灌注桩后注浆施工的应用研究

摘要：钻孔灌注桩施工有适用范围广、噪音低、不会挤压基础土层、对周围环境影响小等特点，但也存在着施工工艺缺陷。本文通过对后注浆施工的研究，与钻孔灌注桩相比，能提高桩的承载力，减少其变形，另外在经济效益上也可以节约一部分资金。

关键词：灌注桩 后注浆应用研究

一、灌注桩后注浆技术介绍

伴随建筑规模的不断扩大，对建筑基础的承载要求也再不断地提高，传统意义上的建筑基础如：条形基础、扩大基础、片筏式基础等，已不能满足需求，这些传统的基础处理方法也不再经济、适用了。取而代之的是：自20世纪80年代开始使用的钻孔灌注桩，和由此而发展出来的灌注桩后注浆法，它们成为现代基础施工技术的主流和中坚。

钻孔灌注桩施工以其适用范围广、噪音低、不会挤压基础土层、对周围环境影响小等许多特点，在高层建筑、大型桥梁的桩基础中被广泛使用。但其本身存在的施工工艺缺陷：即桩底沉渣和桩侧泥皮不能清除，就成为制约单桩承载力和桩身质量稳定性的主要因素，影响到它在工程基础中的进一步应用。形成孔底沉渣和侧壁泥皮的原因，是由于钻孔机钻孔时所需的泥浆护壁造成的，这是施工工艺不能克服的缺点。用本工艺施工完成的灌注桩的桩底产生一个泥浆沉渣软弱层而削弱桩端承载力；桩的侧面与基础土体间存在一个泥浆层而减小桩侧摩阻力。针对这一施工难题，现今采用的后注浆技术，即在桩内预埋注浆管，并在灌注桩混泥土终凝到一定强度后通过预埋的注浆管，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端和桩侧壁，对桩底沉渣、桩端持力层及桩侧泥皮起到渗透、劈裂、充填、压密和固结的作用，以此来提高桩的承载力，减少其变形。

二、工程应用实例

1、工程概况

复兴路高架桥是天津西站交通枢纽整体改造工程的重要组成部分，工程包括一条主线和三条匝道与周边道路相通，构成西站范围内的立体交通网络。桥梁全长：571.6m、 标准宽度：25m，桥梁总面积：17929.74m2。对跨越西青道的4#和5#墩位的20棵灌注桩采用灌注桩后注浆技术施工。

2、工程地质条件

根据工程地质勘察报告提供的信息，确定施工场地土主要是由粉质粘土和粉土构成，属中软土，为Ⅲ类场地。场区地基范围内不存在淤泥质土、淤泥、液化砂土等软弱土，抗震设防烈度为7度。标准冻结深度0.60m。

3、灌注桩后压浆施工

3.1后压浆施工工艺流程

3.2 后压浆装置安装

工程采用桩端、桩侧全部后压浆处理。每根桩设置三根桩端压浆管，公称口径φ25壁厚3.25mm，导管沿钢筋笼纵向对称设置，下端至桩底位置设管箍与桩端压浆阀连接。桩侧设置1根压浆管，公称口径φ20壁厚2.75mm，导管底端设置在桩底标高以上15m处，导管底端设三通与环型桩侧压浆阀相连。全部压浆管上端均高出桩顶500mm，并用丝堵封口。

压浆管两端设管箍、丝堵及三通。管体连接采用套管焊接，焊接连续密闭，焊缝饱满均匀，经检查无孔隙、砂眼，密封性能良好。压浆管与钢筋笼的加劲箍间采用14号铅丝十字绑扎固定，桩端压浆管绑扎于加劲箍内侧；桩侧压浆管绑扎于螺旋箍筋外侧，绑扎点间距为2m。

钢筋笼安装和混凝土浇筑过程中，随时注意保护压浆管，不受机械和人为的损伤。混凝土浇筑过程中，浇筑导管安放和提升保证垂直于孔口且减慢进行，减小对压浆管的冲击；混凝土灌注完毕，孔口四周做防护围栏，保护压浆管的注浆口不被损坏。

3.3 后压浆施工技术参数

注浆用水泥采用P.O 42.5，水灰比控制在0.6～0.7之间，注浆流量75L/min，质量控制采用注浆量和注浆压力双控方法，以注浆量控制为主，注浆压力控制为辅。

3.4 后压浆机械设备

压浆泵采用3SNS型高压注浆泵，额定压力不小于8MPa，额定流量不小于75L/min，功率18kW。压浆泵控监测压力表为1.5级16MPa抗震压力表。水泥浆搅拌机为与注浆泵相匹配的YJ-340型水泥浆搅拌机，容积为0.34m3，功率4kW。

3.5 后压浆施工操作

后压浆施工于灌注桩混凝土浇筑完成后7天开始进行。压浆作业前检查施工场地环境，灌注桩周边10米范围内不能进行其它的地下作业施工，所有坑洞必须填平、压实。压浆顺序采用先桩侧、后桩端的方式进行，保证注浆施工一次完成。

注浆开始时间依据同条件养护的试件强度而定，以灌注桩试件强度超过10Mpa作为注浆的先决条件。首先将注浆泵、水泥浆搅拌机、水泥、外加剂、水等安放在需要注浆的灌注桩旁边，将水泥、外加剂、水定量倒入搅拌机搅拌均匀，清除桩头杂物，打开预埋的注浆管口，与注浆泵螺扣连接，检查密封效果良好，开始正式的注浆操作。在注浆的过程中，注意随时记录水泥浆的注入量和注浆压力的变化，尤其要关注是否存在水泥浆的跑漏现象，及时发现及时处理。根据设计给定的条件，确定注浆施工完成的状态，以便终止注浆。

终止压浆条件设定为：注浆水泥总量和注浆压力均达到设计参数；注浆水泥总量达到设计值的70％，且注浆压力超过设计值。若出现水泥浆从桩侧溢出或注浆压力长时间低于设计值时，则采用调小水灰比、间歇注浆的措施处理。

在本次20棵灌注桩的后注浆技术施工过程中，所有灌注桩的注浆施工均是在1小时内一次完成，未发生注浆管堵塞和跑冒现象，且全部满足设计给定的终止注浆条件，以下是注浆施工的部分施工记录：

墩号 桩径/桩长 桩端压浆 桩侧压浆

三、与普通灌注桩施工对比

将经过后注浆法处理的灌注桩与普通灌注桩进行比较，存在着诸多的不同点。从表面上看：多了一道注浆工序，增加设备和材料的费用；而从实际上来讲：提升了灌注桩在诸多方面的性能。下面从经济性、耐久性、安全性、环保性共四个方面进行详细的阐述。

1、经济性

注浆后的灌注桩提高了桩端和桩侧的承载能力，单桩承载力的增幅可达到30%~70%，相应地减少灌注桩长度和直径、降低了桩端的沉降变形，使灌注桩的钢筋和砼用量大幅下降，节约了工程成本。

2、耐久性

经过后注浆法处理，灌注桩与基础土体之间就形成了一层“水泥土”。它能有效地填充土体的孔隙，降低土中含水量，为灌注桩的砼和钢筋包裹一层保护膜，弥补灌注桩施工中可能产生的缩径、露筋等缺陷，防止地下水和酸碱对灌注桩的侵蚀，从而提高了灌注桩的耐久性能。

3、安全性

灌注桩钻孔深度和钻孔直径的减小，可减少塌孔、漏水等不利现象的发生几率，缩短钻孔、浇筑砼等施工时间，降低了施工风险，提高了施工过程的安全性。注浆后的灌注桩加固了与地基的接触面，增加基础锚固力和抗位移能力，加固桩端持力层的抗变形能力，提高抗震性能，提升了使用过程的安全性。

4、环保性

灌注桩钻孔深度和钻孔直径的减小，能够有效地减少对基础土体的破坏，减轻对相邻建筑的影响。同时在钻孔过程中能减少泥浆的排放量，降低对施工现场周边环境的污染，尤其是对于城市中心地带，这一点尤为关键。

四、效益和结论

由于注浆法施工可提高单桩承载力30%~70%，从而相应地减少桩数、减少桩长、减少桩径、减少承台面积，实际工程量可相应减少20~50%。注浆的费用：机械设备费加材料费为每根桩0.4万元左右；节约的费用：单桩减少混凝土用量17立方及相应的钢筋，同时注浆管又可取代等截面的钢筋，计算每根可节约费用2.5万元。此外，由于工程量减少、工期缩短，泥浆排放量下降，也可节约一部分支出。

灌注桩后注浆法可以大幅度提高桩的承载能力，减少桩的沉降量，在工程应用上可获得可观的经济效益和社会效益。作为建设部推广应用的新技术在应用推广中越来越受到重视，也在不断完善和改进中进一步发展成为灌注桩施工必备的配套技术，其发展潜力巨大，前途不可估量。

总而言之，后注浆法的工程实施已充分证明，它具有节约工程造价，缩短工期，减少泥浆排放量，消除泥浆护壁灌注桩的固有缺陷，减少桥梁的沉降，提升其抗震性能，提高工程质量的优点，该项技术通过一定数量的实验研究和工程实践，已形成比较完整的可融入灌注桩施工体系的配套技术，其应用前景一片光明。