)達(dá)不到設(shè)計值時，應(yīng)根據(jù)工程具體情況采取相應(yīng)措施。
4.4.7 后注漿樁基工程質(zhì)量檢查和驗收應(yīng)符合的要求
后注漿施工完成后應(yīng)提供水泥材質(zhì)檢驗報告、壓
力表檢定正式、試注漿記錄、設(shè)計工藝參數(shù)、后注漿作
業(yè)記錄、特殊情況處理記錄等資料。
4.4.8 壓漿后期的保養(yǎng)齡期
壓漿的保養(yǎng)齡期即樁底壓漿后多少時間后可以做靜載試驗或作為工程樁使用的齡期，通常要求壓漿后保養(yǎng)15d左右。
4.4.9 注漿效果保證要素
保證樁身質(zhì)量，鋼筋籠的安裝一定要到位，確保注漿管安裝到位。
5 結(jié)束語
綜上所述，通過后壓漿工藝的實施，可以固化樁底沉渣及樁側(cè)泥皮，補強(qiáng)樁身缺陷，從而提高樁基承載力，適合于樁基承載力的補強(qiáng)，并且在印度 TAL?WANDI電廠施工中采用后壓漿工藝取得了良好的效果。
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