水泥粉磨站工程后压浆桩基设计

2011-02-14尹群超刘中林安徽海螺建材设计研究院安徽芜湖241070

中国建材科技 2011年4期

王志尹群超刘中林（安徽海螺建材设计研究院，安徽芜湖 241070）

1 概述

海螺水泥某公司水泥粉磨站工程采用的后压浆灌注桩现已全面施工完成，经过桩基检测，施工桩全部验收合格。该技术为海螺集团工程项目首次采用，在设计验证过程中，设计院结构设计人员经过细致分析和调研，认为后压浆灌注桩技术[1]适应该地区的地质条件，最终结果也证明该技术在该项目取得了较好的技术验证效果和良好的经济效益。下面对该项技术做简要的介绍。

2 注浆技术原理[2]介绍

2.1 注浆形式及注浆理论

注浆即注浆材料在外力作用下渗入到岩土的裂隙或孔隙中的过程，注浆的形式很多，如：填充注浆、裂隙注浆、渗透注浆、脉状注浆、成层注浆、应急注浆、挤密注浆等。按注浆材料分可为悬浮液型材料（粒状浆材）和溶液型材料（化学浆材）。按施工方法可分为高压喷射注浆法、深层搅拌桩、静压注浆法等。

所谓高压注浆，目前尚无确定的概念，它以注浆理论及工艺设备技术的发展而有不同的界定范围，从国内外经验看，目前，可视注浆压力小于1.0MPa 为低压注浆，1.0MPa～10MPa 为高压注浆，大于10MPa 为超高压注浆。从当今注浆技术的发展趋势来看，采用高压注浆技术确保注浆效果已较为流行，采用高压的优点在于：（1）在注浆过程中，高压力可使岩土体的裂隙张开，注浆体（水泥浆）颗粒注入沉淀，压力释放后，岩土体回弹，挤压浆体，从而使浆体和岩土体能紧密胶结；（2）高压作用下，浆液扩散半径增大，可减少注浆孔数，从而可减少工程量；（3）高压可使注浆材料内部形成一种晶格结构，使固结体更加致密，使其强度大幅度提高。

关于注浆作用的机理有：渗透注浆、劈裂注浆和压密注浆。三种注浆机理在实际施工中有可能单独发生，也有可能两种或两种以上同时发生，纯粹的渗透注浆一般不会发生，实际工程中除了渗透外往往会伴随劈裂、压密等作用。

2.2 灌注桩后注浆技术

1）加固机理

灌注桩后注浆的加固机理是将配制好的水泥浆或其它可固化的浆液高压注入事先安设于桩身内的注浆管，经桩底或桩侧注浆阀注入周围介质，从而改善周围介质的物理力学性质。

（1）桩端注浆加固机理

直接对桩底注浆，浆液经注浆阀出来将首先渗透到最疏松的桩端沉渣间隙中，胶结并压密沉渣，从而消除孔底沉渣的不良影响。

（2）桩侧注浆加固机理

桩侧注浆是通过在钻孔灌注桩桩身预先埋设的注浆管将浆液压入桩侧土体，浆液在注浆泵的高压作用下，充填桩侧与桩周土的间隙，在桩周形成复合桩身，模糊了原桩身和桩周土界限，增大桩径，提高侧摩阻力。

2）出现与发展

在上个世纪60年代初国外就已开发出解决泥浆护壁灌注桩中沉渣、泥皮问题的后注浆技术。国外的桩底后注浆装置大体分为预埋于桩底的装有碎石的预载箱、注浆腔、U 形管阀，桩侧注浆装置设置于钢筋笼上的钢管。总的特点是注浆装置和工艺复杂，附加费用高，桩侧注浆需在成桩后2d 龄期内通过高压冲破混凝土保护层实施。80年代初，北京市某科研机构在灌注桩桩底设置隔离板，采用PVC 管作为注浆管，应用于北京崇文小区7#住宅楼工程。进入90年代后，桩的后注浆技术尤其是桩端压力注浆技术在国内得到蓬勃发展，具体表现在：

（1）桩端和桩侧压力注浆装置型式众多；

（2）注浆工艺水平得到较大提高和完善，使后注浆桩的承载力增幅较初期有很大提高；

（3）特别是2008年10 月1 日实施的《建筑桩基技术规范JGJ 94-2008》首次系统的规定了后注浆技术的计算公式及施工工艺，标志着后注浆技术的成熟。

《建筑桩基技术规范》6.7.1 指出：灌注桩后注浆(Cast-in-place pile post grouting-简写PPG)是灌注桩的辅助工法。该技术旨在通过桩底桩侧后注浆固化沉渣(虚土)和泥皮，并加固桩底和桩周一定范围的土体，以大幅提高桩的承载力，增强桩的质量稳定性，减小桩基沉降。对于干作业的钻、挖孔灌注桩，经实践表明均取得良好成效。故本规定适用于除沉管灌注桩外的各类钻、挖、冲孔灌注桩。该技术目前已应用于全国20 多个省市的数以千计的桩基工程中。

3)注浆压力控制

注浆浆液宜采用水泥浆，水灰比宜为0.45～0.60的水泥。通常先用稀浆，随后渐浓，最后注浓浆。注浆压力与水灰比、地层、地下水流等因素有关，施工前应进行注浆压力与水灰比关系试验，也可采用下列经验曲线。

作业宜于成桩2d 后开始，不宜迟于成桩30d后，采用高压注浆，成桩后至注浆施工前应进行压水试验，通过压水试验来确定桩底的可灌性，同时疏通注浆管道。当水不断注入说明开塞成功。注浆宜实行间歇注浆，间歇的时间依压水试验确定，一般为0.5-2.0h,不宜大于3h。注浆时应注意注浆顺序，防止因注浆液的渗漏使其周围其它桩基施工困难。