钻孔灌注桩桩端后注浆技术在建筑桩基工程中的应用

摘要：后注浆技术对于提高桩体的承载能力具有显著的作用，本文结合工程实例，分析阐述了不利地层条件下采用钻孔灌注桩桩端后注浆施工技术要点。并结合成桩检测试验对其成桩效果进行了分析评价和总结。实践证明，后注浆施工技术对提高桩侧及桩端承载力具有良好效果。

关键词：桩端后注浆；钻孔灌注桩；承载力；单桩竖向静载荷试验

中图分类号：TU753.3

文献标识码：B

文章编呼：1008-0422(2010)06-0165-02

1　前言

长期的施工实践发现，传统的灌注桩施工工法存在很多难以克服的技术难题，比如在成孔过程中孔壁残留的泥皮以及孔底难以清理干净的沉渣，很大程度上减弱了桩体的侧摩阻力和桩端阻力。成为桩基沉降量较大的主要诱导因索，不能最大限度地发挥桩基的承载性能。

钻孔灌注桩后注浆技术即是针对传统工艺所存在的缺陷而发展起来的一种施工工艺，它是指钻孔成桩后，利用预埋在桩身的注浆管，通过地面压力系统，将以水泥为主剂的固化液(如纯水泥浆、加外加剂及掺合料的水泥浆、超细水泥浆、化学浆液等)，经桩端注浆装置均匀地注入桩端地层。根据浆液性状、土层特性和注浆参数等不同，压力浆液对桩端土层、桩端沉渣及桩端附近的桩周土体起到渗透、填充、置换、劈裂、压密及固结等不同作用，通过改变土体的物理力学性能及桩土间边界条件，从而提高桩的承载力以及减少桩基的沉降量。

2　工程概况

湖南某综合楼工程地下1层，地上18层。框剪结构，总建筑面积24560m2，采用桩－筏基础。钻孔灌注桩桩径cpp800mm，桩身混凝土强度等级为C30，设计单桩竖向承载力为2500kN。

场地地层参数及其物理力学性质指标见表1。由于地质上部土层主要为承载力较低的粉质粘土和承载力较低、厚度大的细砂层，不能作为主要建(构)筑物天然地基，在进行地基必要处理的基础上，设计拟采用对钻孔灌注桩进行后注浆，以提高桩端桩侧的承载力，满足建筑物对地基承载力要求。

3　钻孔灌注桩后注浆施工技术

考虑各土层的力学性质及状态，并结合工程桩的施工桩长，以⑤层细砂层作为桩端持力层，根据试桩成果确定桩长为23m。

3.1　桩体主要设计参数 　 钻孔灌注桩桩径800mm，桩身混凝土强度等级为C30，设计单桩竖向承载力为2500kN，其他主要设计参数见表2。

3.2　钻孔灌注桩后注浆施工工艺及质量控制措施

3.2.1　旋挖成孔

钻机对位以实际桩位引出的四角桩来控制。成孔前先埋设护筒，其直径比桩径大20cm。高度3.0m，埋设偏差>2cm，并保证护筒垂直。护筒就位后，周围填土、捣实，避免漏浆。钻进过程中泥浆面不得低于护筒底面，提钻后护筒内泥浆液面应高出护筒底面至少1m。由于孔径较小且以砂层为主，钻进时每次进尺控制在50-80cm。另外，下放和提升钻头时速度要平稳，以免强烈撞击造成孔壁坍塌。成孔达到设计深度后要用捞砂钻头清除孔底沉渣。沉渣厚度控制在100mm以内。

3.2.2　泥浆制备

旋挖钻进过程采用泥浆护壁。根据场地地层条件，本工程质量控制的重点在于对孔底沉渣的控制，而沉渣控制的关键环节在于对成孔所用泥浆质量的控制。泥浆主要采用优质膨润土、纯碱、纤维素加清水搅拌而成，其参数确定遵循以下原则：

(1)在钻进过程中能满足整个成孔过程的护壁要求：

(2)成孔后，在等待混凝土浇注时间内，孔底沉渣厚度不超过规范和设计技术要求(≤100mm)。

根据上述原则，结合本工程地层特点。配置泥浆的材料比例为膨润土6沪70kg／m~、纯碱2kg／m3、纤维素0.1～0.25 kg／m3；施工用泥浆参数为密度1.06kg／L，粘度18s，含砂率

上述参数尚需结合具体情况进行调整，对使用过的泥浆须经过旋流除砂器除砂重新调制后才能再投入使用。

3.2.3　钢筋笼制作

钢筋笼制作前，首先应进行原材料复验并进行焊接试验，合格后及时清除钢筋表面污垢和锈蚀。并将主筋调直。

钢筋笼制作时。主筋接头应按50％错开。接头间距不小于800mm。主筋采用双面搭接焊，||级钢焊接采用E50焊条，|级钢焊接采用E43焊条。为防止钢筋笼在运输、吊装过程中发生变形，钢筋笼分两节制作，并采用两点和三点起吊。钢筋笼安放允许偏差为横向≤20mm。纵向≤50mm。钢筋笼制作允许偏差见表3。

3.2.4　水下浇注混凝土

采用商品混凝土，水下混凝土浇注采用导管法。本工程采用的导管内径为250mm，导管下设长度根据实际孔深确定，下设完成后导管下端距孔底30～50cm。如果沉渣厚度超标，应进行二次清孔，待各项指标满足要求后方可进行浇注。

初灌量是水下混凝土灌注的关键指标。初灌后导管埋深>1.0m，本工程单桩初灌量

在灌注过程中，及时测量混凝土面上升高度，准确计算导管埋置深度，从而确定导管拆卸长度。本工程要求最小埋管深度7.5m。

灌注前作好组织协调工作，保证混凝土连续灌注，每根桩力争在2h内完成并作好灌注记录。为确保桩顶混凝土质量，在桩顶设计标高基础上超灌一定量混凝土，本工程超灌高度控制在50cm。混凝土在灌注过程中各桩均连续灌注，未出现异常现象。

3.3　后注浆施工关键技术

对于钻孔灌注桩，后注浆施工是其最关键的工序，在施工中主要包括以下关键环节：

3.3.1　压浆管布置

本工程为桩底、桩侧压浆，根据地层条件和施工经验，布置二道压浆管。桩侧、桩底各一根。分二段注浆。压浆管的布置见图2。

3.3.2　浆液配比

压浆浆液采用材料包括：强度等级为32.5MPa的普通硅酸盐水泥、高效减水剂和膨胀剂，浆液水灰比为0.65。

3.3.3　压浆量控制

灌注完成12h后进行“开环”，48h后按自下而上的顺序逐管依次及时进行压浆。

压浆量为后注浆施工的主要控制指标。本工程单桩压浆量为1.5m3。压浆终止条件以压浆量控制为主，压力控制为辅，压力一般不超过1.5MPa。

根据施工记录，本文列出10根桩的详细施工参数，见表4。

4　灌注桩后注浆成桩检测及应用效果分析

施工结束后，根据相关规范要求进行了单桩竖向静载荷试验和高应变动力试验，其中单桩竖向静载荷试验主要确定天然状态下单桩的竖向极限承载力。而高应变动测试验是为了确定在动荷下单桩的极限承载力并检验桩身结构的完整性。

4.1　单桩竖向静载荷试验

采用锚桩反力梁法，整个试验系统由反力装置系统、加载系统、荷载控制及测量系统组成。试验采用慢速维持荷载法，各试桩均达到了设计要求，以15#成桩为例，分别从上到下依次进行加载，分别是1200、1800、2400、3000、3600。4200，4800。5400。6000，6600，7200，7800，8400，9000。9600，10200、10800、11400、12000kN。试桩的Q-s曲线及s-lgf曲线分别见图3、图4。

从以上曲线图可以看出，试桩Q-s曲线及s-lgt曲线平整圆滑，随着荷载的增加。没有出现骤降现象，说明其具备一定的承载力且趋于稳定。后注浆取得良好效果，达到和超过了桩竖向承载力2500kN设计要求。

4.2　高应变动力试验

试验成果见表6。从表中数据可以看出，桩侧及桩端阻力发挥比较均衡，充分说明后注浆技术对于改善桩体受力的适用性。

5　结语

综上所述。该工程成功应用后注浆技术，克服了钻孔灌注桩传统施工工艺的弊端，最大限度地发挥了桩体的承载性能，通过试桩的试验结果说明后注浆技术有效提高了桩体的侧摩阻力和桩端阻力，从而有效地控制桩基沉降量，满足场地桩基承载力要求。