灌注桩后压浆技术的机理与应用研究

孙建利

（浙江有色建设工程有限公司，浙江 绍兴 312000）

1 引言

为提高钻孔灌注桩的垂直承载力，国内外广大工程技术人员曾采用过许多方法，后注浆法就是其中较常用且有效的一种。所谓后注浆，就是在成桩后在桩身砼达到一定强度时，通过预埋管道用高压泵向桩的某些部位灌注水泥浆，提高局部位置的土体强度。目前后注浆有以下几种工艺[1]：

（1）在孔底设置注浆室。采用该工艺时钢筋笼需下到桩底。该方法工艺复杂，成本高，国内很少使用。

（2）灌注桩成孔后,在孔内设置注浆管，注浆管的下端设出浆口，并用胶带或塑料膜包住。出浆口的位置高出孔底30～50cm。灌注砼前先往孔底倒入碎石或块石，使出浆口埋入碎石或块石内，然后再进行砼灌筑。该方法主要用于桩底加固，在国内已有过多次实验或使用，但由于工艺过于简单，容易发生出浆口堵塞导致注浆失败。

（3）将注浆管固定在钢筋笼上（钢管或黑铁管），出浆口采用单向截流阀并压入桩底土中30～50cm。由于采用单向截流阀，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。该工艺由于采用单向截流阀作出浆口，注浆成功率可达97%以上，且压力相对稳定，注浆效果显著[2]。

2 钻孔灌注桩后压浆技术的作用机理

2.1 改善了桩与桩底及桩周土体的咬合性能。普通钻孔灌注桩钻孔取土的过程，也正是桩周及桩底土体应力释放的过程，这一施工工序降低了桩与土体的摩擦力和端承力，这也正是普通灌注桩承载力低的主要原因，而桩底压浆的钻孔灌注桩，利用桩身自重使桩身周边及桩底的土体得到预压，回到或接近它原有的应力状态，从而大大改善了桩与土体的咬合性能。

2.2 较好地处理了桩底沉渣。长期以来，普通钻孔灌注桩桩底沉渣量较大（一般厚达100～500mm），且难以检测和处理，也正是之一原因制约了灌注桩的应用，而采用孔底压浆技术，能有效地清理孔底沉渣或对其进行机密加固处理（见下图3、4）

2.3 桩周泥皮及缝隙得到了处理。由于采用泥浆护壁工艺，在桩与桩周土之间，不可避免地存在着一层泥皮并有缝隙（见下图1）。这大大减小了桩与桩周土体的摩擦力。采用孔底压浆技术，浆液由桩底进入桩周缝隙，使桩周泥皮得到了预压处理，改变了桩与桩周土之间的摩擦系数，图高了桩的承载力。

2.4 对持力层起到了加固作用。桩底的压力注浆，浆液沿持力层的孔隙，由桩底向其周围辐射，取代原孔隙中的地下水（见下图4），使桩基矗立在由浆液贯通而形成一体的坚固持力盘上，从而起到了加固持力层的作用。

3 桩后压浆技术特点

相比较传统常规钻孔灌注桩的施工方法，采用桩后压浆技术有以下优点：（1）保留灌注桩的各种优点；（2）采用桩端压力压浆工艺，可改变桩端虚土（包括孔底扰动土、孔底沉淀土、孔口与孔壁回落土等）的组成结构，形成水泥扩大桩头，可以解决普通灌注桩桩端有虚土这一技术难题。（3）采用桩侧压力压浆工艺，可破坏桩土之间的泥皮，改善桩周土的物理力学性质，从而大幅度提高桩侧摩阻力；（4）压力压浆时，可测试压浆量、压浆压力和桩顶上抬量等参数，既能进行压浆桩的质量管理，又能预估单桩承载力；（5）施工方法灵活，压浆设备简单，适应性广，便于普及。

桩后压浆技术可靠，经济上合理，可以进一步在钻孔桩施工中推广使用。

4 关于后注浆法施工中的几个问题

4.1 压浆管和出浆口

实践表明:压浆管宜用镀锌钢管或黑铁管,直径可采用Φ2.5cm或Φ3.0cm。对于超长桩，考虑到管内摩阻力对压力的影响，可考虑采用Φ3.0cm或Φ3.8cm。出浆阀以单向截流阀为佳,实践证明采用该出浆阀后注浆成功率达96%以上[3,4]。

4.2 注浆压力、速度

从理论上讲，只要浆液能注入土中，易用低压、慢速注浆，这样可以让浆液在桩底或桩侧较均匀渗透和缓慢刺入，以得到最佳加固效果。

4.3 注浆部位

在桩底注浆,出浆口宜埋入桩底以下土中的一定深度,一方面可避免出浆口被水泥浆包住,同时也可以让水泥浆充分加固桩底沉渣或虚土。对于桩侧注浆，出浆口宜选在砂性土层，因为在该土层桩的摩阻力损失最大，对该部位进行加固效果最好。

5 工程应用

环球纽约国际中心是绍兴市重点工程，上部42层，下部地下室为三层，主楼中设计单桩竖向承载力特征值为4500KN。其地层上部主要由冲海积粘土、淤质类土组成；下部为坡积粉质粘土层，基底岩性为侏罗纪熔结凝灰岩。设计采用ф800的钻孔灌注桩。由于开挖深度较深，其有效桩长较短，根据勘察报告中的估算，ф800的钻孔灌注桩的单桩竖向承载力特征值约为3500~3800KN，达不到设计要求。

设计采用后压浆技术，并经过试桩来确定二者的单桩承载力特征值（135#桩采用后压浆技术，276#桩未采用后压浆技术，为普通的钻孔灌注桩）。通过静载荷试验对比：经过后压浆技术处理的135#桩，其单桩竖向承载力特征值为5102KN；而未经过后压浆技术处理的276#桩，其单桩竖向承载力特征值为3625KN。由此可见：经过后压浆技术处理的钻孔灌注桩其单桩承载力特征值有了大大的提高。采用桩后压浆技术，可使桩基沉降大幅度减少。本次试验显示，不压浆试桩加载至8000？KN时，桩底位移为33.45mm，而后压浆试桩加载至12000？KN时，桩底位移仅为6.76mm，表明压浆桩在承受更大荷载的情况下，沉降远小于不压浆桩。因此，采用桩后压浆可以有效控制高层建筑、桥梁桩基础的工后沉降，这对于工后沉降要求很高的高层建筑、客用专线及高速铁路有非常大的利用价值。

结语

桩端压浆的钻孔灌注桩噪音低，既满足了设计要求，又解决了施工扰民问题。桩端后压浆可明显改善桩端持力层和桩周条件，提高桩端阻力和桩侧摩阻力，改善荷载的传递性能，大幅提高单桩承载力和减少沉降量，且适用于各种土层，技术工艺简单，施工方法灵活，压浆设备简单，便于普及推广。能够降低工程造价，同时缩短施工工期，具有显著的经济效益，因此，钻孔灌注桩后压浆新工艺有必要在工程建设中推广使用。

目前存在的不足之处：（1）采用后压浆技术后，浆液在桩侧、桩端胶结体的具体形状、尺寸、强度以及浆液的影响范围尚不确定。（2）设计中计算公式和参数的取值没有统一的标准和规范。（3）施工中如何保证压浆质量和桩身质量等。

[1]王媛.钻孔灌注桩后压浆施工技术的应用[J]广东建材,2010,(07).

[2]刘金砺，祝经成.灌注桩后压浆技术规程[M].

[3]中国建筑科学研究院.灌注桩后压浆（PPG）工法（YJGF04-98）[J].施工技术，2009（9）.

[4]杨波.灌注桩后压浆法施工技术及其工程应用[J].广西工学院学报,2007,(S1).

[5]李龙.蒋红星泥浆护壁钻孔灌注桩桩底后压浆技术的应用[J].西部探矿工程,2003,(01).

[6]徐张建,谭新平.锚杆与压力注浆组合对灌注桩基础的加固[J].岩土工程界,2007,(03).