钻孔灌注桩后压浆施工技术研究

摘 要：

钻孔灌注桩是目前应用较为普遍的基础结构，灌注桩基础已经日益成为软土地基上工业建筑、高层楼宇、桥梁码头、重型储仓等工程常用的一种深基础形式。随着现代建筑技术的飞速发展，对桩基础承载能力和抗变形的要求越来越高，传统钻孔灌注桩难以彻底解决桩周泥皮和沉渣之顽症，其优点得不到充分发挥。钻孔灌注桩“后压浆技术”能更大限度地节约桩基成本，缩短施工工期，有效地增强质量稳定性和提高单桩承载力。

本文结合海口市海秀快速路网骨干工程后压浆钻孔灌注桩的施工，着重介绍后压浆钻孔灌注桩的作用机理、施工工艺和过程技术质量控制，希望能给大家提供借鉴和参考。

关键词：

钻孔灌注桩桩底压浆桩侧压浆机理 后压浆

中图分类号：TU74文献标识码： A

1．工程概况

海口市海秀快速路网骨干工程海秀快速路（一期）一标工程，西起长滨路，途径绿色长廊，止于秀英大道，全长3.29KM，我施工标段钻孔灌注桩890根，其中桩径Ø1000mm220根,Ø1200mm452根,Ø1500mm218根，因N1/S1匝道，滨海立交基底粉质粘土，含砂量较大，工程地质较差，采用后压浆钻孔灌注桩基础，灌注桩105根，桩长约60m；

2．钻孔灌注桩后压浆施工技术

所谓后压浆，就是在钻孔灌注桩成桩5-7天后，采用高压注浆泵通过预埋于桩底或桩侧的压浆导管（导管底部设置多孔管阀，导管向上延伸到桩顶或地面）向桩底或桩侧高压注入水泥浆液，通过浆液的劈裂、填充、压密、固结等作用，塞实桩底的松软地，达到固结底泥和挤压土层的目的；同时浆液沿桩侧向上返浆扩散，加强土层与桩体的侧摩阻力，在软土地基条件下，可改善钻孔灌注桩成桩工艺，提高单桩承载力、减少工程沉降量。钻孔灌注桩后压浆施工技术主要有桩底后压浆、桩侧后压浆、复式压浆（桩底和桩侧同时后压浆）三类。

其主要作用机理如下：

（1）高压注入的水泥浆液在桩周土中渗透至一定程度后，剩余浆液沿桩周孔壁上返，从而弥补、填充成桩中留下的缺陷，以提高桩身质量。

（2）后压浆液可改善和根除循环介质（泥浆）形成的桩与桩周土间的泥皮和孔底沉渣，密实周围土体，恢复被扰动和软化的松散土体强度和内聚力，这是后压浆技术提高钻孔灌注桩效能的最主要机理。因后压浆液可使浆液填充土颗粒间孔隙，从而改变桩间土的孔隙度和饱满度，增强土的物理性能，且浆液的渗入可使土颗粒间的胶结力明显增强，加强了土体的颗粒骨架，使土体具备更坚实的结构。并且桩端可形成一定的扩大头，改善桩的工作状态提高灌注桩的承载力，降低沉降量。

（3）后压浆技术除可提高灌注桩的承载力、降低工程沉降量以外，在普通钻孔灌注桩试桩结果达不到要求时，后压浆可作为一项行之有效的补救措施，即可在成桩侧打入压浆管进行压浆，以提高单桩承载力。当钻孔灌注桩出现断桩时，通过后压浆，水泥浆液可渗入断桩裂隙内而封闭裂隙，保证桩的受力筋不受地下水的腐蚀而提高桩的使用寿命。

3．后压浆提高单桩承载力的机理分析

3．1后压浆提高桩端承载力的机理分析

普通灌注桩一般采用二次清孔工艺，由于施工时采用泥浆作为冲洗介质，同时在灌注混凝土与二次清孔之间肯定有时间间隔，故或多或少存在孔底沉渣。孔底沉渣是影响灌注桩尤其是桩端承载力的重要因素之一。因此，在桩端高压注浆时，浆液渗透到疏松桩端沉渣中，结合形成强度高的混凝土，随着注浆量的增加，水泥浆液不断向受泥浆浸泡而松软的桩端持力层中渗透，在桩端形成“梨形体”扩大端，增加了桩端的承压面积，相当于对钻孔桩进行扩底。当“梨形体”不断增大时，渗透能力受到周围致密土层的限制，使压力不断升高，对桩端土层进行挤压、密实、充填、固结，提高了桩端土体承载力，从而提高了桩端承载力。

3．2桩侧压浆提高单桩承载力机理分析

由于钻孔灌注桩大多在疏松土层中钻进，孔壁完整性差，同时泥浆护壁过程中，泥浆颗粒吸附于孔壁形成泥皮，阻碍桩身混凝土与桩周土间粘聚力的发挥，相当于在桩侧涂抹一层剂，大大降低了桩侧摩阻力的发挥。当水泥浆沿桩壁向上及向下渗透时，渗透长度不断增加，桩侧压浆可以破坏泥皮，充填桩侧混凝土与周围土体间隙，提高粘结力；当浆液体压力大于桩周土体孔隙水压力时，浆液则横向向桩周土体中渗透，一方面可以挤压密实由成孔时受泥浆浸泡而松软的桩壁上，提高了桩侧土体强度，改善土的物理力学性能；另一方面浆液渗透到桩侧土体中与桩侧土体相结合，相当增加了桩径，从而提高了单桩承载力。

4．钻孔灌注桩后压浆施工工艺

4．1工艺流程

准备工作按设计水灰比拌制水泥浆液水泥浆经过滤至储浆桶（不断搅拌）注浆泵、加筋软管与桩身压浆管连接打开排气阀并开泵放气关闭排气阀先试压清水，待注浆管道通畅后再压注水泥浆液桩检测

4．2浆液

采用与灌注桩混凝土同强度等级的普通硅酸盐水泥与清水拌制成水泥浆液，水灰比根据地下土层情况适时调整，一般水灰比0.45～0.6。

4．3开塞

注浆前，为使整个注浆线路畅通，先用压力清水开塞，开塞的时机为桩身混凝土初凝后、终凝前，用高压水冲开出浆口的管阀密封装置和桩侧混凝土（桩侧压浆时）。开塞采用逐步升压法，当压力骤降，流量突增时，表明通道已经开通，立即停机，防止大量水涌入地下。

4.4注浆

开塞后立即进行注浆，原则上开一管注一管，不允许普遍开塞。注浆应连续进行，压力采用由小到大逐级增加的原则。

5．后压浆技术的施工要点及要求

5．1注浆管埋设

注浆管采用Φ25mm管壁厚度2.5mm的焊接钢管，管阀与注浆管焊接连接。注浆管随同钢筋笼一起沉入钻孔中，边下放钢筋笼边接长注浆管，注浆管紧贴钢筋笼内侧，并用铁丝在适当位置固定牢固，注浆管应沿钢筋笼圆周对称设置，注浆管的根数根据设计要求及桩径大小确定。注浆管压浆后可取代等强度截面钢筋。注浆管根数根据桩径大小设置，一般注浆管设置情况下为：

桩径 d

根数 2 3 4

桩底压浆时，管阀底端进入桩端土层的深度应根据桩端土层的类别确定，持力层过硬时可适当减小，持力层较软弱及孔底沉渣较厚时可适当加深。一般管阀进入桩端土层的深度为：

桩端土层类别 粘性土、粘土、砂土 碎石土、风华化岩

管阀进入土层深度 ≥200mm ≥100mm

桩侧压浆时，管阀设置应综合地层情况、桩长、承载力增幅要求等因素确定，一般离桩底5～15m以上每8～10m设置一道。

5．2水泥浆配制

先根据试验按搅拌筒上对应刻度确定出一定水灰比的水泥浆液，在正式搅拌前，将一定水灰比水泥浆液的对应刻度在搅拌筒外壁上做出标记。配制水泥浆液时先在搅拌机内加一定量的水，然后边搅拌边加入定量水泥，根据水灰比再补加水，水泥浆搅拌好后达到对应刻度。搅拌时间不少于3min，浆液中不得混有水泥结石、水泥袋等杂物。水泥浆搅拌好后，过滤后放入储浆筒，水泥浆在储浆筒内也保证不断搅拌。

5．3注浆

5．3．1当设计对压浆量无具体要求时，应根据公式下列公式计算压浆量。

桩底压浆水泥用量：=π

桩侧注浆水泥用量：=π

式中：、―桩底、桩侧注浆水泥用量(t)；

、―桩直径（m）、桩长（m）；

―桩底压浆时浆液沿桩侧上升高度（m），桩底单压浆时，h可取10-20m，桩侧为细粒土时取高值，为粗粒土时取低值；复式压浆时，可取桩底至其上桩侧压浆断面的距离；

t―包裹于桩身表面的水泥结石厚度，可取0.01～0.03m，桩侧为细粒土及正循环成孔取高值，粗粒土及反循环孔取低值；

―桩底、桩侧土的天然孔隙率，=/（1+），为天然孔隙比；

―水泥充填率，对于细粒土取0.2-0.3，对于粗粒土取0.5-0.7；

―桩侧注浆横断面数。

5．3．2注浆压力可通过试压浆确定，也可以根据计算确定，式中―泵压；―桩侧、桩底注浆处静水压力；、―注浆点以上第层土有效重度和厚度；―注浆阻力经验系数，与桩底桩侧土层类别、饱和度、密实度、浆液稠度、成桩时间、输浆管长度等有关。桩底压浆时的取值见下表：

土层类别 软土 饱和粘性土、粉土、粉细砂 非饱和粘性土、粉土、粉细砂 中粗砂

砾卵石 风化岩

1.0～1.5 1.5～2.0 20～40 1.2～3.0 10～40

当土的密实度高、浆液水灰比小、输浆管长度大、成桩间歇时间长时取高值；对于桩侧压浆，取桩底压浆取值的0.3～0.7倍。

7．桩检测

本工程对后压浆灌注桩进行了单桩静载试验检测和桩身完整性检测，静载试验检测3根，桩身完整性检测54根，桩身完整性检测全部完好，静载检测结果如下：

序号 桩型 最大

加载量 最大

沉降量 最大

回弹量 单桩竖向抗压极限承载力 对应

沉降量

桩径 桩长

1 Φ1000 52m 7200KN 7.92mm 5.80mm 7200KN 7.92mm

2 Φ1200 55m 8600KN 7.76mm 5.29mm 8600KN 7.76mm

2 Φ1500 60m 10750KN 7.56mm 5.29mm 10750KN 7.56mm

从检测结果可以看出，承载力均能满足设计要求，且在达到设计承载力时对应的桩身沉降量最大不超过8mm，远远小于设计图纸中的预估沉降量40mm，并没有断桩现象。

8．结束语

桩底、桩侧后压浆是将注浆技术与灌注桩技术有机结合，以提高桩的承载力、减少沉降的一项创新技术。该技术有如下主要特点：

（1）在优化工艺参数的条件下，可使单桩承载力提高40～120％（粗粒土优于细粒土，桩底桩侧复式压浆优于桩底单压浆）；可缩短桩长或减少桩数量,降低施工难度，加快工程进度；经过压浆，可减少群桩的总体沉降，简化上部结构设计；

（2）经后压浆的桩基，沉降减少30％左右；

（3）对注浆量和注浆压力进行双向控制，施工质量易于保证；

（4）噪音小，速度快，效益高。

由于后压浆技术具有上述众多特点，因此它的应用前景非常广泛。

参考文献

1、中华人民共和国建设部.《建筑基桩检测技术规范》JGJ106-2003.

2、中华人民共和国建设部.《建筑工程桩基施工规范》JDJ94-2008；中国建筑工业出版社.

3、徐维均.《桩基施工手册》.人民交通出版社.

4、史佩栋.《桩基工程手册》.人民交通出版社.