焦文秀

(天津市第二地質(zhì)勘探大隊，天津 300191)

0 引言

傳統(tǒng)灌注樁雖有諸多優(yōu)點，但由于其采用泥漿護壁成孔的施工工藝，造成了孔底沉渣、樁側(cè)泥皮、樁周土體強度降低等缺陷，使樁端、樁側(cè)阻力不能充分發(fā)揮。后注漿技術(shù)不但保留了傳統(tǒng)鉆孔灌注樁的各項優(yōu)點，還彌補了其施工工藝造成的缺陷和不足[1]；后注漿能夠有效地提高灌注樁的承載性能，降低建筑物、構(gòu)筑物的沉降量，這幾乎是所有從事樁基設(shè)計、施工及檢測人員的共識。樁底樁側(cè)后注漿技術(shù)的發(fā)明應用，是提升泥漿護壁灌注樁質(zhì)量的一次革命，使灌注樁質(zhì)量的可靠性大大提升，延伸、煥發(fā)了傳統(tǒng)泥漿護壁成孔灌注樁新的生命力，使其具有更廣闊的應用前景。

天津地區(qū)泥漿護壁成孔灌注樁后注漿技術(shù)應用非常廣泛，從20世紀90年代初的今晚報大廈到近年來的津塔寫字樓、周大福金融中心、117大廈等為代表的絕大部分高層、超高層建筑的樁基礎(chǔ)都采用了樁底或樁底樁側(cè)后注漿技術(shù)。后注漿灌注樁的最大深度達到了120 m(117大廈試樁最大孔深120.6 m)[2]，注漿樁孔徑范圍600～1000 mm。

后注漿技術(shù)雖然應用廣泛，總體效果也使灌注樁的承載力都有所提高，但提高的幅度卻缺乏相關(guān)一致性，離散性較大。即使是同一場區(qū)工程地質(zhì)條件相對穩(wěn)定，樁型相同，而施工隊伍不同其后注漿技術(shù)應用產(chǎn)生的效果也不盡相同。天津地區(qū)后注漿技術(shù)應用，多采用樁底后注漿，采用樁底樁側(cè)復式注漿的工程較少。近年來掌握的數(shù)據(jù)表明樁底后注漿對承載力的提高幅度在22%～40%。

1 后注漿技術(shù)對泥漿護壁灌注樁的作用機理

泥漿護壁成孔灌注樁，無論其采用何種成孔工藝(沖擊、回轉(zhuǎn)鉆進還是旋挖成孔)，其孔底都不可避免地留存殘渣或沉淤，在孔壁形成一定厚度的護壁泥漿膜。后注漿技術(shù)是在灌注樁成孔后下放安置的鋼筋籠上設(shè)置樁底或樁底樁側(cè)復式壓漿裝置，在灌注混凝土成樁達到一定強度后，利用注漿泵將漿液輸送到樁底或樁側(cè)。

漿液壓入樁底，對樁底附近的樁周土層起到滲透、填充、壓密和固化作用，從而提高樁承載力的效果。其機理即在樁身形成一定強度后，將漿液注入樁底，則漿液會優(yōu)先滲入到較疏松的樁端沉渣，與其結(jié)合形成凝結(jié)塊，在注漿點會集中形成球泡，以此擠密周圍土層，當注漿量和注漿壓力達到一定數(shù)值，就會在土層中產(chǎn)生劈裂縫，漿液沿劈裂面進入土體或沿樁身周邊上返形成梨形擴大頭從而消除樁端沉渣負作用。樁側(cè)注漿后，漿液將充填樁身與樁周土體之間的空隙，通過對泥皮和土體的擠密作用，加強土體與樁身的粘結(jié)力，提高樁的摩阻力。當漿液壓力超過周圍土體的孔隙水壓力時，就會向樁周土體滲透，滲透作用除了擠密和沖破泥皮以外，還可以使樁側(cè)土體與樁身成為整體，漿液硬化后在樁身形成楔體，增大了樁側(cè)摩阻力，這種情況還相當于變相增大灌注樁的樁徑。

無論是樁底還是樁側(cè)，漿液將通過滲入、壓密或劈裂的方式產(chǎn)生充填膠結(jié)、加筋、固化等物理化學反應，實現(xiàn)對土體的加固，最終實現(xiàn)樁體與土體之間的增強結(jié)合，大幅提高樁的承載能力，降低樁基礎(chǔ)的沉降[3-6]。

2 后注漿技術(shù)應用現(xiàn)狀(以天津地區(qū)為例)

天津地區(qū)(除薊縣外)軟土發(fā)育覆蓋層厚，后注漿技術(shù)應用產(chǎn)生的樁基質(zhì)量提升和經(jīng)濟效益都非常明顯，特別是降低減緩建筑物沉降的效果非常明顯，故應用前景非常廣泛。20世紀90年代，后注漿技術(shù)屬中科院地基所專利保護技術(shù)，雖應用有限，但實施操作比較規(guī)范。近年來特別是《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》(JGJ 94-2008)將灌注樁后注漿技術(shù)編入規(guī)范后，泥漿護壁灌注樁后注漿技術(shù)得到了普遍應用，天津地區(qū)多數(shù)后注漿樁基工程只采用樁端后注漿技術(shù)，少數(shù)樁長>50 m的深樁采用了樁底+樁側(cè)后注漿技術(shù)。但實施操作的水平和取得的效果差別較大。目前影響后注漿效果的主要問題有：

(1)后注漿技術(shù)實施主體沒有資質(zhì)要求；

(2)灌注樁成孔、成樁質(zhì)量有缺陷：垂直度誤差大、局部縮徑、樁孔超深、樁體混凝土離析不密實等；

(3)注漿開啟時間早，注漿量不足；

(4)對后注漿技術(shù)作用機理理解不透徹，關(guān)鍵工序或關(guān)鍵部件加工制作不符合要求。

3 注漿技術(shù)正確應用研究

3.1 明確后注漿技術(shù)實施主體的資格要求

各領(lǐng)域都有從業(yè)資格要求，后注漿技術(shù)的應用實施也不應該例外。一項好的技術(shù)發(fā)明應用，只有在行家手里才能發(fā)揚光大。否則，應用效果會大打折扣，還可能會帶來極大的隱患甚至最終導致這項技術(shù)的夭折(干法水泥攪拌樁——粉噴樁施工技術(shù)在天津的夭折即如此)。

3.2 提高泥漿護壁成孔、成樁質(zhì)量

盡管后注漿技術(shù)是傳統(tǒng)灌注樁天然缺陷的克星，但取得良好效果的前提是泥漿護壁灌注樁成孔成樁質(zhì)量必須滿足規(guī)范或設(shè)計要求。否則，后注漿技術(shù)應用也難以取得預期效果。

3.2.1 成孔垂直度

成孔垂直度不滿足要求，下放鋼筋籠過程易遇阻甚至安置不到位，附著在鋼筋籠上的注漿裝置可能被損壞或注漿閥接觸不到孔底，這種情況下注漿起不到應有的作用。

3.2.2 孔徑

天津地區(qū)絕大部分區(qū)域都是軟土區(qū)域且覆蓋層厚，泥漿護壁灌注樁成孔局部縮徑現(xiàn)象較為常見。產(chǎn)生縮徑，下放鋼筋籠必然遇阻，附著在鋼筋籠上的注漿裝置可能被損壞。注漿閥被損壞，注漿技術(shù)運用即失效。

3.2.3 孔深

雖然《建筑地基基礎(chǔ)施工質(zhì)量驗收規(guī)范》(GB 50202-2002)表5.6.4-2混凝土灌注樁質(zhì)量檢驗標準主控項目孔深允許偏差或允許值規(guī)定為+300[7]，但是對于運用樁底后注漿技術(shù)的灌注樁卻不能允許。應嚴格控制成孔深度，嚴禁超深。如樁孔超深，鋼筋籠下不到孔底，其底端的注漿閥將會被澆筑在樁體混凝土中，注漿時，注漿閥可能不能開啟，即使開啟，也不能保證對孔底沉渣進行有效加固。

3.2.4 灌注混凝土成樁

樁孔灌注過程，要充分掌握和利用導管內(nèi)混凝土與導管外孔內(nèi)泥漿產(chǎn)生的壓差，靠混凝土自重沿導管內(nèi)壁自然流動，由孔底沿孔壁與導管外壁的環(huán)形空間上返至孔口。灌注過程中，盡量減少導管上下竄動次數(shù)，減小因竄動導管使混凝土產(chǎn)生離析，確保樁體混凝土的密實度。如樁體混凝土離析，注漿時漿液會沿樁體內(nèi)孔隙上返至孔口，起不到注漿預期的效果

3.3 注漿管焊接質(zhì)量

一節(jié)鋼筋籠的注漿管采用絲扣連接，但二節(jié)及其以上，在孔口需要焊接。如焊接質(zhì)量不滿足要求，焊縫不嚴密，注漿液將沿焊接縫、漏洞、砂眼兒溢出，從而使得漿液到達不了孔底或到達孔底后壓力嚴重不足，注漿技術(shù)運用的效果也將大打折扣。

3.4 注漿閥

目前注漿閥多為現(xiàn)場加工，制作較為粗糙，出漿孔孔徑大小隨意，外包裹的單向逆止材料也各不相同。有用透明膠帶包裹，根本起不到保護的作用。最簡單的是在注漿閥外用寬度5 cm左右的自行車內(nèi)胎以“一層壓一層”的形式緊密纏繞一層或二層，收尾端活頭部分用卡箍鎖死。然后在胎膠外側(cè)再纏繞多層絕緣防水膠布。確保注漿閥在輕微碰撞剮蹭情況下不被破壞且能有效逆止。

3.5 開始注漿時間

《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》(JGJ 94-2008)第6.7.5第1條：注漿作業(yè)宜于成樁2 d后開始；不宜遲于30 d后[8]。實際上，注漿時間早，樁體混凝土強度低，在周邊樁孔施工對地層擾動嚴重的狀態(tài)下，極易發(fā)生注漿液沿樁體內(nèi)部孔隙、鋼筋及注漿管壁上返且易發(fā)生注漿液串入相鄰樁孔甚至串入正在施工的循環(huán)泥漿中，產(chǎn)生注漿量滿足設(shè)計要求的假象。根據(jù)多個注漿樁基工程的總結(jié)：最早注漿時間宜在成樁7 d后開始。樁體混凝土在環(huán)境溫度11～16 ℃(華北地區(qū))[9]，7 d后其強度應該在設(shè)計強度的30%～50%，此時開始注漿，方能保證漿液有效以滲入、壓密或劈裂的方式對樁底、樁側(cè)土體產(chǎn)生充填膠結(jié)、加筋、固化等物理化學反應，實現(xiàn)對土體的加固。

3.6 注漿泵

目前后注漿使用的注漿泵絕大多數(shù)泵壓和流量是固定的，不可調(diào)控的，應該選用可調(diào)可控的更合理。這樣根據(jù)地層情況及注漿量情況適當調(diào)整壓力和流量，針對性更強，效果會更好。

3.7 注漿量

注漿量根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》(JGJ 94-2008)第6.7.4第4條要求確定。在注漿過程中兩根注漿管的注漿量要適當分配，單根注漿管的注漿量不應大于設(shè)計注漿量的75%，應雙側(cè)對稱注漿，效果最好。

3.8 注漿過程監(jiān)控

注漿過程應全程監(jiān)控。先進的技術(shù)，正確應用才能取得預期的效果。原材料(水泥)質(zhì)量采取“雙控”，數(shù)量登記臺賬。注漿壓力、注漿流量、注漿量嚴格執(zhí)行設(shè)計、規(guī)范要求，特別是注漿量。杜絕偷工減料，虛假注漿。

4 結(jié)語

泥漿護壁成孔灌注樁后注漿技術(shù)是一項針對性、實用性、可操作性非常強的技術(shù)。它使得傳統(tǒng)的灌注樁質(zhì)量的可靠性大大提升，可以創(chuàng)造非?？捎^的經(jīng)濟效益，只有正確運用，才能體現(xiàn)它的價值。只有保證傳統(tǒng)灌注樁的成孔、成樁質(zhì)量，嚴格工序質(zhì)量管控才能保證后注漿技術(shù)的應用效果。天津地區(qū)泥漿護壁灌注樁應用后注漿技術(shù)非常多，尤其是樁底后注漿技術(shù)應用。但是，總體應用水平、操作實施的規(guī)范性方面不太理想。如果應用得當，處理后的效果應該會更有保障。單純承載力提升方面應該至少在30%以上。