综述建筑工程中的灌注桩施工

摘 要：桩底后注浆法具有可靠性好、附加费用低、承载力增幅大等优点, 尤其是桩底后注浆后单桩承载力提高,使桩数减少或桩长减短,工作量减少,施工周期缩短,桩基工程费用大大节约, 并能消除一些不良地质现象,改善桩的受力情况。下文主要谈谈项目建设桩基建设中的灌注桩施工，与同行共同交流和学习。

关键词：建筑工程 灌注桩特点分析

中图分类号： TU198 文献标识码： A 文章编号：

一、工程概况

本工程位于江苏省内，根据建设方要求项目拟建建筑物层高 17 层, 主楼地上 17 层, 总高度56.2m,结构为框剪结构，施工前项目部经过多个设计方案论证，本工程桩基部分采用后压浆冲孔灌注桩, 主要的桩荷载形式为入岩端承桩,共布设后压浆钻冲灌注桩 84 根,其中 Φ800 桩 32根, 单桩承载力设计值为 3200kN；Φ900 桩 52 根, 单桩承载力设计值为 3800kN。该工程工程地质条件(见表1)。

表 1 工程地质描述

二、后注浆钻孔灌注桩施工工艺

后注浆冲孔灌注桩施工工序为:冲击成孔吊放钢筋笼(同时预埋注浆管)浇灌混凝土成桩后注浆。

2.1成孔工艺

采用卷扬机悬吊冲击钻头上下往复冲击成孔工艺。冲孔前在桩位处埋设大于桩径 200mm 的护筒,冲孔机对位偏差不大于±20mm, 开始低锤密击，锤高 0.4～0.6m，并及时加块石与粘土泥浆护壁，泥浆密度和冲程可按表 7-81 选用，使孔壁挤压密实，直至孔深达护筒下 3～4m 后，才加快速度，加大冲程，将锤提高至 1.5～2.0m 以上，转入正常连续冲击，在造孔时要及时将孔内残渣排出孔外，以免孔内残渣太多，出现埋钻现象。

2.2 吊放钢筋笼

⑴在成孔后把两根注浆管连同钢筋笼下入孔内。⑵注浆管检查。注浆管必须经过检查,无锈蚀,无裂痕,耐压性能好,尤其管内不得有锈蚀及其它杂物,防止铁锈及杂物进入注浆阀,使注浆阀堵塞,造成注浆失败。⑶预埋注浆管:成孔检查合格后,两根后注浆管随钢筋笼下入孔内, 注浆管绑扎在钢筋笼上对称安装,压浆导管的上端设计高出自然地坪 200mm，下端接管箍后距孔底 800mm，压浆导管接管处采用套管焊接。套管直径 32mm，长度 150mm，材质与压浆导管相同。随钢筋笼入孔时不得反复冲撞孔底，不得悬吊，施工时必须避免压浆管路漏水和弯曲，以确保压浆通畅。注意：为确保压浆管进入沉渣和桩尖影响土层，桩孔深度严禁超深，同时钢筋笼和压浆管制作时，底部加劲箍往下钢筋和压浆管均适当加固，以便压浆管进入沉渣和桩尖影响土层，确保压浆阀能正常打开，顺利实施后压浆工艺。

2.3混凝土灌注

混凝土采取水下灌注,混凝土标号为 C30,在对孔深、泥浆等相关性指标验收合格后开始灌注。灌注时要求导管离孔底 0.3～0.5m, 初灌量应保证导管埋深1.0～1.5m,灌注混凝土应连续进行,并严禁把导管底拔出混凝土面。

2.4成桩后注浆

2.4.1注浆技术参数

⑴采用 42.5 矿渣水泥,水灰比为 0.7。⑶注浆量:单桩设计注浆量为 5.0m3,必须严格按设计注浆,实际注浆时需大于或等于设计注浆量。

⑶压浆速度:50～75L/min。

⑷注浆压力:初始 0.5～1MP。正常 1.5～2MPa,最大 3MPa。稳压时间 15min 左右。

⑸注浆阀门设计:根据注浆内径在下部打孔,孔径累计面积与注浆端面积之比 >1.05,且保证喷射有效面积。

⑹投石高度为 50cm, 注浆阀的有效长度设计为30cm。

2.4.2注浆施工

压浆采用 2SNS 型高压注浆泵并配以 YJ340 型泥浆搅拌机,总功率 14kW。采用纯压式灌浆法,成桩 3～5 天后,把地面注浆系统与孔内一根注浆管连接,另一个注浆管丝堵打开,压入适量清水,冲洗孔底内注浆腔室,待另一注浆管内出清水后,开始注入按设计水灰比配制的水泥浆液,待另一注浆管内流出水泥浆液时,停注,安装上丝堵,继续注浆,待压力达到 1.5MPa 时,稳压 15min左右,堵上此注浆管,换另一注浆管二次注入水泥浆液,压力达到 1.8～2MPa 时,稳压 15min,拆洗上部注浆系统,进入下一条桩施工。

三、 注浆效果及特点分析

根据质量监督部门桩基检测结果,该工程单桩承载力提高 60%～800%。且强风化花岗岩层固化良好,达到微风化岩层效果。开挖到基础桩顶标高 -1.7m 处,可见部分桩身有 3～10mm 水泥浆层护裹桩身,还有部分脉状水泥延伸,厚度 50～150mm,长度 2～3m。由此可见后注浆工艺产生的固化、劈裂、扩底扩径效应,达到了后注浆工艺提高承载力的目的。该大楼钻孔灌注桩施工中成功地使用了桩后注浆这种新技术工艺, 取得了较好的效果,其特点为：

3.1有效提高单桩端承力

由于后注浆的挤压、充填固结作用,在桩底形成扩大头且消除了钻孔灌注桩沉渣的存在,使桩体与桩端持力层有效地结合在一起,且由于高压注浆使桩底产生反向预应力,能有效地发挥和增加单桩端承力。根据该大楼桩基检测中心做的高应变测试曲线分析,由于后注浆工艺使桩端持力层端阻进入微风化岩层,进一步证实桩端注浆的有效性。

3.2有效提高桩侧摩阻力

由于浆液沿桩周向上扩散泛浆,能部分增加单桩摩阻力, 根据现场开挖情况, 部分桩在桩上部可见 5～15mm 厚的注浆层。

3.3 能消除一些不明不良地质现象, 改善桩身受力情况

在施工中,桩注浆量均大于设计注浆量 5t,部分桩浆量大于 7.5t,个别桩达到 9t。根据基础开挖到桩顶标高时(-1.7m 左右)发现脊脉状注浆物存在,厚为 50～150mm 不等,且不规则,说明后注浆工艺能消除部分不良地质的影响。

3.4 加固地基

由于全部工程均采用后注浆法施工,由于浆液对桩周土的压密作用,并使部分浆液渗透土粒、砂粒、砾石粒之间的间隙里,使其固结与四周地层紧密相依,从而使整个地基得到加固。

3.5工艺先进

后注浆工艺在我国是 20 世纪 90 年代初形成的一种先进的施工工艺,是科学技术在工程施工中的具体运用,由于其科学性和先进性,已在世界范围内多领域得到了广泛的应用和发展。

3.6 不足之处

高压注浆易损件多,易坏,成本升高,地质情况复杂时,注浆量不易控制。

四、桩端压浆工艺提高承载力机理简析

对于采用泥浆护壁工艺成桩时,往往在孔底形成一个沉渣软弱层,即使通过置换泥浆或抽渣筒排渣等认真清底措施,也很难达到清除沉渣的标准。通过设置于桩底的柔性注浆腔压入水泥浆, 浆泡逐步扩大并向外挤压,就会压密沉渣软层而硬化此层,继而对桩端土层产生压密,从而大大提高桩底土层的刚度和强度,促使端阻同步甚至超前发挥。桩底沉渣软层的压实硬化,桩端土层的压密,相应的支承面积的扩大以及在桩身下段土层对桩体产生的握裹效应等综合作用,使桩端压浆能提高桩的承载力。关于采用压浆工法提高单桩竖向承载力的数值,对于不同持力地层、不同长度的桩,据已有注浆桩与普通桩试桩资料对比,综合为 0.2～2.0 倍 。

五、 结束语

桩底后注浆法具有可靠性好、附加费用低、承载力增幅大等优点, 尤其是桩底后注浆后单桩承载力提高,使桩数减少或桩长减短,工作量减少,施工周期缩短,桩基工程费用大大节约, 并能消除一些不良地质现象,改善桩的受力情况。关于后压浆工艺的进一步推广应用,还有以下问题有待于进一步探讨: 后压浆工艺参数、压浆设备的进一步优化,以确保压浆效果稳定可靠。

【参考文献】

[1] 沈保汉 1 桩基础施工技术现状及发展方向 [J]1 施工技术,2000

[2] 编委会 1 桩基工程手册 [M]1 北京: 中国建筑工业出版社,2003