桩底后注浆技术的加固机理及施工

摘要：随着城市现代化建设进程的加快，城市建筑物的高度及平面范围有了大幅度提高，从而导致建筑物单桩荷载的成倍提高；而与之相反，建筑物的平面建设布局却显著压缩，相邻建筑物间的距离往往不足10m，甚至更小。这一增一减势必对建筑物的基础设计及施工提出更高的要求。而钻孑L灌注桩则具有单桩荷载大，对邻近环境影响小的优点，恰好满足了建筑物对基础的上述要求。本文分析了桩底后注浆技术的加固机理、施工工艺，并以工程实例说明该技术在现代工程中的应用，具有明显的经济效益。

关键词：钻孔灌注桩；后注浆；承载力；沉降

1 概述

近二十多年来，随着中国城市现代化建设进程的加快，城市建筑不断向高层、超高层和大跨度建筑发展，从而导致建筑物对单桩承载力的要求成倍提高；而普通钻孔灌注桩由于受施工工艺的限制，桩底沉渣较难清除，或对于好的基岩持力层而施工难度非常之大，很难为上述建筑提供较高的承载力。近十年来，一种新工艺方法―― 钻孔灌注桩桩底后注浆技术由此应运而生，并在建筑与交通工程领域得到了广泛的应用。尤其是在一些特殊地质条件下，如持力层为圆砾或卵石层，其应用价值非常之高。

2 桩底后注浆技术的加固机理

在桩端压注水泥浆液，浆液首先渗透到最疏松的残渣间隙中，并与残渣相结合，形成了强度较高的结石，从而可抵消孔底残渣的影响。当残渣间隙被水泥浆液充满后，水泥浆液将充填灌注时因混凝土离析而形成的“虚尖”、“干碴石”等，从而增加了桩端混凝土强度。随着注浆量的增加及注浆压力的提高，水泥浆液不断地向桩端持力层中渗透，在桩端形成梨形体，当梨形体不断增大时，其渗透压力因受到周围致密土层的限制而不断升高，并对桩端持力层起压密作用，提高桩端土体的承载力。同时，因为梨形体增加了桩端承压面积，相当于对钻孑L桩进行扩底，从而提高了钻孔灌注桩的桩端承载力。

桩侧压浆则可以消除泥皮，充填桩身混凝土与桩侧周围土体间的间隙，提高桩侧混凝土与桩周土体间的粘结力，从而提高桩侧摩阻力。当水泥浆液沿桩壁上下渗透时，渗透长度不断增加，浆液体内压力不断升高，当浆液体的压力大于桩周围土体裂隙水压力时，浆液向桩周围土体中横向渗透，与桩侧土体结合，提高了桩侧土体的强度，粘结了桩壁与桩周土层，相当于增大了桩径和粗糙度，提高了桩侧摩阻力，从而提高单桩承载力。

3 桩底后注浆技术的施工工艺

1)注浆管的加工与安放。a．注浆管的加工：采用1寸钢管制作，长0.4m，钢管底部压成扁形，再打上相互错开的4排孔眼，孔眼打好依次采用透明胶布、图钉和电工胶布缠好，在确认不漏水的情况下，管外用蛇皮袋包扎可靠。中间管路通过丝扣连接，接头缠绕生筋箍。b．注浆管的安放：在钻进成孔一次清空完毕后，注浆管绑扎在钢筋笼上下放，同时需要注意：注浆管在下放过程中要轻提轻放，切莫强压强扭；在注浆管内要及时注水，观察液面变化情况，发现漏液应及时查明原因进行修正；把注浆管管底伸入桩底沉淀土中0.3m，并把注浆管在孔口位置固定好，高出地面约为0.5m，并用堵头塞好。

2)清水开塞及注浆施工。成桩2d内进行开塞，开塞压水量控制在5Okg左右，开塞压力一般小于8MPa，若单管清水开塞，水不断注入且压力不断降低说明该桩已开塞成功。

当开塞成功，且成桩5 d―l0 d左右或桩身强度达到75％以上时，即可进行桩底注浆施工。注浆参数主要包括注浆压力、注浆速度、注浆容量、水灰比和终止注浆条件等，应视具体地质条件而定。注浆压力一般为0.5MPa～10MPa，稳压时间一般为5min，速度在30 L/min一4oL/min，水灰比一般为0.5～0.7，注浆容量按具体空隙情况计算。

4 桩底后注浆终止控制标准

桩底后注浆通过高压将浆液送至桩底，处理沉渣，挤密土体，改变桩端土、桩周土的力学性质从而达到提高承载力的目的。最大注浆压力由桩身结构(有效桩长、桩径、桩入土深度)、桩的抗拔能力、土质条件决定。注浆前可根据上述条件估算其最大注浆压力(也可采用试验确定)，当注浆压力达到此压力并稳定一定时间后即可终止注浆；另一方面，也可根据地层条件及要求承载力提高幅度确定注浆量，当注浆量达到要求时也可终止注浆。也可通过试验，确定合理的注浆压力和注浆量，采用注浆压力和注浆量双控制。

5 工程实例

5.1 工程概况与地质情况

某办公楼建筑高度约160 m，地上36层，地下室2层，属超高层建筑，结构形式为框一筒结构。根据地质报告，从上到下的土层分布情况依次为：②1砂质粉土、②2砂质粉土夹粉砂、②3粉砂、②4砂质粉土、⑤淤泥质粉质粘土、⑥1粉质粘土、⑥2粉质粘土、⑥3粉质粘土、⑧1中砂、⑧2含泥圆砾、⑧3含泥圆砾中的所有夹层、全风化泥质粉砂岩、⑩ 含砾砂

岩、强风化泥质粉砂岩、 含砾砂岩和中风化泥质粉砂岩、⑩1含砾砂岩。

5.2 桩底后注浆主要施工工艺参数

本工程桩底后注浆主要施工工艺参数为：注浆在钻孔灌注桩完成7d～10d内进行，要求在成桩24h后清水开孔；注浆水泥采用强度等级为32.5普通硅酸盐水泥，掺入10％HEA，水灰比为0.5，且先稀浆后浓浆；单桩注浆水泥D=800桩不小于2.5t，D：1000桩不小于3.5t，开塞压力不大于8MPa，终止压力2MPa一5MPa，当遇群桩，注浆量小于设计值时，则需维持注浆压力8MPa，5min后可停止注浆。

6 结语

1)钻孔灌注桩桩底后注浆技术，不但加固了桩端土，同时也加固了桩周土，从而有效提高了单桩承载力特征值减少设计桩数和施工工期，具有明显的经济效益。

2)钻孔灌注桩桩底后注浆技术，不但有效地解决了普通灌注桩孔底沉渣；同时高压水泥浆液通过劈裂和渗透作用，加固桩端土体，形成扩大头，从而减少了建筑物的沉降和不均匀沉降。

3)在施工过程中，注浆压力、注浆速度、注浆容量、水灰比和终止注浆条件等参数应根据不同地质条件来确定。

4)桩底后注浆钻孔灌注桩单桩承载力特征值应根据单桩静载试验来确定。

后注浆技术是近几年来发展的创新技术，受到广大岩土工程界重视。随着该技术的不断推广应用、完善，必将发展成为钻、冲、挖孔桩必备的配套技术。由于地质条件，成桩工艺的复杂多变，后注浆技术仍有待进一步发展完善，如后注浆施工技术，工艺参效，后注浆桩承载力估算，后注浆桩基的优化设计等等。