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作為建筑業(yè)10項新技術之一，在建筑和橋梁等灌注樁樁基施工中得到大范圍的推廣，該施工技術通過預設在樁身的后注漿管，在成樁后一段時間對樁端和樁側土體注入水泥漿，以起到加固樁底沉渣和樁身泥皮的作用，最終達到提高灌注樁的承載力，減小樁基沉降的目的。廖志波結合工程實例，證實后注漿技術能夠克服不良地質并且有效地提高單樁承載力。陳永敢通過探究注漿參數對后注漿的影響，得出結論在合理控制壓漿參數的條件下，單樁承載力能夠得到有效提高。該技術已較為成熟，相關規(guī)范也較為完善，但面對復雜的工程環(huán)境和各種特性化的巖土地質條件，并且綜合考慮施工的便利性、經濟性、合理性等因素，對于后注漿的施工工藝的改進仍有不小的討論空間。在實際施工中，發(fā)現導管的安置方式、開塞注漿時間、后注漿閥的構造方式這3項施工工藝對后注漿作業(yè)成功與否，以及后注漿施工的經濟性有很大的影響。因此，將基于實際工程案例，通過對施工中影響后注漿的上述3種因素及實際結果進行統(tǒng)計分析、討論，以期在現行規(guī)范的基礎上，提出更具有針對性、更為經濟合理的后注漿施工工藝。1?現行規(guī)范分析在現行的規(guī)范和技術文件中，福建省后注漿的設計和施工主要參照JGJ?94—2008《建筑樁基技術規(guī)范》、GB?51004—2015《建筑地基基礎工程施工規(guī)范》和DBJ/T?13–247—2016《福建省灌注樁后注漿施工技術規(guī)程》。對于后注漿導管的安置方式，相關文獻均規(guī)定后注漿導管應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管在下落的過程中容易受阻，當混凝土澆筑后，導管底端未能穿透混凝土到達殘渣層，若開塞時間過長，混凝土達到一定強度后，注漿通道的打通就會受阻，導致開塞不成功，注漿失敗，此時需采用植管，造成資源和時間的浪費。因此，隨鋼筋籠下落導管的方式仍有待討論。對開塞和注漿時間，相關文獻規(guī)定后注漿應在成樁后7~8?h采用清水開塞，注漿作業(yè)宜于成樁2?d后開始。較短的清水開塞時間是因導管跟隨鋼筋籠下達孔底，需防止注漿通道被達到一定強度后的混凝土堵塞，導致開塞失敗。但在實際施工當中，由于灌注樁成孔的時間是一個持續(xù)較長的過程，考慮到工人和機械設備的成本，難以將工人和設備持續(xù)派駐現場，在7~8?h內及時開塞，同時為了不破壞樁身，規(guī)范規(guī)定注漿作業(yè)在2?d后才開始，但這樣容易導致開塞后未及時注漿而產生返漿堵管，同時人工和設備容易浪費，為此現場施工通常是等到一個區(qū)域的灌注樁成孔后，再進行集中連續(xù)的開塞和注漿，以降低成本。因此如何延長清水開塞時間，保證開塞質量的同時提升效率，在施工工序上仍有待進一步的優(yōu)化。對后注漿閥的構造，相關文獻規(guī)定注漿閥應能承受1?MPa以上靜水壓力，注漿閥外部保護層應能抵抗砂石等硬質物的刮撞而不會使管閥受損、注漿閥應具備逆止功能。同時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，其構造如圖1所示。（a）

（b）圖1?后注漿導管頭示意（a）打孔包扎注漿頭；（b）油嘴單向閥注漿頭由于單向閥和U形管需要購買成品，故打孔包扎法工藝較為經濟，但是需要對孔位施加圖釘再包扎，工序較為煩瑣。注漿閥的逆止功能對防止注漿管堵管有著非常重要的意義，因此對于應用日益廣泛、使用量越來越大的后注漿來說，對注漿管的構造具有重要意義?；谏鲜龅睦碚摲治?，通過某一項目實例，在后注漿過程中，對上述三個因素進行改變，并將其與規(guī)范做法進行對比和分析，以期探索出更為合理便利的后注漿方法。下面將對項目的應用案例以及對比情況進行說明分析。2?實際案例分析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預應力管樁。地基基礎設計等級為甲級，本工程沖（鉆）孔灌注樁取中碎塊狀強風化花崗巖為樁基持力層，持力層為進入全截面2.0?m，當碎塊狀強風化花崗巖層缺失或者土層厚度小于2?m時，則以下層的中風化花崗巖層為持力層。2.2?注漿工藝本項目鉆孔灌注樁樁端高壓注漿施工工序為：鉆孔灌注樁施工→先下放鋼筋籠，后注漿導管自由落管→待劃定區(qū)域內的灌注樁全部成樁后，對注漿管實施開塞，即清水預壓通道工序→每根樁開塞后立刻注漿→注漿量達到標準后，停止注漿。其中在下放導管的工序中，本項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，將兩根后注漿導管依次對稱緩慢下放到孔底，將導管固定在鋼筋籠上，隨后澆灌混凝土成樁。自由落管的目的是讓導管不受鋼筋籠的影響，到達殘渣層，在混凝土澆灌后，導管下端能夠位于混凝土下方，不被混凝土包裹，防止混凝土達到一定強度后，堵塞注漿通道。在開塞和注漿的時間選擇上，該項目基于此前其他項目的成功實例，選擇在區(qū)域成孔完成后再對該區(qū)域的注漿管進行集中開塞，隨即進行注漿。開塞距離成孔間隔時間均在20?d以上。在后注漿閥的制作上，該項目為了經濟性和制作便利性以及使用有效性考慮，根據單向閥原理，參考打孔包扎法，采用了后注漿閥構造，即將注漿管底端10?cm長作為花管，沿花管段每隔5?cm鉆取一對出漿孔，孔徑5?mm，相鄰孔45°交錯布置，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?；ü芏瞬?5?cm內先用膠帶纏緊密封，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的穿透力，進入殘留的沉渣，橡膠皮的螺旋狀包裹在保護花管不被破壞的同時起到在注漿過程中的逆止作用。2.3?開塞及注漿結果統(tǒng)計與分析本項目共計進行190根灌注樁的后注漿作業(yè)，共有380根后注漿導管，分別是22根隨鋼筋籠下落的導管和358根自由下落的導管。隨鋼筋籠下落的灌注樁中，有4根的兩根導管均開塞注漿成功；有3根的兩根導管只有一根開塞成功；有4根的兩根導管均未能開塞成功。自由落管的灌注樁中有124根的兩根導管均開塞注漿成功；有48根的兩根導管只有一根開塞成功；有7根的兩根導管均未能開塞成功。兩根導管均未能開塞成功的灌注樁將通過在周圍進行植管注漿。通過統(tǒng)計，可以發(fā)現在灌注樁范圍相近、地質情況一致、開塞時間相近、注漿導管花管構造相同、設備使用、操作人員相同的情況下，隨鋼筋籠下落的后注漿導管的開塞成功率僅為50?%，而自由落管的開塞成功率達到82.7?%，對比情況如圖2所示。圖2?兩種落管方式的開塞情況對比因此，落管方式對開塞成功與否有很大的影響。若采用自由落管的方式，可以適當延長開塞時間，以便達到更為經濟的效果。若采用隨鋼筋籠下落導管的方式，需要按規(guī)范及時進行開塞，最終造成施工成本增加，且容易發(fā)生開塞后未能及時注漿，導致返漿堵管的情形。在后注漿施工過程中，后注漿導管開塞后均能順利注漿，也未發(fā)現在開塞后出現返漿堵管的情形，這一方面得益于在開