桩底后注浆技术在工程中的应用

[摘要]本文通过分析汉沽某项目钻孔灌注桩工程桩底后注浆施工的实例，进一步认识后注浆技术提高钻孔灌注桩承载力的机理。在深入分析和总结的基础上，提出了合理应用后注浆技术的建议。

[关键词] 钻孔灌注桩后注浆技术压力桩端阻力单桩承载力

中图分类号：U443.15+4文献标识码： A 文章编号：

一、 概述

目前高层建筑大多采用钻孔灌注桩基础，而钻孔灌注桩最大的缺点就是：桩底虚土较难清理彻底，消弱了桩的端阻力，增加桩基沉降量。同时由于桩侧泥皮过厚，且厚薄不均，致使桩侧摩阻力降低，或为获得良好的持力层不得不穿越厚实的饱和性土层而达到坚硬的土层，但这不利于钻进、清孔和浇捣等。由于沉渣和泥皮的削弱影响，可使桩基承载力下降10％－20％左右，而采用桩底后注浆技术可较好地解决这些难题。本工程为22~32层高层住宅群共14栋住宅楼，座落在天津汉沽区，与蓟运河相邻，其基础采用后注浆钻孔灌注桩基技术。由于本工程成功地运用了这一技术，起到了固结桩底虚土、提高桩端承载力和单桩承载力的作用。

二 、场地工程地质条件

根据场地勘察资料，本场地地层分布规律如表一：

表一

三 、施工工艺

根据本项目14幢住宅楼工程桩的施工经验，本工艺施工质量控制要求如下：

1.成孔

根据地层土质及地下水位情况，结合勘察报告，采用潜型水钻机，灌注混凝土导管内径Φ250mm，导管长度不短于钻孔深度，钻头直径620mm，反循环泥浆泵，隔水塞采用球胆。

2.制作灌浆装置

在钢筋笼制作过程中，将两根内径Φ25mm注浆导管焊接在钢筋笼两侧。作为钢筋笼纵向配筋的一部分，其上部设有螺纹的封堵，与施工地坪等高，其下端设有螺纹及管箍，并缩入钢筋底部30~40cm，以便施接注浆阀。

3.下放钢筋笼及灌浆装置

将钢筋笼对准孔位，吊直扶稳，装上注浆阀，拧紧，慢慢下放钢筋笼，避免碰撞孔壁。钢筋笼全部到位后，不得悬吊，其下端注浆阀自然下沉至软土沉渣中，向注浆管中注水以检验是否漏水，然后将钢筋笼上端注浆管用堵头将其封闭，避免杂物进入其中。

4.灌注混凝土

清完孔具备灌浆条件时，开始浇注混凝土。浇注过程要连续，直到满足设计要求。

5.柱底注浆

水泥注浆一般在灌注桩施工完成72小时以后根据现场情况进行后压浆。先清洗注浆管路，从一端开始注水，直到另一端开始出水，这时管路畅通，开始通过注浆管向孔底注浆。

本工程采用监控为205级12Mpa抗震压力表，所用水泥水灰比为0.5~0.55，水泥压入量为1000~1200kg，泵送初始压力1.2Mpa泵送终止压力2.0Mpa。

四 承载力比较

1、承载力的确定

根据《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）提供的钻孔灌注桩桩基参数，计算未注浆钻孔桩的单桩竖向极限承载力标准值设计值Quk[1]：

Quk=Qsk+Qpk=μΣqsik li + qpk Ap

式中μ---桩身周长；

li--- 桩穿越第I层土的厚度；

qsik ---桩侧第I层土的极限侧阻力标准值；

qpk---极限端阻力标准值；

Ap--- 桩端面积；

后压浆钻孔灌注桩承载力通过现场实测静载荷试验结果确定。

2、承载力（孔底未注浆和孔底注浆）的比较

从对比可以看出，注浆后的单桩竖向极限承载力标准值要比注浆前提高26％～45％左右，平均在40％左右：其中以粉砂层为持力层的钻孔灌注桩后注浆效果更明显，提高系数在1.43～1.45左右；以粉质粘土为持力层的钻孔灌注桩后注浆效果相对略差，提高系数在1.26左右。另外，对多项工程后压浆钻孔灌注桩承载力的研究表明，提高系数在1.332左右，与本次研究结果基本一致。通过桩静载荷试验结果所对应的沉降值可以看出，试桩均未压到破坏，说明其承载力还有一定的储备。

3、沉降分析

本住宅小区21号楼单桩竖向抗压静载荷试验结果

表二

可以看出，S1加荷至荷载4500Kn时，未出现曲率的明显变化，其沉降为19.81mm；S2加荷至荷载4500Kn时，未出现曲率的明显变化，其沉降量仅为18.24mm；S3加荷至荷载4500Kn时，未出现曲率的明显变化, 其沉降量仅为17.46，故可判断这三根桩均未达到极限状态。S1单桩极限承载力实测值不小于4500Kn；S2单桩极限承载力实测值不小于4500Kn；S3单桩极限承载力实测值不小于4500Kn。通过单桩竖向抗压静载试验确定本工程3根试桩的单桩竖向抗压极限承载力值均不小于4500Kn,检测结果满足设计要求。

五 几个问题的探讨

1.后注浆对桩端土的加固效应

a水泥浆通过预埋的注浆管被注入桩底后，挤压渗透到桩底周围土层，起到充填固结的效果。在适当提高注浆压力的情况下，地层产生劈裂，形成浆脉网络从而形成一个扩大头，提高了单桩承载力，见图：

图一

b在高压的作用下，部分浆液沿桩周土上侵，使下部桩体和泥皮土层胶结在一起，提高了桩侧摩阻力。

c桩底压力注浆时，在压密桩端虚土的同时，向上传递反力，因而桩侧摩阻力也有所提高，随着灌浆压力的增加，桩端阻力和桩侧阻力基本按线性增加。

2.单桩承载力增幅与桩端持力层性质、桩径的关系

工程实践证明，桩底注浆后，单桩承载力增幅的大小与桩端持力层性质有关。在其它条件相同下，桩底注浆后，桩端持力层为粗颗粒（如卵石、粗砂）的单桩承载力增幅要高于桩端持力层为细颗粒（如细砂、粉土）的单桩承载力增幅。另外，单桩承载力增幅与桩径大小有关，在其他条件相同下，桩径小的单桩承载力增幅要大于桩径大的单桩承载力增幅。

上述两个特点可以用注浆比这一参数来解释。注浆比λ是指注浆量G与桩长L、桩径d之比，即

注浆比 λ＝G/L・d [2]…………………….. （1）

根据工程实践，将注浆后的单桩极限承载力Quk1与非注浆单桩极限承载力Quk2 之比

ξQ＝ Quk1 / Quk2 与λ进行回归，在置信度为80％的条件下，他们有如下关系：

细粒土持力层 ξQ ＝1.12+4.15λ…………（2）

粗粒土持力层 ξQ ＝1.12+5.70λ…………（3）

从上述（2）和（3）式中可以看出，在其他条件都相同的情况下，粗粒土持力层的ξQ 要比细粒土持力层的ξQ 大一些。因此桩端持力层为粗粒土持力层时的单桩承载力增幅要高于细粒土持力层的单桩承载力增幅。

同时，从（1）也可看出，注浆比λ与桩径成反比。事实上注浆量G随桩径的增加其增幅不是很明显，基本保持一定量。由此可见在桩长L、注浆量G等条件相同下，桩径小的承载力增幅要大于桩径大的承载力增幅。

六 几点经验

1 保证成孔质量和成孔深度

本工程由于场地地质条件差，在钻进过程中采用低速吊钻法钻进，增加上下窜动钻具的次数，削切孔壁，防止缩径，注入泥浆比重控制在1.25左右，钻进速度控制在0.6-0.8m/min。由于注浆管为通长，超钻必然导致笼顶标高降低，孔深不够注浆管必高出地表，不能满足设计要求。

2 钢筋笼的制作与吊放

钢筋笼制作工程中，除笼长、笼径、主筋及注浆管搭接、焊接工艺及外观尺寸、堆放等满足设计及规范要求外，特别要注意注浆管不能有砂眼、孔隙，否则容易漏浆达不到灌浆目的，同时要与主筋焊牢。在吊放过程中，要吊直扶稳，慢慢放入，注意注浆管的变形，钢筋笼全部入孔后，不得悬吊，要让下端注浆管入沉渣中，使得注浆时注浆压力容易将阀门打开。

3注浆施工

工程试验资料表明，在灌注桩施工完成3～7天为注浆最佳时间。其工艺参数的优化应以确保最佳注浆比为前提，控制浆液水灰比、注浆压力、注浆时间、注浆顺序等。

图二

随着注浆时间的增加，压力曲线是不断变化的，直到曲线比较稳定。此时的注浆压力才是准确的（见图），才可作为停止注浆的依据，一般不超过5MPa。

七 结论及前景

本工程实践表明，桩底注浆技术具有适应性强、操作方便、可靠性好等特点，对提高钻孔灌注桩的承载力起决定作用。通过注浆固结桩底沉渣，可使承载力增幅约26～30％，同时还减少了桩基沉降量。

实践表明，采用桩底后注浆技术对于减少桩基沉降、稳定基桩质量、提高承载力、缩短工期、减短桩长、缩小桩径、减少桩数、降低施工难度及提高经济效益等，具有广阔的推广应用前景。

参考文献

建设部标准.《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）北京 中国建筑工业出版社

《钻孔灌注桩后注浆工程实例及机理分析》 华东建工勘察

《泥浆护壁灌注桩后注浆技术》选自《华北岩土工程勘察与治理学术交流论文集》

《钻孔灌注桩桩底后注浆施工技术》

《桩底注浆钻孔灌注桩承载力的研究》