基于案例的灌注樁后注漿影響因素分析與討論

近幾年，灌注樁后注漿施工技術(shù)作為建筑業(yè)10項(xiàng)新技術(shù)之一，在建筑和橋梁等灌注樁樁基施工中得到大范圍的推廣，該施工技術(shù)通過預(yù)設(shè)在樁身的后注漿管，在成樁后一段時(shí)間對(duì)樁端和樁側(cè)土體注入水泥漿，以起到加固樁底沉渣和樁身泥皮的作用，最終達(dá)到提高灌注樁的承載力，減小樁基沉降的目的。廖志波結(jié)合工程實(shí)例，證實(shí)后注漿技術(shù)能夠克服不良地質(zhì)并且有效地提高單樁承載力。陳永敢通過探究注漿參數(shù)對(duì)后注漿的影響，得出結(jié)論在合理控制壓漿參數(shù)的條件下，單樁承載力能夠得到有效提高。該技術(shù)已較為成熟，相關(guān)規(guī)范也較為完善，但面對(duì)復(fù)雜的工程環(huán)境和各種特性化的巖土地質(zhì)條件，并且綜合考慮施工的便利性、經(jīng)濟(jì)性、合理性等因素，對(duì)于后注漿的施工工藝的改進(jìn)仍有不小的討論空間。在實(shí)際施工中，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)管的安置方式、開塞注漿時(shí)間、后注漿閥的構(gòu)造方式這3項(xiàng)施工工藝對(duì)后注漿作業(yè)成功與否，以及后注漿施工的經(jīng)濟(jì)性有很大的影響。因此，將基于實(shí)際工程案例，通過對(duì)施工中影響后注漿的上述3種因素及實(shí)際結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析、討論，以期在現(xiàn)行規(guī)范的基礎(chǔ)上，提出更具有針對(duì)性、更為經(jīng)濟(jì)合理的后注漿施工工藝。1?現(xiàn)行規(guī)范分析在現(xiàn)行的規(guī)范和技術(shù)文件中，福建省后注漿的設(shè)計(jì)和施工主要參照J(rèn)GJ?94—2008《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》、GB?51004—2015《建筑地基基礎(chǔ)工程施工規(guī)范》和DBJ/T?13–247—2016《福建省灌注樁后注漿施工技術(shù)規(guī)程》。對(duì)于后注漿導(dǎo)管的安置方式，相關(guān)文獻(xiàn)均規(guī)定后注漿導(dǎo)管應(yīng)與鋼筋籠綁扎固定或焊接，隨鋼筋籠沉放到底（該方式下稱“隨鋼筋籠下落”，以區(qū)分于“自由下落”），不得懸吊；其目的是為了讓導(dǎo)管能夠順利地下到孔底，但是由于鋼筋籠底端與孔底的形狀并不能完全匹配，又加上工人操作上的不規(guī)范，使得隨鋼筋籠下落的導(dǎo)管在下落的過程中容易受阻，當(dāng)混凝土澆筑后，導(dǎo)管底端未能穿透混凝土到達(dá)殘?jiān)鼘樱糸_塞時(shí)間過長(zhǎng)，混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，注漿通道的打通就會(huì)受阻，導(dǎo)致開塞不成功，注漿失敗，此時(shí)需采用植管，造成資源和時(shí)間的浪費(fèi)。因此，隨鋼筋籠下落導(dǎo)管的方式仍有待討論。對(duì)開塞和注漿時(shí)間，相關(guān)文獻(xiàn)規(guī)定后注漿應(yīng)在成樁后7~8?h采用清水開塞，注漿作業(yè)宜于成樁2?d后開始。較短的清水開塞時(shí)間是因?qū)Ч芨S鋼筋籠下達(dá)孔底，需防止注漿通道被達(dá)到一定強(qiáng)度后的混凝土堵塞，導(dǎo)致開塞失敗。但在實(shí)際施工當(dāng)中，由于灌注樁成孔的時(shí)間是一個(gè)持續(xù)較長(zhǎng)的過程，考慮到工人和機(jī)械設(shè)備的成本，難以將工人和設(shè)備持續(xù)派駐現(xiàn)場(chǎng)，在7~8?h內(nèi)及時(shí)開塞，同時(shí)為了不破壞樁身，規(guī)范規(guī)定注漿作業(yè)在2?d后才開始，但這樣容易導(dǎo)致開塞后未及時(shí)注漿而產(chǎn)生返漿堵管，同時(shí)人工和設(shè)備容易浪費(fèi)，為此現(xiàn)場(chǎng)施工通常是等到一個(gè)區(qū)域的灌注樁成孔后，再進(jìn)行集中連續(xù)的開塞和注漿，以降低成本。因此如何延長(zhǎng)清水開塞時(shí)間，保證開塞質(zhì)量的同時(shí)提升效率，在施工工序上仍有待進(jìn)一步的優(yōu)化。對(duì)后注漿閥的構(gòu)造，相關(guān)文獻(xiàn)規(guī)定注漿閥應(yīng)能承受1?MPa以上靜水壓力，注漿閥外部保護(hù)層應(yīng)能抵抗砂石等硬質(zhì)物的刮撞而不會(huì)使管閥受損、注漿閥應(yīng)具備逆止功能。同時(shí)指出注漿頭的制作主要有打孔包扎法、單向閥法、U形管法等，其構(gòu)造如圖1所示。（a）

（b）圖1?后注漿導(dǎo)管頭示意（a）打孔包扎注漿頭；（b）油嘴單向閥注漿頭由于單向閥和U形管需要購(gòu)買成品，故打孔包扎法工藝較為經(jīng)濟(jì)，但是需要對(duì)孔位施加圖釘再包扎，工序較為煩瑣。注漿閥的逆止功能對(duì)防止注漿管堵管有著非常重要的意義，因此對(duì)于應(yīng)用日益廣泛、使用量越來越大的后注漿來說，對(duì)注漿管的構(gòu)造具有重要意義?；谏鲜龅睦碚摲治?，通過某一項(xiàng)目實(shí)例，在后注漿過程中，對(duì)上述三個(gè)因素進(jìn)行改變，并將其與規(guī)范做法進(jìn)行對(duì)比和分析，以期探索出更為合理便利的后注漿方法。下面將對(duì)項(xiàng)目的應(yīng)用案例以及對(duì)比情況進(jìn)行說明分析。2?實(shí)際案例分析2.1?工程概況本工程為地下2層，地上15層，樁基工程采用沖（鉆）孔灌注樁、PHC預(yù)應(yīng)力管樁。地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)，本工程沖（鉆）孔灌注樁取中碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖為樁基持力層，持力層為進(jìn)入全截面2.0?m，當(dāng)碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖層缺失或者土層厚度小于2?m時(shí)，則以下層的中風(fēng)化花崗巖層為持力層。2.2?注漿工藝本項(xiàng)目鉆孔灌注樁樁端高壓注漿施工工序?yàn)椋恒@孔灌注樁施工→先下放鋼筋籠，后注漿導(dǎo)管自由落管→待劃定區(qū)域內(nèi)的灌注樁全部成樁后，對(duì)注漿管實(shí)施開塞，即清水預(yù)壓通道工序→每根樁開塞后立刻注漿→注漿量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后，停止注漿。其中在下放導(dǎo)管的工序中，本項(xiàng)目先后采用兩種方式，分別是在前11根灌注樁（共22根后注漿導(dǎo)管）采用隨鋼筋籠下落的方式，其余179根灌注樁（共358根后注漿導(dǎo)管）采用自由落管的方式，即在鋼筋籠下放到孔底后，將兩根后注漿導(dǎo)管依次對(duì)稱緩慢下放到孔底，將導(dǎo)管固定在鋼筋籠上，隨后澆灌混凝土成樁。自由落管的目的是讓導(dǎo)管不受鋼筋籠的影響，到達(dá)殘?jiān)鼘?，在混凝土澆灌后，?dǎo)管下端能夠位于混凝土下方，不被混凝土包裹，防止混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，堵塞注漿通道。在開塞和注漿的時(shí)間選擇上，該項(xiàng)目基于此前其他項(xiàng)目的成功實(shí)例，選擇在區(qū)域成孔完成后再對(duì)該區(qū)域的注漿管進(jìn)行集中開塞，隨即進(jìn)行注漿。開塞距離成孔間隔時(shí)間均在20?d以上。在后注漿閥的制作上，該項(xiàng)目為了經(jīng)濟(jì)性和制作便利性以及使用有效性考慮，根據(jù)單向閥原理，參考打孔包扎法，采用了后注漿閥構(gòu)造，即將注漿管底端10?cm長(zhǎng)作為花管，沿花管段每隔5?cm鉆取一對(duì)出漿孔，孔徑5?mm，相鄰孔45°交錯(cuò)布置，空口毛刺銼平，管端部用錘子敲成楔形狀，留3~5?mm寬的縫隙作為樁端主要出漿口。花管端部15?cm內(nèi)先用膠帶纏緊密封，再用膠皮包裹以螺旋狀扎牢，最后用鐵絲綁緊花管兩端。該種制造方法可以讓自由落管的后注漿管具有較強(qiáng)的穿透力，進(jìn)入殘留的沉渣，橡膠皮的螺旋狀包裹在保護(hù)花管不被破壞的同時(shí)起到在注漿過程中的逆止作用。2.3?開塞及注漿結(jié)果統(tǒng)計(jì)與分析本項(xiàng)目共計(jì)進(jìn)行190根灌注樁的后注漿作業(yè)，共有380根后注漿導(dǎo)管，分別是22根隨鋼筋籠下落的導(dǎo)管和358根自由下落的導(dǎo)管。隨鋼筋籠下落的灌注樁中，有4根的兩根導(dǎo)管均開塞注漿成功；有3根的兩根導(dǎo)管只有一根開塞成功；有4根的兩根導(dǎo)管均未能開塞成功。自由落管的灌注樁中有124根的兩根導(dǎo)管均開塞注漿成功；有48根的兩根導(dǎo)管只有一根開塞成功；有7根的兩根導(dǎo)管均未能開塞成功。兩根導(dǎo)管均未能開塞成功的灌注樁將通過在周圍進(jìn)行植管注漿。通過統(tǒng)計(jì)，可以發(fā)現(xiàn)在灌注樁范圍相近、地質(zhì)情況一致、開塞時(shí)間相近、注漿導(dǎo)管花管構(gòu)造相同、設(shè)備使用、操作人員相同的情況下，隨鋼筋籠下落的后注漿導(dǎo)管的開塞成功率僅為50?%，而自由落管的開塞成功率達(dá)到82.7?%，對(duì)比情況如圖2所示。圖2?兩種落管方式的開塞情況對(duì)比因此，落管方式對(duì)開塞成功與否有很大的影響。若采用自由落管的方式，可以適當(dāng)延長(zhǎng)開塞時(shí)間，以便達(dá)到更為經(jīng)濟(jì)的效果。若采用隨鋼筋籠下落導(dǎo)管的方式，需要按規(guī)范及時(shí)進(jìn)行開塞，最終造成施工成本增加，且容易發(fā)生開塞后未能及時(shí)注漿，導(dǎo)致返漿堵管的情形。在后注漿施工過程中，后注漿導(dǎo)管開塞后均能順利注漿，也未發(fā)現(xiàn)在開塞后出現(xiàn)返漿堵管的情形，這一方面得益于在開