一、前言

PHC預應力混凝土管樁具有強度高，施工方便快捷，單樁承載力高等特點，是高層建築物中常見的一種樁基礎，對場地土層在樁長範圍內爲黃土粉狀土、粉土、含礫粉土、粉土和粉質黏土地基承載力有顯著提高，在人口居住密集地方，採用靜力壓入法降低噪聲，減少噪聲污染，但對於持力層處於卵石層的地區，管樁有效樁長較深或地下處於有孤石，過大的壓力（加持力）容易造成管樁傾斜甚至斷樁，沉樁擠土造成水平位移而斷裂，這些因素都制約着管樁的使用侷限性。通過灌注樁後注漿施工工藝技術的啓發，通過對地基承載力和地質勘查報告數據進行研究、計算、分析，爲提高PHC管樁承載力，減小有效樁長，達到地基承載力滿足要求，採用PHC管樁帶注漿器施工工藝，通過專家論證其可行性，PHC管樁帶注漿器壓漿工藝有效的解決了有效樁過長，避免了有效樁在堅硬的礫石持力層，同時對環保節材，降低噪音，加快工期有顯著提高。

二、工法特點

1、採用後注漿技術可以大幅減小壓樁深度同時滿足地基承載力，克服了軟弱土層與管樁樁身親和力差的難題，通過樁側注漿使得端承樁樁側摩阻力增加地基承載力。

2、能大幅提高單樁承載力，有利於持力層的靈活選擇，可以縮短有效樁長，加快施工進度。

3、注漿裝置安裝簡便，可以有效降低成本。

三、適用範圍

本工法適用於素填土、雜填土、淤泥、淤泥質土、粉土、粘性土、碎石土等地基，不適用於密實較厚的砂土層及風化岩層。

四、工藝原理

4.1 PHC管樁帶注漿器後壓漿工藝通過在樁端加設注漿器，採用靜力壓樁法，使用樁機將焊接牢固的帶有注漿器的管樁承壓至設計比標高，通過施工標高與有效樁長確定終壓值，最終壓樁力作爲參考，終止沉樁後48小時採用高壓注漿泵，通過導管對PHC管樁壓漿，單樁的承載力將得到極大提高。

4.2樁底後注漿時漿液對樁底土層進行置換、擠密、結固、或者發生化學反應形成結石體壓力漿液通過滲透、擠密、填充及固話作用，提高持力層強度和變形能力並形成擴大頭增加樁端的承壓面積。

4.3樁側後注漿時，漿液先對與管樁接觸部位的土層進行滲透、置換對樁周土體進行劈裂，混合、擠密，填充樁側與樁周土的間隙，提高樁側與樁周土體的粘接力，從而提高樁側摩阻力，較小灌注樁的有效樁長。

五、施工工藝

5.1工藝流程

專家論證→試樁→靜載檢測→注漿器加工→注漿器安裝→ 注漿管的設置→樁孔定位→沉樁→ 注漿→ 養護→檢測驗收

5.2施工方法

5.2.1專家論證：

由於目前預應力管樁還沒有實際的應用實例，所以施工前組織了專家進行專家論證：

5.2.2試樁：

試樁的指導思想是以充分發揮管樁強度，以適當的有效樁長來使地基土的強度達到樁身強度即爲樁的承載力，最終達到經濟合理的效果。

根據圖集資料及強度計算，PHC500-125AB樁樁身強度設計值2700KN，考慮地震荷載組合最大值時樁身軸力設計值爲4626KN，即爲較經濟的結果，故取單樁承載力極限值4626KN爲設計要求。根據圖集資料，其樁身強度特徵值爲2700KN，即極限值承載力爲5400KN，在試樁過程中，以5400KN爲承載力實驗破壞的目標值，實際檢測時，均在目標值或前一級荷載下發生破壞，取破壞荷載的上一級荷載爲單樁試驗極限承載力標準值。

表1：試樁明細如圖（均爲PHC500-125AB樁）

從上述結果來看，不注漿有效樁長需45米左右，而後注漿後承載力有明顯的提高。

根據地質勘查報告提供的參數，理論計算大概需要47米，單樁承載力極限值可以滿足4626kn：

Quk=u∑qsikli+qpkAp=（32*4.6+45*10.3+45*9.2+65*5.8+72*18）*0.5*3.14+0.5*3.14*0.25*2000=4626kn

∑li=4.6+10.3+9.2+5.8+18=47m

故靜載試驗結果與理論計算比較接近。

由於後注漿後15天即開始進行靜載試驗，齡期不到28天，可能會影響承載力結果，將純水泥用量提高到2.0t，保障齡期的情況下，26米有效樁長是可以滿足設計要求的。

5.2.3樁靜載檢測：

由於後注漿工藝屬於新的施工工藝，沒有積累太多的經驗，也沒有形成可以採用的標準，爲安全保險起見，暫定有效樁長爲35米，採用後鑽孔沉管注漿，注漿量爲純水泥用量（P.O52.5R）2t，單樁承載力極限值爲Quk=4626kn，在實際工程中實施。

C區二期7#樓、8#樓均爲地下二層，地上三十二層，地上高度100米，剪力牆結構，採用上述基礎方案靜載試驗結果分別如下：

表2：7#樓靜載檢測結果彙總

表3：7#樓靜載檢測結果彙總

5.2.4注漿器加工：

1、注漿器採用12mm鋼板進行焊接加工，焊縫採用雙面滿焊，沿焊接成型的注漿器周圍設置豎向加強肋12mm*40mm*500mm，橫向加強肋採用50mm*50mm*12mm鋼板焊接，保證注漿器的強度和剛度，保證能承受壓樁過程荷載不變形和破壞。

2、注漿器頂板開孔與注漿管進行焊接連接，注漿管與注漿管連接採用螺紋連接，注漿孔的設置沿注漿器周圍均勻設置，不少於42個，在注漿孔下部焊接護孔耳板，防止壓樁過程中側壁土方壓緊擠實後對注漿壓力造成影響，注漿器內用石子進行填充，保證注漿器的抗壓強度。

圖一：注漿器構造圖

圖二：焊接成型的注漿器

5.2.5注漿器安裝：

注漿器安裝採用焊接工藝將注漿器和預應力混凝土管樁頂部端板進行焊接，焊縫飽滿，焊腳尺寸不小於5mm，焊接前將注漿管穿過管樁內，注漿器端板與樁端法蘭盤焊接成型，如圖：

圖四：注漿管穿管與注漿器焊接

5.2.6注漿管的設置：

注漿導管採用直徑25mm鋼管，與注漿器的連接採用焊接，注漿管之間的連接採用螺紋連接，導管長度爲注漿器頂板到樁頂距離減去50mm，注漿噴頭具有止逆的功能，導管上部應採用麻絲進行封嚴，樁側注漿管應採用低強度材料，如採用塑料膠帶纏裹等。確保在注漿壓力下順利打開。

5.2.7樁孔定位：

根據建設單位提供的場內三個以上的座標點，結合現場實際平面佈置，進行每棟樓控制點佈置，每棟樓不少於二個控制點。控制點採用混凝土做好防護，後期使用過程中必須妥善保護。根據每棟樓控制座標點，採用全站儀或者GPS對樓內的樁號進行放樣，放出具體位置，使用鋼釘繫好紅布條打入圖中150mm，用以保證機械碾壓後樁點位不錯，便於尋找樁點位。

5.2.8沉樁：

壓樁前必須確認樁機的吊鉤已脫離吊樁工具，樁頭已準確對中樁位點，利用經緯儀於樁身正前方和90度角的兩個方向來校對測量。確保樁身垂直度偏差控制在0.15%以內。樁帽、樁身和送樁的中線應重合。

管樁連接採用法蘭焊接，接長時用鋼絲刷清理樁端板處雜物，坡口處應刷至露出金屬光澤，爲方便焊接樁，其入土部分樁段的樁頂高出地面0.5-1.0m。焊接時宜在坡口周圍對稱點焊4點-6點，待上下樁節固定後拆除導向箍再分層對稱施焊，焊接層數爲3層，內層焊渣必須清理乾淨後方可施焊外一層，焊縫應飽滿、連續、且根部必須焊透。焊好的樁接頭自然冷卻後方可繼續沉樁，嚴謹用冷水缺或焊好即沉樁施工。

壓樁

接樁

5.2.9注漿：

注漿環節是預應力混凝土管樁後注漿技術的關鍵環節，包括注漿時間的控制、注漿量的控制、注漿壓力的控制，這些環節的控制是後注漿工藝質量控制核心控制點，有一項不滿足要求就可能導致樁端承載力不能達到要求的可能性，所以非常關鍵。

1、漿液配比：

注漿材料採用普通硅酸鹽水泥強度等級採用PO42.5，受潮結塊過期的水泥嚴禁使用，漿液的水灰比應根據土的飽和度、滲透性確定，對於飽和土水灰比宜爲1045-0.65，非飽和土宜爲0.7-0.9，鬆散碎石宜爲0.5-0.6 。

2、漿液的配備：

水泥漿採用機械攪拌的方式進行攪拌，漿液攪拌應均勻，不能有明顯的團粒或水泥結塊，先稀後稠，第一罐漿液，水灰比0.8，隨後水灰比0.5~0.6，漿液必須經過兩級攪拌兩級過濾，第一級攪拌達10分鐘以上。攪拌好的漿液通過濾網到達水泥池內，然後通過二次過濾到達漿液二次攪拌罐，過濾網眼不大於3mm，在小攪拌罐內應處於不間斷攪拌狀體，攪拌過程中泌水率不應超過3%，漿液有足夠的流動性，適當可以加入緩凝劑進行控制水泥漿的初凝時間。漿液配置示意圖如圖：

3、注漿管安裝：

安裝注漿採用絲扣連接，注漿器與注漿管採用絲扣連接，將注漿管穿入管樁內，注漿器與管樁端部採用法蘭焊接，樁芯穿上注漿管冒出第一節樁頂標高10cm，第二節也預先串好注漿管，吊起後連接樁口注漿管時採用三角架，然後進行人工樁口連接注漿管，注漿管連接後進行壓樁

注漿罐與注漿管的連接

4、注漿：

注漿前需要確認攪拌機、高壓注漿泵、壓力錶等設備的工作狀態，檢查注漿器和注漿管路的情況，設置漿液的配置池，與高壓注漿泵連接可靠，然後用石子（粒徑40mm）灌填至管底以上500mm，再用石粉灌填至水位以上（大於500mm），然後用微膨脹細石混凝土灌填2000mm，24小時後即可注漿。

開始注漿時，啓動高壓注漿泵，先低檔施壓，正常以後纔可換擋加壓，正常情況下保持1.5~2.5mpa的常態壓力，瞬間可達3mpa。注漿時當漿液太稠時，會有注漿泵堵塞現象，切不可輕易打開注漿泵活塞，嚴格採取安全措施。

個別樁有向上返漿現象，出現返漿時，立即停止注漿，採用間歇注漿，即每15分鐘進行瞬間加壓，一個小時後重新持續注漿，直至達到終止注漿條件。

終止注漿條件爲正常情況下以純水泥用量2t爲控制終止注漿標準。預定在純水泥用量達1.2t以上，壓力3mpa達5分鐘以上亦可終止注漿。

注漿效果

5.2.10養護：

養護時間不能小於15天，靜載試驗應在注漿完成15天后進行.

5.2.11樁基檢測：

預應力砼管樁檢測主要包括三方面，管樁拼接時焊縫的探傷檢測，同一工程探傷抽樣檢查不得少於3個接頭。做低應變法試驗，檢測樁身完整性，一般樁基工程抽檢數量不應小於總樁數的20%，且不得少於10根；設計等級爲甲級，抽檢數量不少於總樁數的30%，且不得少於20根，多樁承臺每根柱下抽檢不少於1根；現場靜載試驗，單樁靜載荷試驗在砼已條件下的試樁數量，不宜少於本子項總樁數的1%，且不少於三根。

六、質量控制

6.1控制標準：

《建築地基基礎工程施工質量驗收規範》GB50202-2002

《建築樁基技術規範》JGJ94-2008

《預應力混凝土管樁基礎技術規程》DGJ32TJ190-2010

1、注漿器加工質量要求：

加工注漿器必須保證注漿孔數量滿足42個孔眼

注漿器的承壓性能必須滿足6MPa以上。

2、打入樁位允許偏差：

注：H爲施工現場地面標高與樁頂設計標高的距離。

3、注漿施工注意事項：

1、正常情況下保持1.5~2.5mpa的常態壓力，瞬間可達3mpa。

2、個別樁有向上返漿現象，出現返漿時，立即停止注漿，採用間歇注漿，即每15分鐘進行瞬間加壓，一個小時後重新持續注漿，直至達到終止注漿條件。

3、終止注漿條件爲正常情況下以純水泥用量2t爲控制終止注漿標準。預定在純水泥用量達1.2t以上，壓力3mpa達5分鐘以上亦可終止注漿。

6.2管理措施：

1、建立健全質量管理體系，落實責任制：

爲確保質量達到標準，成立質量管理小組，建立以質量責任工程師爲中心的領導小組，切落實質量責任制，樹立人人心中有責任，人人想把質量抓的觀念。

2、聯合檢查驗收制度：

強化過程工序檢查，每道工序必須在作業之前進行鍼對性技術交底，對操作人員灌輸質量目標標準，每道工序在工長自檢合格基礎上，工長會同質檢員、監理工程師等聯合起來檢查，確保檢查不到位。

3、獎罰制度：

制定詳細、切合實際的獎罰制度和細則，貫穿工程施工的全過程，通過獎優罰劣，促使施工人員在施工過程中進一步加強責任感，把工作做的更細、更精、更認真，避免不必要的錯誤和今後發生類似的錯誤。

4、質量會診制度：

在項目部組織各管理人員每週進行定期現場檢查，對現場施工進行質量會診和總結，填寫質量會診表，包括產生的原因，針對原因進行分析，確認原因的解決措施，預控下週不再發生同樣的問題，同時，項目管理人員都同一工序施工質量問題發生的頻率情況進行統計，做出統計分析，進一步發現問題變化的趨勢，以便更好的克服質量通病。

5、落實集團公司管理“50效應”管理法則。

6.3施工過程質量控制：

1、進場材料：

所有進場管樁進行檢查，管樁的規格、型號、壁厚、類型、廠家、生產日期、外觀質量檢查、質量證明文件等。

2、技術交底：

對關鍵部位或者施工技術難度大，施工複雜的工序，在施工前，項目技術人員編制詳細的具有針對性的技術交底，報監理工程師進行審覈，審覈通過後，採用PPT演示，將每一步驟、系統客觀明瞭的向每一個操作人員進行交底。對未交底的部位，不得進行正式施工實施。

七、安全控制措施

7.1 管理措施：

1、落實安全責任制：

建立健全安全生產責任制度，完善安全生產條件，確保安全生產。做好安全生產工作，預防傷亡事故和職業病害的發生，關係着企業每個員工的切身利益和千家萬戶的幸福安康，關係着安全企業生產全的順利進行和經濟效益的穩步增長，關係着社會的安定和人民的安居樂業，所以項目部必須認真落實安全生產責任制。才能實現安全生產，提高效益的最終目標。

2、專職安全員每日安全檢查：

項目部專職安全員每日進行現場巡視檢查，針對現場作業人員的不正當操作行爲給予及時糾正，針對施工現場出現不安全環境，比如樁孔外露、，及時進行要求落實整改到位，針對現場材料碼放存在安全隱患進行整改。專職安全員必須做好每日現場安全檢查工作，對作業人員進行常態化安全交底，使得每個作業人員進行安全作業生產，做到人人講安全，安全在心中。

3、專業主工長落實每日完工檢查記錄：

專業工長每日落實每日完工檢查記錄，對現場是否工完場清進行檢查，及時向項目部反饋真實的現場信息。

4、安全經理組織好班前安全動員：

安全經理組織對進場的作業人員進行教育與交底，每日班前組織安全動員大會並形成班前講話記錄，時時提醒注意安全，提高作業人員安全意識 。

5、項目部管理人員積極響應管生產必須管安全

施工現場管理人員，必須做到管生產，管安全，對不規範作業工人及時指正。

7.2 現場施工注意安全事項：

1、靜壓樁機在吊樁過程中，作業人員必須遠離吊樁作業有效選裝半徑。

2、起吊作業範圍內，劃定危險區域，拉好警戒線。

3、焊接時要製作專用擋風斗，對火花采取嚴密的處理措施，防止火災、燙傷等不安全因素，下雨天不得進行露天施焊作業，防止觸電事故。

4、接樁時焊接用的各種氣瓶應做

八、經濟效益分析

此工程前期設計採用管樁承載力特徵值採用4513KN，最小有效樁長爲45米。有效樁長範圍內爲黃土狀粉土、粉土、含礫粉土、粉土和粉質粘性土。樁端持力層爲粉土或粉質黏土。

針對該場地土層情況，項目部通過探索與創新科研，分別進行了不注漿預應力樁，挖土注漿預應力樁和帶注漿器注漿預應力樁的靜載荷試驗，總試樁數量達20根樁。試驗結果表明：26米長PHC-500-125管樁注漿樁承載力極限值爲5155~5415KN，45米長PHC-500-125管樁（不注漿）的承載力極限值爲4833KN。說明注漿對單樁承載力提高效果非常顯著。

帶注漿器後注漿管樁工藝，注漿器、水泥、及人工費單樁在1760元。

26米長單根樁帶注漿器成本爲：

1760元+26*180元=6440元

45米長管樁不帶注漿器爲

45*180元=8100元。

項目總共2235根樁

估算帶注漿器後注漿施工工藝節約成本：（8100-6440）*2235=3710100元。

九、應用實例

本工程應用於首創國際學園二期二標段項目樁基工程。由晉中科創新城房地產有限公司開發，四川宏基原創設計有限公司設計，山西省建設監理有限公司監理，江蘇南通二建集團有限公司總承包施工，國基建設集團有限公司專業分包。