鉆孔灌注樁復式后壓漿施工技術在超長樁基工程中的應用

詹紅  李存良  楊李明

陜西建工機械施工集團有限公司

引言

伴隨社會經濟的飛速發展，建筑施工技術的發展也達到空前的高度，越來越多的超高層建筑已經發展成為區域的新地標。這對超高層建筑樁基礎的質量和承載力的要求也越來越高，僅憑單一的傳統工藝的鉆孔灌注樁無論從經濟性還是可靠性方面已經不能滿足這一要求。本文介紹了西安某超高層項目樁基礎通過采用傳統的泥漿護壁反循環鉆孔灌注樁另輔以樁側、樁端復式后壓漿技術的施工工藝，無論在樁身質量還是承載力方面都得到了保證，降低了工程造價，確保了該超高層項目的順利實施。本文結合工程實例，對鉆孔灌注樁復式后壓漿施工技術進行了一些研究分析，并提出了相關建議以供類似工程借鑒。

一、工程概況

該項目位于西安市高新區，地上46層，地下3層，檐口高度195.45m，基坑深度17m，主樓基坑下口面積約7000m²，建筑面積約220000m²。根據巖土工程勘察報告分析，該項目樁基工程采用泥漿護壁反循環鉆孔灌注樁復式后壓漿工藝，選用樁長50.0m，樁徑0.8m，初步設計樁數542根，采用后壓漿工藝后預估設計承載力極限值14000KN。相關參數見下表。

表1.1  場地樁體范圍內地層分部、特性及地基承載力特征值

表1.2 鉆孔灌注樁單樁豎向極限承載力標準值匯總表 

二、試樁施工參數

現場采用錨樁法布設6根試樁，設計樁徑0.8m，樁長50m，混凝土強度C60。根據現場實際開挖標高，試樁樁長暫定為52m，檢測完成后按要求進行折減。采用滑動測微技術對試樁加載過程側摩阻力和端阻力情況進行統計分析。后壓漿設計情況為樁側10m處設置一道注漿管（DN32），注漿量≥750kg；樁側26m、43m處通過三通連接共用一道樁側注漿管（DN32），注漿量≥1500kg；樁端對稱設置2根樁端注漿管（DN32），注漿量≥2000kg。樁端注漿閥采用花管，樁側注漿閥采用PE塑料管加工，輔材采用成品五金件，水泥采用秦嶺PC32.5R，水灰比0.45～0.6，后壓漿注漿施工采用注漿量和注漿壓力雙控法，注漿壓力控制在5Mpa以內。

三、試樁施工過程

試樁安排3臺FXZ-180反循環鉆機進行施工，樁體成孔間隔進行。泥漿主要采用原土造漿方式，泥漿比重控制在1.1～1.2之間,超鉆深度大于30cm，樁身混凝土灌注前先填1～3cm礫石，填料量等于超鉆量以保護樁端壓漿閥不被混凝土包裹。壓漿水灰比（重量比）:10m處樁側壓漿水灰比為0.45；26m、43m處樁側壓漿水灰比為0.55；樁端處壓漿水灰比為0.60。后壓漿在混凝土灌注完成3天后并且樁周圍至少12m范圍內沒有鉆機鉆孔作業開始施工,施工時先進行壓水試驗，然后及時進行注漿施工。壓漿應先施工周圍樁位再施工中間樁，先樁側后樁端，先上后下，注漿間隔時間為2h～3h。壓漿過程中采用間歇灌漿，具體間歇的時間根據壓漿情況而定，一般為30min，如間歇灌漿效果不佳，可適當延長間歇時間但不應超過2小時。注漿工作壓力控制在1.0～5.0MPa，注漿流量不宜超過75L/min，樁端注漿對于同一根樁的2根注漿管同時實施等量注漿。注漿終止條件為下列條件之一：a 、樁底壓漿水泥耗量≥2000kg；第一層樁側壓漿水泥耗量≥750kg；第二、三層樁側壓漿水泥耗量≥750+750=1500kg；b、注漿水泥用量達到設計值75%且注漿壓力≥5.0MPa；c、地面反漿嚴重。如果壓漿管注漿壓力大于5.0MPa，水泥漿仍不能滿足要求且無法壓入，則該樁剩余水泥漿液由其它壓漿管壓入；當注漿壓力長時間低于正常值或相鄰樁冒漿，需暫停注漿或調低漿液水灰比過段時間后開始注漿，直到滿足注漿設計要求。

四、地層情況分析

在整個施工過程中，通過和巖土工程勘察報告進行分析比對，情況基本正常。土層整體硬度較大、局部鈣質結核層部位鉆進難度較大，施工過程中基本在10層反循環鉆機鉆進困難，局部樁位采用沖擊鉆機沖擊硬層后反循環鉆機繼續施工完成成孔作業。

五、檢測結果

1、成孔質量

由成孔實測曲線及匯總表可知，在所測樁孔中實測深度均大于設計孔深，滿足設計要求；實測孔徑成果表明最小孔徑為753mm，最大孔徑為1041mm，平均孔徑介于805.4～844.7mm，滿足規范要求；垂直度偏差＜1%，滿足規范要求；沉渣厚度均小于10cm，滿足規范要求。

2、完整性

（1）聲波透射法

由測試結果分析來看完整性檢測結果為：所測試樁均為Ι類樁。

（2）低應變動力檢測

由測試結果分析來看完整性檢測結果為：混凝土樁身波速c介于4065m/s～5097m/s之間，平均值為4637m/s；所測試樁均為Ι類樁。

3、滑動測微應力測試情況

根據6組試樁滑動測微應力測試結果，最大荷載17000KN作用下樁周各土層平均側摩阻力和樁端阻力發揮值匯總結果如下：

4、單樁豎向抗壓靜載試驗情況

單樁豎向抗壓靜載試驗結果表明6組試樁在終止荷載17000KN壓力作用下最終沉降量分別為19.80mm、19.71mm、18.93mm、21.93mm、20.53mm、17.54mm。

5、試樁檢測結論

（1）各檢測樁孔最小孔徑、孔深、垂直度及沉渣厚度均滿足規范要求。

（2）聲波透射法及低應變動力檢測結果表明所測樁均為Ι類樁。

（3）滑動測微應力測試結果表明：所測樁樁身混凝土質量較均勻、完整；在終止荷載17000KN作用下，樁頂荷載由摩阻力承擔，樁端阻力未發揮，此時樁側摩阻力最大值位于樁頂約16～21m范圍的粉質粘土層中，最大側摩阻力介于203.93～250.51kpa之間。

（4）考慮樁長折減，該場地泥漿護壁反循環鉆孔灌注樁（后壓漿）在樁身質量滿足設計要求的同時，樁長為50.0m的單樁豎向抗壓極限承載力可取為16570KN，滿足14000KN的設計要求。

六、試樁完成后設計參數的調整

試樁完成后由設計單位對試樁檢測參數進行分析后對該項目的工程樁設計圖紙進行了優化調整，將單樁極限承載力標準值由原來預估的14000KN提高到16500KN，將總樁數由初步設計的542根調整為449根，后壓漿參數保持不變。

七、工程樁施工及檢測結果

工程樁采用6臺反循環鉆機施工，50天完成，后壓漿于樁基施工14天后開始，樁基施工完成7天后完成，整個過程穿插進行。工程樁成孔質量檢測90孔，單樁豎向靜載荷試驗5組，低應變檢測449根（全數檢測），檢測結果如下：各檢測孔的孔深、垂直度、最小孔徑及沉渣厚度均滿足規范要求；該場地的反循環鉆孔灌注樁后壓漿工藝單樁豎向極限承載力可取16500KN，滿足設計要求；低應變動力檢測均為Ⅰ類樁，綜上該灌注樁質量滿足設計要求。

八、經驗及推廣

通過該項目的反循環鉆孔灌注樁復式后壓漿工藝的成功應用，對于西安地區類似超高層項目樁基工程的設計及施工都有一定的參考作用，該項目通過試樁施工參數檢測分析后對工程樁設計參數進行了優化調整，直接節約經濟成本約300萬元。

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡工程項目投資中心：劉紅娟 尹維維 編輯  劉真 文徑 審核)