钻孔灌注桩后注浆技术在漳州某安置房的应用

王庆钟

（福建省漳州市芗城区城市建设开发总公司，福建 漳州 363000）

1 工程概况

漳州市某拆迁安置房位于芗城区繁华的旧城区内，东邻城市支路（临时菜市场），北与中国银行大楼相毗邻，南与旧房相距14米，西边与旧房只有符合消防间距，占地面积375.29 平方米，总建筑面积2216 平方米，层数6 层（底层店面2-6 层为住宅），建筑高度18.9米，结构为钢筋砼框架，基础采用直径为600 毫米的钻孔灌注桩，砼强度等级C30，桩端持力层为圆砾层，桩端进入持力层不小于1.8米，单桩竖向极限承载力标准值为1700KN。

2 施工前技术交底

2.1 存在问题

本工程原设计基础采用砼预制静压方桩，由于其他原因，工程拖延四年，至2006年漳州地区砼预制静压桩已被预应力管桩所代替，总承包单位无法按原设计施工，又由于该工程施工场地狭小，东邻城市支路，白天设置临时菜市场，交通十分拥挤，北与中行大楼最近只有6.05米，西边与芝山粮站宿舍楼五层距离7.32米，南边距离经委宿舍楼14米，两幢旧房都属于八十年代初建造，基础为天然浅基础，如果桩基改为预应力管桩，存在两种情况：第一，因施工场地小，机械进出场相当困难而且边桩机械无法施工。第二，由于管桩产生的挤压效应大，周边的旧房存在安全隐患。鉴于上述情况，多加桩基施工队都不敢承接，总承包单位建议采用钻孔灌注桩以解决上述不利因素。经协商，由原设计单位出具更改基础图，采用直径为600 毫米钻孔灌注桩，单桩竖向极限承载力标准值为1700kN，桩端进入持力层圆砾层不小于1.8米。

2.2 工程桩做实验

钻孔灌注桩具有低噪音、无震动、无挤压等优点，不受地下水影响，施工安全可靠。但持力层选在圆砾层，孔底沉渣由于受水冲击容易使圆砾层产生扰动，难以保证孔底沉渣100%满足施工规范要求，桩沉降量大，影响桩端垂直承载力，经现场技术人员协商，决定打二根工程桩做静载实验，以核实地质报告的真实性及单桩承载力。工程桩选在地质勘察报告2-2 剖面5号钻孔圆砾层最薄只有2.5米的地方。根据勘察单位提供的冲、钻孔灌注桩设计参数，如表1。

按设计规范计算该桩的单桩竖向极限承载力标准值为：

表1 冲、钻孔灌注桩设计参数表

上述计算，淤泥质土层摩阻力不计，粉砂属于液化，摩阻力折减系数取3 分之一，经验算理论计算与设计取值基本接近。

试打二根工程桩编号为35号、36号桩，桩长分别为20.2米、20.5米。试桩的每级荷载增量为170kN，最大试验荷载分别加至1700kN，二根桩在加载过程中，沉降量如表2 和表3：

二根桩实验结果：承载力只达到设计强度70%。

3 影响钻孔灌注桩垂直承载力的原因分析

钻孔灌注桩具有低噪音，无震动、无挤压等优点。适用于地下水位以下的黏性土，粉土、砂土、填土、碎（砾）石土及风化岩层，尤其是施工场地狭小，大机械（如预制静压桩机）无法进场施工更适合，本工程就是如此。但其施工过程部位无法直接观察，属于地下隐蔽工程，特别是桩尖进入持力层孔底沉渣清理均难保证100%达到设计及施工规范要求，桩侧泥皮过厚等因素，已严重影响钻孔灌注桩的垂直承载力。现根据本工程施工特点及相关工程实践资料分析如下：（1）桩底沉渣厚。桩底沉渣厚使桩端承载力得不到充分有效发挥，本工程桩尖持力层为圆砾层，由于受施工工艺影响，钻孔灌注桩采用泥浆护壁正反循环施工进尺，势必造成持力层圆砾层扰动更厉害，即使二次清孔也很难保证达到设计及施工规范要求，这从沉渣厚度测试仪测试及静载检测的结果，可以得到证实。当加载到某一荷载时，桩沉降急速下沉并满足规范规定的破坏条件（本工程静载实验就是如此），此时如继续加载让桩沉到某一位置时，桩的沉降明显减慢并稳定，这就说明桩底沉渣清除干净后，桩的承载力明显提高。（2）桩侧泥皮厚导致桩测摩阻力明显减小。本工程试打二根工程桩，在施工过程中，由于种种原因导致从钻孔到终孔后下放钢筋笼、接入导管直至灌注砼时间过长，造成泥浆护壁泥皮过厚，因此规范规定钻孔灌注桩成孔时间与灌注时间不宜过长。（3）孔壁受扰动。钻孔灌注桩在成孔过程中孔壁受扰动，特别是进入密实砂层较深的桩，成孔后孔壁附近土中应力释放，会出现“松驰”现象，孔直径越大应力释放越明显，造成邻近桩壁一层土的抗剪强度降底，导致地基土对桩的极限承载力下降。

4 “后注浆”技术的应用

“后注浆”的原理：在桩内预埋注浆管，并在灌注桩砼终凝到一定强度后，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，对桩底沉渣、桩端持力层以及桩周围泥皮起到渗透、劈裂充填、压密和固结作用，以此来提高桩的承载力。

为确保钻孔灌注桩的垂直承载力，鉴于施工二根工程桩试验结果及分析原因，决定采用预埋注浆管实施“后注浆”技术来提高桩端承载力。根据规范要求，沿钢筋笼周围对称设置二根注浆管。

4.1 钻孔灌注桩施工

在钻孔开始之前，先进行护筒埋设以保证桩与中心的偏差不大于50mm，护筒用4-8mm厚钢板制作，内径大于钻头直径100mm，上部开设1-2个溢浆孔，埋设深度为1.2m，在旁边设立泥浆搅拌池，用钻头钻孔，泥浆护壁成孔，成桩施工工序是：定桩位→护筒埋设→钻机就位→钻头钻孔→终孔→第一次清孔→下放钢筋笼→接入导管→第二次清孔→浇注砼→后注浆。

4.2 钢筋笼安放和预埋注浆管

本工程钢筋笼主筋为8B14、B6@200 螺旋箍，加劲箍为B16@2000，6 分镀锌管绑扎在钢筋笼外侧，注浆管长度底端要超过钢筋笼长度30cm，钢筋笼经检查合格后用吊机吊起，吊直后缓缓放入套筒内，应注意钢筋笼能否自由落下，沉放时不能碰撞孔壁，对钢筋笼进行定位，防止偏移，从而影响桩的质量。

4.3 导管的安置及二次清孔

在钢筋笼和预埋注浆管吊装完毕后，应立即安置导管，导管选用3mm 壁厚，直径为230mm 的钢管，长度第一节为4米，其余均为1.5-2.5米，每一节接头采用橡胶垫圈密封，双螺纹方扣快速接头，所谓二次清孔就是利用泥浆在流动时所具有的动能冲击桩孔底部的沉渣，使沉渣中的岩粒、砂粒等杂质处于悬浮状态，再利用泥浆胶液的粘结力使悬浮者的沉渣随着泥浆的循环流动排出孔外，最终将孔内的沉渣清理干净。所以孔底500mm 以内的泥浆比重应小于1.25，含砂率不能大于8%黏度大于28S,这就是所谓的泥浆排渣清孔和护壁的作用。

4.4 砼灌注开始灌注砼时，导管底部至孔底的距离宜控制在300-500mm，以保证有足够的砼储备量，导管一次埋入砼灌注面以下控制在0.8m 以内，导管埋入砼的深度控制在2-6米，禁止将导管提出砼灌注面，并且应控制好提拔导管的速度，根据设计要求砼等级为C30，本工程采用商品砼，最后一次灌注量超灌高度为0.8m，这部分做为凿除泛浆高度，以保证桩顶砼达到设计等级要求，控制好砼灌注的充盈系数，使其保持在1.1-1.2 之间。

4.5 开塞

在浇注砼的3-5 天，砼强度达到C10-C15时方可开塞，开塞时间的早晚结注浆较为关键，能否顺利注浆，控制好注浆时间至关重要。开塞时间过早，砼强度未形成，在高压水的冲击下会破坏桩端的形成和砼强度。开塞时间过晚，砼强度过大，会造成注浆头橡胶膜打不开等现象，造成预埋注浆管报废以至不能注浆。

4.6 注浆控制

注浆控制应掌握如以下三点：

（1）检查水泥标号，不能有结块现象，控制好水灰比，本工程注浆水灰比为1：0.75。

（2）控制好注浆压力，注浆压力小，对桩端加固范围渗入充填强度深度小，加固作用小。注压力过大，可能会破坏注浆管。本工程压力控制在3.00Mpa-5.00Mpa。

（3）注浆量控制：单桩注浆量的设计应根据桩径、桩长、桩端、桩侧土层性质，单桩承载力增幅是否复式注浆等因素而定，可按下式估算：Gc＝apd+asnd

本工程只对桩端注浆，故Gc＝apd＝1.6×0.6＝0.96 吨＝960KG

采用双控：(1)注浆总量和注浆压力均达到设计要求；(2)注浆总量已达到设计值的75%且注浆压力超过设计值。注浆完成后，注浆管上部要用塞仔封注。

5 静载实验

取37号、40号桩做静载实验列表如下（采用后注浆技术）

后注浆二根桩试验结果：37号桩竖向极限承载力为1530KN。

40 号桩竖向极限承载力为1600KN。

未注浆和后注浆通过静载实验结果，对比如下表：

从表中数据可以看出，桩底注浆的单桩极限承载力大于未注浆的单桩极限承载力，提高幅度在29%-34%。

国内外广大工程技术人员为提高钻孔灌注桩的垂直承载力，曾采用过许多方法，后注浆技术的应用是较常用且有效的一种。根据相关统计资料表明：在北京地区10m 左右的短桩，当桩底进入中粗砂及圆砾石层时，采用桩底注浆工艺技术后，单桩垂直承载力可提高70%-200%。福建地区桩底进入持力层砂层的60m 长桩，采用桩底注浆工艺技术其单桩垂直承载力可提高80%-90%。天津地区桩底进入粉层细砂层的40-60m 中长桩，采用桩底注浆工艺技术，单桩垂直承载力可提高20%-40%。从本工程采用预埋注浆管实施后注浆来提高单桩的垂直承载力的实践情况也得到证实。

6 结束语

根据相关工程实例资料统计和本工程实践结果及分析，提出以下几点意见和建议：

6.1 钻孔灌注桩单桩垂直承载力按理论计算和实际施工的结果，数据悬殊较大，原因有二点：第一，由于钻孔灌注桩施工工艺是先成孔，后灌注砼，即先把土掏空后成型砼桩，不像静压机是靠成品桩把土向外挤压，因此桩侧摩阻力产生较小。第二，桩端承载力由于受到桩底沉渣清理无法100%满足设计及施工规范要求，造成钻孔灌注桩的垂直承载力大大降低，因此，设计人员在计算单桩垂直承载力的取值方面及桩端选在哪个持力层就显得尤为慎重。

6.2 经过预埋注浆官采用后注浆技术，能使桩沉降量减小，承载力大大提高，特别是桩端选在圆砾层及土层较厚的砂土层，采用后注浆更为必要，具有较好的经济效益和社会效益。

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部《建筑桩基础技术规范》编号为：JGJ 94-2008：中国建筑工业出版社

[2]本工程有关设计勘察资料及相关工程实例统计资料