鉆孔灌注樁的后壓漿技術(shù)

1、 v3.1 工程調(diào)查v3.2 樁端后注漿示意圖與注漿流程v3.3 注漿材料的性能和選擇v3.4 施工參數(shù)與施工設(shè)備v3.5 樁端后注漿工藝技術(shù)v3.6 注漿效果檢測v3.7 事故處理 v工程調(diào)查主要解決以下三個問題： （1）地層是否據(jù)有可注性； （2）地層注漿時，需要何種漿液材料，采用多大 壓力，注多少漿液，一般通過試注來確定； （3）能預(yù)計進(jìn)行注漿后，強(qiáng)度增加的效果。 v工程調(diào)查的主要內(nèi)容工程調(diào)查的主要內(nèi)容 (1)注漿區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造及漿液可能流失的通道和空穴； (2)地質(zhì)分層及需要注漿處理地層的土質(zhì)或巖性特征； (3)調(diào)查需要處理地層的強(qiáng)度或滲透程度； (4)調(diào)查構(gòu)筑物的損害程度和注漿會對周圍

2、構(gòu)筑物的影響； (5)調(diào)查注漿過程中，廢漿排放對環(huán)境的影響、注漿后地下水位的變化 對鄰近居民飲水及灌溉的影響。下 鋼 筋 籠記 錄 最 大 壓 力 和單 管 最 終 注 漿 量成樁依 次 同理 注 漿反 饋 修 改方 案設(shè) 計參 數(shù)注 漿鉆孔觀 測 注 漿 壓 力 和 注 漿 量初注 配 置注 漿 液上 抬 量注 漿 管 開 塞監(jiān) 測 樁 預(yù) 埋注 漿 管清 孔水 灰 比兩 管 連 通 否天 齡 期經(jīng) 7 15澆 灌 砼v土質(zhì)條件是決定漿材的關(guān)鍵，其次是環(huán)境條件、注漿目的和要達(dá)到的預(yù)期效果等因素。v理想的注漿材料應(yīng)該滿足以下一些要求：v（1）漿液粘土低，流動性好，可注性好，能夠進(jìn)入細(xì)水孔隙和粉

3、細(xì)砂礫層；v（2）漿液凝固時間能夠準(zhǔn)確控制；v（3）漿液的穩(wěn)定好v（4）漿液無毒、無臭、不污染環(huán)境；v（5）漿液對注漿設(shè)備、管路損傷小，并且容易清洗；v（6）漿液固化時收縮小，并能牢固與巖土粘結(jié)；（7）漿液結(jié)石率高，易于形成結(jié)合體；v（8）結(jié)合體耐態(tài)化性能好；v（9）注漿材料的粒度較細(xì)，易于擴(kuò)散流動；v（10）漿液配置方便，操作容易掌握，原材料來源豐富，且價格便宜。v 通常樁底注漿采用水灰比0.40.6的純水泥漿，對滲透性好的地層可摻入膨脹劑或注水泥砂漿。v施工參數(shù) 注漿量、注入率、注漿壓力和注漿速度 注漿壓力是注漿施工效果好壞的關(guān)鍵因素之一。注漿壓力的確定要考慮下列3個方面：最終注漿壓力要小

4、于樁上抬的摩阻力，即注漿時不能使樁向上嚴(yán)重位移；最終注漿壓力要盡可能使樁端、樁身混凝土少破壞；最終注漿壓力要使注漿量達(dá)到設(shè)計要求，形成擴(kuò)大頭，使樁端加固明顯。 v施工設(shè)備 注漿泵，拌漿裝置，輸漿管，流量計 注漿泵一般采用電動式泥漿泵，一般要求最大壓力達(dá)10MPa以上，排漿量大(5m3h以上)；流量計，通常多為雙筆自動式電磁流量計 v注漿管設(shè)置與制作v樁開始注漿時間 v壓水試驗(yàn)(開塞) v初注 v注漿量 v注漿壓力 v漿液濃度（水灰比） v注漿節(jié)奏 v注漿次序 v注漿后的保養(yǎng)齡期 v樁身強(qiáng)度設(shè)計 v注漿管采用30mm50mm鋼管v用榔頭將鋼管底端砸成尖形開口v距底端30mm左右鉆若干小孔，并在小

5、孔放圖釘（單向閥作用），再用絕緣膠布加膠帶包裹v鋼管可作為鋼筋籠的一根主筋，用絲扣連接或者外加短套管電焊 v注漿時間宜在混凝土初凝（715天左右）后進(jìn)行。過早，會破壞樁體本身；過晚，不容易打開注漿通道。v成樁后至灌漿前，應(yīng)進(jìn)行壓水試驗(yàn)，以疏通注漿通道，即進(jìn)行開塞，提高樁底可灌性。v壓水開塞一般用清水，按23級壓力逐級進(jìn)行，壓水量一般控制在0.6m3，開塞壓力一般小于8MPa。v稀漿（水灰比0.8：1），滲透力強(qiáng)，便于加固預(yù)定范圍周邊地帶v中等濃度漿液（水灰比0.6；1），加固預(yù)定范圍的核心部分，起充填、壓實(shí)、擠密作用v濃漿（水灰比0.4：1），對已注漿體起脫水作用，最后注入濃漿可摻加減水劑（木

6、鈣）、固化膨脹劑（UEA）和早強(qiáng)劑（石膏）v一般是先稀后濃，即水灰比從0.6 0.4。v將水泥漿通過高壓泵（要求最大壓力達(dá)10MPa以上）壓入地下被注土層中。v初注壓力較小，漿液由稀到稠。v關(guān)注注漿壓力、注漿量和注漿皮管變化，并控制注漿節(jié)奏。v用百分表監(jiān)測樁的上抬量。v注漿量是主控因素。v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、施工工藝等因素控制v可參照右表一般礫石層注漿水泥量經(jīng)驗(yàn)參數(shù)表(單位：kg）樁徑（mm）滲透性好持力層厚滲透性好持力層薄滲透性差持力層厚滲透性差持力層薄800200030001000150010001500800100010003000400

7、015002500150025001000200012004000500025003500250035002000300015005000350035003000v容許注漿壓力與地層密度、滲透性、初始應(yīng)力、鉆孔深度和位置以及灌漿次序密切相關(guān)v土層滲透性好，注漿壓力較低，一般在4MPa以下v土層滲透性差，注漿壓力較高，可達(dá)410MPa實(shí)測浙江大學(xué)港灣家園14M3注漿壓力、注漿量曲線 實(shí)測浙江大學(xué)港灣家園14S1注漿壓力、注漿量曲線 v為使有限漿液盡可能充填并滯留在樁底有效空間范圍內(nèi)，應(yīng)實(shí)行間歇注漿。v間歇時間長短可依據(jù)壓水試驗(yàn)確定。v短樁，樁底注漿會出現(xiàn)上冒，應(yīng)在冒漿后停止幾個小時，待樁周漿液凝

8、固后再注。v單管注漿量達(dá)到設(shè)計要求。v第一根管未達(dá)到注漿量設(shè)計要求，第二根達(dá)到。v兩根均未達(dá)到，但注漿壓力達(dá)10MPa，且穩(wěn)定5分鐘以上。v樁體發(fā)生上抬。 在設(shè)計樁端后注漿時，應(yīng)當(dāng)考慮以什么樣的次序進(jìn)行注漿。 同一承臺樁，盡可能同時注漿。 對整個群樁基礎(chǔ)注漿，先中間再周圍，一般可注性好，漿液易注入；先周圍再中間，注漿效果較好。 一般原則是從外圍進(jìn)行注漿，逐步到內(nèi)部的樁，以獲得良好的注漿效果。 一般要保養(yǎng)20天以上。 樁端阻力和側(cè)阻力因注漿而顯著提高，因此設(shè)計中應(yīng)相應(yīng)提高樁身強(qiáng)度，并按建筑樁基技術(shù)規(guī)范驗(yàn)算，避免樁身強(qiáng)度先于土阻力破壞而使注漿失效。后注漿樁的混凝土強(qiáng)度等級一般應(yīng)較普通樁提高13個等

9、級，常用C30C40。 v由于樁端后注漿屬于地下隱蔽工程，對其進(jìn)行完整的注漿效果檢測難度較大。v除了在注漿過程中嚴(yán)格遵守注漿規(guī)程外，對其注漿效果檢測一般是對注漿樁抽樣進(jìn)行靜載荷試驗(yàn)，并與未注漿樁進(jìn)行對比。對深度不大的樁，也可以采取鉆芯取樣的方法。常見事故及處理措施 v注漿中斷v注漿達(dá)不到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)v注漿管路堵塞v環(huán)境污染v漿液流失v樁體上抬和地面隆起 應(yīng)盡量避免被迫中斷注漿。注漿中斷后應(yīng)立即查明原因，采取有效措施排除故障，盡快恢復(fù)注漿?；謴?fù)注漿時宜從稀漿開始。若進(jìn)漿量與中斷前接近，則可盡快恢復(fù)到中斷前的稠度，否則應(yīng)逐級增加漿液濃度。若進(jìn)漿量減少較多，注漿壓力上升幅度較大，短時間內(nèi)即結(jié)束注漿，說明

10、被注介質(zhì)內(nèi)的裂隙被堵塞，應(yīng)重新掃孔和沖洗后再行注漿；若仍無改善，則應(yīng)考慮間歇一段時間后在附近鉆孔補(bǔ)注。v降低注漿壓力，限制漿液流量，以便減小漿液在裂隙中的流動速度，使?jié){液中的顆粒盡快沉積。v采用水灰比比較大的漿液，即提高漿液的濃度。v加入速凝劑，如水玻璃等，控制漿液的凝膠時間。v采用間歇注漿的方式，促使?jié){液在靜止?fàn)顟B(tài)下沉積，根據(jù)地質(zhì)條件和注漿目的決定材料用量和間歇時間的長短。若有地下水的流動，宜反復(fù)間歇注漿。v若為填充注漿，可在漿液中加入砂等粗粒料，采用專門的注漿設(shè)備。 v設(shè)計方面的原因如漿液配比不準(zhǔn)，速凝劑比例不當(dāng)，此時應(yīng)在注漿前進(jìn)行室內(nèi)和現(xiàn)場注漿試驗(yàn)，取得準(zhǔn)確的設(shè)計參數(shù)。v施工方面的原因，

11、如施工工藝問題：攪拌站與注漿點(diǎn)的距離過大，輸漿管彎道太多，漿液流動受阻；操作問題：如速凝劑計量不準(zhǔn)，使得漿液凝膠時間縮短，在未達(dá)到注漿要求的距離時，漿液初凝而堵塞管路；漿液攪拌時外加劑加入順序不符合要求也可縮短漿液凝膠時間，設(shè)備問題如注漿設(shè)備老化，閥門、管路老化等影響漿液的流動。v在注漿工程的施工過程終，應(yīng)盡量避免對認(rèn)和周圍環(huán)境的污染，環(huán)境污染包括三個方面：噪音污染，振動污染，毒物污染。v在注漿施工前，應(yīng)了解注漿設(shè)計的使用是否對周圍環(huán)境有噪音和振動的影響以及工程所在地的環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，避免對相當(dāng)范圍內(nèi)的生活環(huán)境和人們的身心健康產(chǎn)生影響。v當(dāng)采用化學(xué)注漿時，應(yīng)充分了解化學(xué)漿材的毒性及工程所在地的水

12、文地質(zhì)條件。調(diào)查水源的位置、深度及使用狀況；了解河流、湖泊、海域等水域及飲用水的貯水池、養(yǎng)魚池等設(shè)施的位置、深度、形狀及使用狀況。對擬使用的漿液種類、性質(zhì)、有毒程度進(jìn)行認(rèn)真評價，防止其對人體健康的損害和對地下水的污染。 v采用速凝漿液，即在水泥漿液中加入速凝劑；v采用水泥水玻璃雙漿液；v控制水灰比，增加水泥用量。v在進(jìn)行樁端后注漿的時候，如果成樁時間短，注漿壓力過大，就有可能造成樁體上抬。如果樁本身比較短，還有可能造成地面隆起。當(dāng)注漿過程中發(fā)現(xiàn)樁體有明顯上抬現(xiàn)象或地面有隆起時，應(yīng)立即降低注漿壓力，再繼續(xù)灌注一段時間停止，然后查明導(dǎo)致樁體上抬和地面隆起的原因，采取有效措施。因此，在進(jìn)行樁端后注漿

13、時，應(yīng)對地面和樁頂進(jìn)行隆起觀測。 v4.1 樁端后注漿應(yīng)用效果研究v4.2 注漿樁破壞方式v4.3 工程實(shí)例分析v4.4 普通灌注樁，擠擴(kuò)支盤樁和樁端后注漿 灌注樁應(yīng)用效果對比v4.5 樁端后注漿經(jīng)濟(jì)效益分析 v不同持力層注漿效果實(shí)測分析 鳳起路B7 海寧海昌大廈 杭州某高樓v持力層為礫石層進(jìn)行后注漿效果最為明顯，可提高單樁承載力3080，持力層為粉土的樁注漿后承載力可提高20%左右。對持力層為基巖的樁，只要樁底沉渣能保證清理干凈且基巖性狀好，則沒有必要實(shí)行樁底注漿。但對樁底沉渣不能保證及泥皮原因有特殊要求的樁，建議也可實(shí)行樁底注漿?；鶐r中注漿量一般小于1噸水泥。粘土層作為樁基持力層的樁進(jìn)行注

14、漿承載力可提高約15%左右。v持力層為礫石層 v樁長42.83m，樁徑800mm，入礫石層1.5m， v注漿后比注漿前承載力提高50%左右,且沉降減少明顯 S4樁注漿前后Qs曲線 05101520250200040006000800010000荷載 Q /kN沉降 s/m m注漿前St注漿前Sb注漿后St注漿后Sbv持力層為粉土層 v試樁S1和S2長58.33m ，樁徑800mmv承載力可提高20%左右，樁端沉降量減少較大注漿前后Qs曲線 051015202530354002000400060008000荷載 Q /kN沉降 s/mmS1未注漿StS1未注漿SbS2注漿StS2注漿Sbv持力層

15、為基巖v樁長45.5m，樁徑均為800mm，C30砼,樁入中等風(fēng)化安山玢巖為1.06m。 v基巖中注漿量一般小于1噸水泥。注漿前后Qs曲線 05101520250200040006000800010000荷載 Q /kN沉降 s/mmS1未注漿SbS2注漿StS2注漿SbS1未注漿Stv對于以基巖作持力層的樁，破壞性試驗(yàn)時，一般為樁身壓縮。當(dāng)對于以粘土、粉土、礫石層為持力層的樁，破壞性試驗(yàn)時多發(fā)生刺入性破壞。對持力層為礫石層的樁端后注漿樁進(jìn)行破壞性試驗(yàn)，其破壞方式不同于無注漿樁，將發(fā)生樁身壓碎破壞。v因此對于支撐于清渣干凈的基巖、注漿的砂礫石層且承受高水平荷載的樁，其承載力設(shè)計要進(jìn)行樁身強(qiáng)度的

16、驗(yàn)算。因?yàn)榇藭r持力層較好，一般樁端沉降和樁頂沉降較小，在變形控制范圍內(nèi)，此時的破壞形式主要是樁身壓碎破壞，而不是發(fā)生樁端刺入破壞。v浙大港灣家園，位于浙江大學(xué)紫金港校區(qū)，屬典型的沖積平原。設(shè)計采用600鉆孔灌注樁，以72層圓礫作為樁端持力層，樁端進(jìn)入持力層1.5D。采用樁端后注漿技術(shù)。對6S1和8S1試樁進(jìn)行了破壞性試驗(yàn)。其Q-S曲線如圖所示。v在最后極限荷載作用下，兩根樁樁頂均產(chǎn)生了較大的沉降，6-S1為74.79mm，8-S1為92.66mm，而兩樁的樁端沉降僅只有2.92mm和3.10mm，判斷樁身壓碎破壞。浙大港灣家園注漿樁破壞性試驗(yàn)Q-S曲線v蕭山開元名都大酒店，杭州富陽三方綜合樓，

17、海寧海昌大廈，杭州大劇院、杭州市市民中心（在建），杭州朝暉現(xiàn)代城，臺州黃巖新世紀(jì)大廈，臺州體育中心，臺州新臺州大廈、溫州會展中心，溫州東都大廈，溫州金鼎大廈，溫州南亞城市花園，溫州瑞安外灘大廈，寧波嘉和中心等幾十個工程 。v杭州蕭山開元名都大酒店 v杭州第二長途通信樞紐大樓v主樓主樓44層，有裙樓2層，地下室1層，高218m，框剪結(jié)構(gòu)。設(shè)計采用1000鉆孔灌注樁，設(shè)計要求單樁豎向承載力特征值為5800kN。原持力層設(shè)計為中風(fēng)化基巖，樁長約70m。 v由于進(jìn)入中風(fēng)化持力層要穿過1214m厚的卵石層以及近10m厚的全風(fēng)化凝灰?guī)r層，施工難度比較大，施工質(zhì)量及工期不易保證。v我們建議將持力層改為8-3

18、卵石層，樁長約45m，樁徑不變，但進(jìn)行樁端后注漿。試驗(yàn)采用錨樁反力架裝置，共進(jìn)行3組試錨樁試驗(yàn)，其中S1、S2、S4試錨樁均注漿，S3未注漿。每根注漿量為3.5噸水泥，水灰比0.5。v通過注漿，三根試樁在隨后加載13200kN時。樁頂沉降均小于20mm，樁端沉降最大僅為3.6mm。三根試樁的極限承載力至少可取13200kN，比地質(zhì)報告提供的卵礫石層作持力層得極限承載力提高約1倍。v現(xiàn)該工程已竣工并投入使用。工后沉降觀測表明，整個基礎(chǔ)沉降約為16mm，且比較均勻。在樁徑及布樁位置不變的情況下，該工程根鉆孔樁每根樁節(jié)省米，整個工程基礎(chǔ)節(jié)省投資約700萬元，工期縮短3個月。編號土層名稱層厚含水量比重

19、eEsIpcqsuqpumMPakPakPa1雜填土0.51.22粉質(zhì)粘土0.01.731.12.710.8865.4311.632.021.5163-1淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土0.02.039.32.721.1023.7114.215.014.8153-2砂質(zhì)粉土0.04.034.32.700.9267.179.27.826.9224-1砂質(zhì)粉土2.05.232.02.700.82811.509.04.830.4264-2砂質(zhì)粉土8.511.326.12.700.71511.914.031.5555淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土14.019.342.42.731.1793.3714.116.214.7186粉砂1.0

20、8.429.82.700.9296.719.67.328.5507粉質(zhì)粘土0.05.732.42.720.9883.9710.819.320.2288-1圓礫0.03.52.661008-2淤泥質(zhì)粉質(zhì)土0.03.433.62.721.0013.9711.422.316.6228-3卵石11.914.427.02.65130350010-1全風(fēng)化凝灰?guī)r5.18.316.52.690.46910.725.033.550150010-2強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r2.310.228.52.730.8567.5316.154.018.01303500開元名都S1試樁Q-S曲線 開元名都S2試樁Q-S曲線開元名都S4試

21、樁Q-S曲線v總高度209m，設(shè)計采用1500mm鉆孔樁群樁基礎(chǔ)，樁長為4042m，樁端持力層為砂礫石層，入礫石層8m(本處礫石層較松散)，設(shè)計單樁豎向極限承載力為16MN。v樁底未注漿的S2試樁到第9級荷載14.283MN時，樁頂本次沉降為4.60mm，累計沉降為34.87mm；但在第10級荷載15.525MN時，樁頂本次沉降量23.06mm，達(dá)到了5倍。這表明樁端礫石層本身被逐漸擠開并產(chǎn)生滑移，最后在該級荷載下樁頂累計沉降57.93mm，樁端累計沉降達(dá)到38.54mm。 v相鄰相同尺寸的S1試樁在注漿25d后載荷試驗(yàn)的結(jié)果為：加載到第11級荷載18.63MN時，樁頂累計沉降量13.57mm

22、，樁端累計沉降量只有4.36mm。該樁的豎向極限承載力至少可取18.63MN，比S2樁提高了30。該S1樁的極限側(cè)阻力可取10.867MN，比S2試樁例阻7.762MN提高了40，而樁端阻力也至少比S2試樁提高了19。v該建筑竣工沉降量約為mmv杭州某花園城本對普通灌注樁、擠擴(kuò)支盤灌注樁和樁底后注漿灌注樁分別進(jìn)行了單樁豎向靜荷載試驗(yàn)。各類型樁的技術(shù)指標(biāo)見表。擠擴(kuò)支盤樁S2和S3主樁徑800mm，設(shè)置三個承力盤，承力盤直徑1.6m，分別設(shè)置在7-3粉質(zhì)粘土層，8-1粘土層和8-2粉質(zhì)粘土層。注漿樁S1采用樁底后注漿技術(shù)，在成樁15天后高壓灌注水泥漿液。試樁技術(shù)指標(biāo)編號樁型樁徑(mm)樁長(m)持

23、力層砼標(biāo)號支盤位置(地面標(biāo)高下/m)S1注漿樁800469-3圓礫C30S2三支盤80048.79-3圓礫C4025.03，31.03，40.83S3三支盤80048.559-3圓礫C4024.85，30.85，40.30S4普通樁80048.79-3圓礫C30圖7.17 試樁QSt曲線圖7.18 試樁 QSb曲線v注漿樁S1與擠擴(kuò)支盤樁S3的QSt曲線均為緩變型，對比普通樁，單樁承載力均有提高。v從S3的試驗(yàn)結(jié)果看，采用擠擴(kuò)支盤樁并沒有解決砂礫層灌注樁施工中的三個問題：一是施工使砂礫石層擾動，降低端阻；二是清孔時易于將其中的小顆粒清除，使得持力層孔隙比增大，壓縮性增加；三是采用泥漿護(hù)壁，使側(cè)

24、阻降低。v在加載前期，支盤樁效果并不明顯。這主要是因?yàn)樵撛O(shè)計中的支盤位置比較靠下，因此在深厚軟土地區(qū)，由于上部沒有合適土層供設(shè)置支盤，支盤位置比較靠下，其承載性能及發(fā)揮時間與在非軟土中不同，適用效果還需要進(jìn)一步探討。v加載后期，注漿樁與支盤樁出現(xiàn)了不同的發(fā)展趨勢，注漿樁QSt曲線更加平緩，承載力更高。 v相同荷載水平下，注漿樁的樁身壓縮量小于支盤樁，支盤樁小于普通樁。注漿樁在相同荷載水平下樁身壓縮量最小，更有利于樁承載性能的發(fā)揮。 綜述v在有合適的土層和一定層厚條件下，軟土地基中可以使用支盤樁，其極限承載力較普通樁有較大幅度提高，但其沉降受樁端沉渣及持力層等因素影響。v從單樁承載性能來看，在軟

25、土地基中注漿樁效果最好，支盤樁次之。樁身壓縮量曲線v通過對杭州開元名都大酒店，海寧海昌大廈，桐廬望江高層公寓，富陽三方綜合樓，杭州市市民中心，建德新安江大廈，臺州黃巖新世紀(jì)大廈，溫州會展中心，溫州金鼎大廈，溫州南亞城市花園，溫州瑞安外灘大廈，寧波嘉和中心等三十多個工程的成功應(yīng)用節(jié)省投資約萬元，同時保證了工程安全v定義與適用范圍v設(shè)計依據(jù)及引用標(biāo)準(zhǔn)v樁底后注漿設(shè)計施工要點(diǎn)v對注漿效果的檢驗(yàn)和樁基驗(yàn)收v對注漿管堵塞事故的處理v鉆孔樁后注漿配筋構(gòu)造圖v樁底注漿記錄表v 樁底后注漿定義 是指鉆孔灌注樁在成樁后，通過預(yù)埋的注漿通道用注漿泵將一定壓力的水泥漿壓入樁底，使?jié){液對樁底沉渣和樁底土層及樁周泥皮起到滲透、填充、壓密、劈裂、固結(jié)等作用，從而來提高樁承載力、減少變形量的一項(xiàng)技術(shù)措施。v樁底后注漿技