在灌注桩桩端压力注浆工程实践中的几点认识

李 军

中材建设有限公司，北京 100176

0 引言

桩端压力注浆工艺是在灌注桩成桩后，通过预埋在桩身的注浆管，利用高压设备，将水泥浆等能固化的浆液，经桩端的预留压力注浆装置均匀的注入桩端地层，达到提高桩的承载力以及减少桩基的沉降量的目的。视浆液特性、地层特性和注浆参数等影响因素的不同，高压浆液对桩端土层、中风化与强风化基岩、桩端虚土及桩侧土层起到渗透、填充、置换、劈裂、压密及固结等多种形式的组合作用，从而改善桩附近土层的物理力学性能以及桩土之间的作用效能。本文结合自身工程实践，主要就桩端压力注浆工艺的机理以及在灌注桩工程中的应用做一论述，对桩端压力注浆施工工艺的施工控制要点做一总结。

1 桩端压力注浆提高桩承载力的机理

1）在细粒土（粘性土、粉土、粉砂、细砂）的桩端持力层中注浆时，如果浆液压力超过土体劈裂压力，则土体产生水力劈裂，单一介质土体被网状浆液固结体分割加筋成复合土体，它能有效地传递和分担荷载，从而提高桩端阻力。

2）在粗粒土（孔隙较大的中砂、粗砂、卵石、砾石）的桩端持力层中注浆时，浆液主要通过渗透、挤密、填充及固结作用，大幅度的提高持力层扰动面及持力层的强度和变形特性，并形成扩大头，增大桩端受力面积，提高桩端阻力值。

3）桩端虚土与注入的浆液发生物理化学反应，形成一个稳固的结石体，提高桩端阻力值。

4）在中风化基岩等非渗透性的桩端持力层中注浆时，压力浆液只能渗透填充到沉渣空隙中，使桩底虚渣形成固结体，提高桩底扰动层的变形性能，控制桩端沉降量。

5）对于泥浆护壁灌注桩，注入桩端的浆液，在压力作用下在桩端以上一定高度范围内沿着桩土间泥皮上渗，加固泥皮，提高桩侧摩阻力；对于干作业灌注桩，压力浆液在桩端以上一定高度范围内，沿桩周土层上渗，提高桩侧摩阻力。

2 桩端压力注浆的现场工程实践及其效果分析

2.1 桩端压力注浆现场工程技术实践

在中材建设有限公司承建的四川都江堰拉法基水泥厂桩基工程中，采用人工挖孔桩桩底后压浆技术。既有直径超过1.8m的大直径桩，又有直径小于1.0m的小直径桩，设计桩型为端承桩。桩底持力层为中密粉质粘土卵石层。测桩结果显示，单桩极限承载力提高比例在25%～40%之间。

在中材建设有限公司承建的另一个项目，苏州金猫水泥厂桩基工程中，采用泥浆护壁钻孔灌注桩桩底后压浆技术。设计桩型为端承摩擦桩，桩底持力层为粉砂层，桩侧摩阻力起主导作用。测桩结果显示，单桩极限承载力提高比例在15%～28%之间。

对桩端压力注浆提高单桩承载力的比例，有很多种说法。根据作者接触的现场工程技术实践，从非试验性和实际施工效果的角度考虑，影响桩端压力注浆效果的好坏有以下一些因素：

1）注浆工艺及参数选择

具体施工时，要根据现场工程地质条件及单桩承载力要求合理选择注浆工艺和注浆工艺参数。控制好注浆压力、注浆量及注浆速度是桩端压力注浆施工优劣或成败的关键。

选择注浆工艺时，主要应考虑以下因素

（1）桩端持力层工程地质特性

当桩端持力层为粗粒土时，选择开式注浆或闭式注浆均可，但闭式注浆工艺复杂、成本较高、施工控制难度较高。因此，当桩端持力层为粗粒土而设计又无特殊要求时，现场施工一般均选择开式注浆工艺。

当桩端持力层为细粒土时，因开式注浆工艺对细粒土的注浆效果较差，因此，从理论上说，选择闭式注浆工艺为宜。但由于闭式注浆现场施工效果控制难度较大，在现场工程实践中的实际施工效果也不是很理想，因为达不到很好的技术经济效果，所以实际施工时也很少采用。

（2）技术经济效果

现场工程技术实践与工程技术科研试验最大的区别就在于技术经济效果的不同。

选择注浆参数时，重点应考虑以下问题：

①对于闭式注浆，需控制好注浆压力、及桩顶上抬量，其中注浆压力为主要控制指标；

②对于开式注浆，需控制好注浆量、注浆压力及注浆速度；

当桩端为松散的卵、砾石层时，主要控制指标为注浆量，注浆压力不能过大，仅做为参考指标；

当桩端为中密以上的卵、砾石层时，注浆压力应适当加大；

当桩端为中密以上的砂石层及粘性土层时，注浆压力为主控指标，注浆量为重要指标。

③为最大限度提高注浆的有效性、控制返浆量，注浆泵流量宜小不宜大，注浆速度宜慢不宜快。要遵循“先快速高压，后慢速恒压”的基本原则；

④无特殊情况发生，一般应以稳定压力作为终止压力，稳压时间的控制是使桩端压力注浆达到设计要求的基本保证。做好现场试压工作是正确选取压浆参数的一个有效途径。

2）压浆管路埋设

在现场施工时，这是一个看似简单而又经常出问题的一个环节，但处理不好会导致压浆无法进行。

（1）压浆效果分析

通过上述2个项目的工程实践，可以看出：

①采用桩端压力注浆时，端承桩的单桩承载力提高幅度要比摩擦桩的提高幅度大；

②小直径桩的单桩承载力提高幅度要比大直径桩的提高幅度大。

这说明在制定压浆方案时，要根据具体桩型的不同，因地制宜的制定相应的的压浆方案非常重要，要把压浆的侧重点放在提供主要承载力的部位，才能达到最好的技术经济效果。

3 桩端压力注浆施工要点

1）预埋注浆管的连接部位应严格密封，以防冲洗液、水泥浆等侵入管内；

2）对于泥浆护壁灌注桩，每下完一节钢筋笼后，必须在注浆管内注水检查其密封性；注浆管入孔后，需立即向管内注满清水并在上口立即拧上堵头，然后将其上端固定，以防在灌注砼时发生上浮；

3）注浆前要仔细检查注浆施工机具，此后应先试压清水，等注浆管道通畅后再压注水泥浆液；

4）在注浆过程中，若发生不正常现象（如注浆泵压力表数值越来越高、地面冒浆及地下窜浆等），应暂停注浆，查明原因后再继续注浆；

5）注浆完毕后必须立即将注浆管拧上堵头，以防回浆，降低注浆效果。

4 桩端压力注浆优缺点

4.1 优点

1）大幅度提高桩的承载力，技术经济效果显著。在现场施工条件下，平均可提高单桩承载力20%～40%；

2）采用桩端压力注浆工艺，可改变桩端虚土（包括孔底扰动土、孔底沉淀土、孔口回落土等）组成结构及变形特性；

3）适应性广，施工方法灵活，注浆设备简单，便于推广。

4.2 缺点

1）需认真施工，严格现场施工过程控制，不然会造成压浆失败；

2）压力注浆必须在桩身砼强度达到7天强度后方可进行，增加了施工周期。但如果桩数较多，则可采取合理的流水作业以缩短施工周期。

5 结论

桩端压力注浆是一种有效的提高灌注桩单桩承载力的方法，再加上充分利用桩端扩大头效应，可以降低工程造价30%以上，只要现场工程地质条件适合，设计者和施工者都应充分利用这一施工工艺。

[1]张忠苗,等著.灌注桩后注浆技术及工程应用[M].中国建筑工业出版社.

[2]邓敬森,等著.原位化学灌浆加固概论[M].中国水利水电出版社.

[3]史佩栋主编.桩基工程手册.人民交通出版社.