钻孔灌注桩后注浆技术在工程中应用

【摘要】本文从钻孔灌注桩后注浆技术原理通过工程案例阐述了其施工工艺及要点，检测结果表明单桩承载力得到明显提高，沉降量也符合设计要求，并具有良好的经济效益。

【关键词】钻孔灌注桩后注浆；承载力；沉降量；加固作用；

中图分类号：K826.16 文献标识码：A 文章编号：

0.前言

随着高层建筑的越来越多，对基础的承载力和沉降量的要求也越高，传统的钻孔灌注桩虽具有施工简便、经济、适用广等特点，但也存在泥皮和沉渣过厚两大缺点，通过大量工程实践表明，采用灌注桩后注浆技术能有效提高桩基承载力，清理桩底沉渣，加固持力层。

1.灌注桩后注浆技术原理

在成桩过程中, 在桩底或桩侧预置压浆管路, 待桩身混凝土达到一定强度后(一般是3～10d的凝固期) , 通过压浆管路, 注入纯水泥浆或特殊配方的水泥浆液, 使桩底沉碴和桩周土间的泥皮隐患、小孔洞隐患得到根除, 桩身缺陷得到补强, 桩底、桩侧周围土体得到挤密, 桩与桩周土的粘结力得到提高。

2.钻孔灌注桩桩端后注浆加固作用

桩端后注浆是在灌注桩施工中将钢管沿桩钢筋笼外壁埋设，桩混凝土强度满足要求后，将水泥浆液通过钢管用高压注浆泵以一定的压力将预定水灰比的水泥浆压入桩底，对桩底沉渣，桩端持力层及桩端的碎卵石混砂层孔隙中，使得原本松散的沉渣、碎卵石混砂、土粒和裂隙胶结成一个高强度的结合体。从而对桩端虚土及桩端附近的桩周土层起到渗透、填充、置换、劈裂、压密及固结等多种形式组合的不同作用，浆液也沿着桩身和土层的结合层上返，消除了泥皮，提高了桩侧摩阻力，同时浆液横向渗透到桩侧土层中也起到了加大桩径的作用，也消除虚土与泥皮，改变桩与岩、土之间的边界条件，从而提高桩的承载力并减少沉降量

3.工程案例

某小区由15栋15～30层高层住宅楼组成，建筑用地面积约7万平米，施工场地为河流冲积型地貌单元，土层厚度分布不均，各土层地质条件见表1。本工程粘土层厚近40米，故设计为二种钻孔桩，一种以中风化泥质砂岩为持力层的嵌岩灌注桩，一种为圆砾为持力层的后注浆法灌注桩，桩端进入该层3m以上，施工要求单桩极限承载力都达到5500kN，最终沉降量控制在15mm以内。根据实际施工，两种桩基承载力相近。

3.1工程特点

本工程中最大特点是粘土层较厚近40米，实际施工存在主要问题：①因入岩（圆砾）仅需30分钟左右，而一般嵌岩钻孔灌注桩入岩可能要一天（16小时）左右，这一天（16小时）也是清孔和打碎粘土，粘土未打碎既影响成孔和成桩质量，同时极易造成钢筋笼上浮，注浆管随同上浮就无法完成孔底注浆；②因在粘土中钻进平稳的话孔径不仅不会偏大，且有偏小的趋势，若按规范规定的钻头允许负公差2公分的话，充盈系数肯定偏小。

3.2后注浆施工技术

工艺流程：灌注桩成孔并清孔后沿钢筋笼外埋设注浆管下钢筋笼下导管、清孔、浇灌凝混土灌注桩混凝土后注浆施工

1)注浆管采用内径25mm，壁厚3mm的无缝钢管，接头采用丝扣连接，桩顶端采用丝堵封严，桩底端采用单向截流阀。注浆管长度比孔深长35cm的钢管，在桩底部长出钢筋笼5cm，上部高出桩顶混凝土面30cm但不得露出地面以便于保护。

2)在工艺上采用单向截流阀作出浆口，注浆成功率相对大，且压力相对稳定，注浆效果好。把注浆管（钢管）固定在钢筋笼上，注浆管在最下部制作成出浆口的单向截流阀并压入桩底土中30～40cm，在进行桩身砼浇注时浆液不会灌入阀内，注浆时浆液也不会回流。

3)两根注浆管对称绑牢固在钢筋笼外侧，成孔后清孔、下钢筋笼，在钢筋笼吊装安放过程中要注意对注浆管加以保护，钢筋笼不得碰撞挤压，以免造成注浆管在丝扣连接处松动，单向截流阀应加混凝土垫块保护，不得摩擦孔壁以免注浆孔的堵塞。随后下导管、清孔、浇灌混凝土，待成桩1d后开塞，以约2.5MPa压力的清水冲开管底封口。7d后，在正式注浆之前，应先试压清水待压浆管畅通之后再后注水泥浆液，压力注浆约2.5h。

4）注浆浆液由水泥搅拌机（350L）、滤网、储浆桶（500L）、注浆泵（设最大压力10MPa的压力表）、桩孔口压力表、注浆管而达到桩底。当注浆压力达到4MPa并稳压3～5min后或注完设计要求注浆量后，即可终止注浆。

5)注浆浆液配合比经现场试验确定，水泥浆采用425＃普通硅酸盐水泥，按水灰比0.55配制内掺水泥用量10％的UEA膨胀剂，目的是有效降低水化热和减小收缩，同时掺水泥用量2％的早强剂，以提高早期强度。

3.3施工难点

灌浆压力及灌浆量既是两个施工控制过程，又是两个主要的设计指标，它们决定着桩的承载力及桩的最终沉降量。该工程由于桩端持力层为圆砾层，注浆压力达到4MPa时压力就加不上去，但压浆量不断上升，经现场分析认为是圆砾层的渗透性较大所致，所以控制标准采用压力达到4MPa，压浆的水泥量达到1.6t左右时停止压浆。

3.4施工控制要点

(1)钢筋笼上浮。主要原因为成孔中有泥块未打碎，灌注混凝土时造成摩擦力增大，在灌注混凝土时要控制好速度，不宜过快，在灌好头3方料左右最好多次小幅度插拔导管，其次是在钢筋笼上浮时通过通过快拔慢插导管方法尝试将钢筋笼到位。

(2)注浆时采用两根桩循环注浆，为防止注浆时水泥浆液从临近薄弱地点冒出，注浆的桩应在混凝土灌注完成3～7d后，并且该桩周围至少10m范围内没有钻孔作业，该范围内的桩混凝土灌注完成应在3d以上。

(3)注浆较为关键，是对控制好注浆开塞时间。开塞时要在现场观察高压注浆泵的开塞压力，写明开塞记录，要记录的内容应包括施工时间、注浆开始及结束时间、注浆数量以及出现的异常情况和处理的措施等。如喷头打不开压力达到10MPa以上仍然打不开压浆喷头，说明喷头部位已经损坏，不要强行增加压力，可在另一根管中补足压浆数量。

(4)清水：开塞清水不宜过多，压力也不宜过大，以免桩身混凝土强度受到影响。注浆后再注入大致等于输浆管容积的清水，以免浆液回流至注浆泵与注浆管之间的一段输浆管内。

(5)本工程各桩均达到按设计要求的注浆量，平均注浆压力4MPa（开塞压力2.2MPa），注入速度10～20L/min。

(6)注浆时个别也会发生水泥浆沿着桩侧或在其他部位冒浆的现象，若水泥浆液发生其他桩或者地面上冒出，表明该桩底已经压浆饱和，可停止压浆。

(7)注浆时采用分片一次性注浆，先周边桩后中间桩的顺序，能保证中间桩位的注浆质量，能使桩底有效注浆量比较均匀在工程范围内形成一个整体。若出现个别桩注浆量达不到设计要求，可视情况加大临近桩的注浆量作为补充。

3.5监测情况及应用效果

采用桩端后注浆技术，桩基为Φ800钻孔灌注桩，共328根，有效桩长33.4～36.2m。对桩基检测过四根静载桩，Φ800mm单桩极限承载力都达到5500kN，最终沉降量最大的才14.58mm，所以最终沉降量很小。并按图纸设计要求进行高应变及机械阻抗法动测，该工程桩的桩身砼质量均为良好，无断桩、缩颈、离析等不良现象，桩长也满足设计要求，试验表明均达到Ⅰ类桩标准92％，其余为Ⅱ类桩标准，无出现Ⅲ类桩标准，合格率达到100％。说明后压浆有效处理钻孔灌注桩孔底沉渣与桩身的完整性，因为在强的压力作用下浆液会渗透如缝隙等不完整的地方，有效地减小了桩的沉降量，也减小了桩端沉降量。对于单桩混凝土体积约18m3的桩，每根可节约造价0.7万元，整个桩基基础工程施工完可节约工程造价二百多万元。

4.总结

（1）本工程采用钻孔灌注桩桩端后注浆起到了加固桩端土体，增大有效桩径，明显提高桩端承载力的作用，以加固桩端地基的方法，既可以大大缩短桩长又可以减小沉降量。随着施工经验的积累，施工技术日益成熟，能够加快工程进度，大幅度降低基础工程造价，具有推广价值和较好的应用价值，提高经济效益具有明显的效果；

（2）钻孔灌注桩桩端后注浆施工技术的掌握，需要施工人员在施工过程中不断地总结和摸索，要及时记录每一个工序的施工过程，以及关键点的发生情况和处理结果，进行对比分析，找出类似点和不同的；

（3）钻孔灌注桩桩端后注浆质量管理的控制，必须做好施工前和施工过程中的动态控制，只要准备充分，施工方法得当，管理措施到位，能够控制钻孔灌注桩端后注浆容易出现的质量缺陷；

（4）严格实施施工全过程的质量控制，对施工过程中的施工人员、施工材料、施工机械、施工工艺、施工环境等进行全方位监督管理。

参考文献

［1］刘金砺，祝经成．灌注桩后注浆技术规程［M］．

［2］沈保汉．桩基础施工技术现状及发展方向［J］．施工技术，2000．

［3］桩基工程手册［M］．北京：中国建筑工业出版社，2003．