灌注桩桩端注浆加固桩基施工方法

王仲伟

摘要：介绍大直径灌注桩桩端注浆处理桩基质量事故的方法，探讨桩端注浆提高单桩承载力的机理,为类似工程提供借鉴。

关键词：灌注桩；加固注浆；承载力

1前言

近年来高层和超高层建筑物大量兴建，大直径灌注桩也因其具有承载力高、无挤土、无振动、适应性强等优点，深受结构工程师的青睐，并在桩基工程中得到广泛应用。但是大直径灌注桩的质量事故时常发生，严重影响了大直径灌注桩的承载力。

2、实现合理的桩端注浆条件

2.1合理的注浆设计是实现注浆目的的前提

为使桩端注浆施工合理、有效，有必要对注浆目标的土岩特性、地下水条件、地下埋设物分布状况和周围环境进行详细调查和分析，并在分析相关资料基础上进行桩端注浆设计。

2.2合理的注浆工艺是实现注浆目的保证

2.2.1注浆管埋设

桩端注浆处理大直径灌注桩需在桩中心造一注浆孔直至桩端持力层一定深度，然后埋入注浆管至孔底，并封闭孔口一定范围注浆管与孔之间空隙。

2.2.2压水试验

压水试验不仅起到疏通注浆通道的作用，而且注浆设计的有关参数也应根据压水试验结果做相应调整。

2.3合理控制注浆参数有利于提高桩端注浆效果

在桩端注浆过程中，注浆压力、浆液浓度、注入率和注浆量是变化的。合理的确定和控制其变化对提高桩端注浆效果十分重要。

桩端注浆压力随注浆进展呈现出由低到高的变化规律。若注浆过程中压力突然急剧下降，表明发生冒浆或漏浆现象，应在浆液中加入相应的添加剂和采取间歇灌浆措施以确保桩端注浆效果。

3桩端注浆提高单桩承载力机理

3.1改善持力层条件、提高桩的端承力

大直径灌注桩成孔中，对桩周土扰动降低了桩端土体强度，水的水泡软化作用又进一步加剧其强度降低。桩端注浆通过渗透、劈裂和挤密作用使桩端持力层在一定范围内形成浆液和土的结石体，从而改善持力层的物理力学性能，恢复和提高了持力层土体强度。

3.2大幅提高桩侧摩阻力

大直径冲钻孔灌注桩桩周泥皮和人工挖孔桩护壁与桩周土体间空隙降低了桩侧摩阻力。桩端注浆在压力作用下，浆液从桩端沿桩侧向上，通过渗透、劈裂、充填、挤密和胶结作用，对桩周泥皮置换和空隙充填，在桩周形成脉状结石体，如同树根植入土中，从而使桩侧摩阻力大幅度提高。

3.3改善持力层受力状态和荷载传递性能

桩端注浆通过渗透、劈裂、挤密和胶结作用形成桩端扩大头增大了桩端受力面积，并且注浆对持力层加固又改善其受力状态。

4工程实例

4.1实例:

某铁路公寓，主体为10层框架结构高层建筑，设人防地下室一层。桩基础设计为123根ф600～800mm钻孔灌注嵌岩桩，桩长37.9～47m，该工程位于旧钱塘江大堤上，西侧靠近贴沙河：

① 层杂填土，成份多样,结构松散,不均匀，层厚4.4～5.1m。

②层粘质粉土，力学性质一般,层薄,可作轻型建筑的浅基础持力层，层厚1.0～2.9m。

③层粘质粉土,呈稍密状,力学性能较好,可作为多层建筑物的桩基础持力层，层厚为8.1～8.3m。

④层粉质粘土,粘土性质一般,厚度较小,不宜作为拟建建筑物的持力层，层厚2.7～3.9m。

⑤层粘土,粘土力学性质较好,厚度较大,分布稳定，层厚3.7～8.5m。

层粉质粘土混砾石,力学性质好,但分布不稳定，层厚小,大部分场地缺失。

⑥层全风化凝灰岩,力学性质好,但分布不稳定，层厚小,大部分场地缺失。

层中风化泥质粉砂岩,力学性质好,但层顶起伏较大，未击穿。

4.2工程桩承载力偏低的原因

对工程桩静载、动测和取芯检测结果分析，造成以上实例工程桩单桩承载力偏低达不到

设计要求的主要原因有以下几个方面：

4.2.1桩底持力层力学性能不良、强度低。

4.2.2挖孔桩施工对桩周土体扰动产生应力释放降低了桩端和桩侧土体强度，地下水对桩周土体的水泡软化作用又进一步加剧其强度降低。

4.2.3挖孔桩护壁与桩周土体之间空隙影响桩侧摩阻力充分发挥。

4.3注浆顺序

首先对靠近河流一侧和建筑物边桩进行注浆以达到封闭浆液外流。然后进行中间桩注

浆，并加大其注浆量，以达到在控制注浆总量基础上最大限度提高注浆效果。

5加固效益分析

5.1静载荷试验结果对比

注浆前2根桩单桩竖向极限承载力仅为设计要求43%和65%，且桩顶沉降都超过90mm，

其破坏模式均为陡降型，提示桩身砼材料破坏或桩端持力层极差。钻孔取芯结果证实，桩身

砼除局部离析外，其强度基本满足设计要求，故桩端持力层差是导致该工程单桩竖向极限承

载力达不到设计要求的根本原因。

5.2沉降观测结果及分析

从某铁路公寓沉降观测资料分析，裙楼观测点的沉降于08.5.27后趋于稳定，主楼观测点的沉降于08.9.27后趋于稳定，主楼观测点最大沉降量仅为18.6mm，其最终沉降量和沉降差均控制在规范允许范围内。该实例沉降观测结果表明，桩端注浆对桩基加固处理效果十分理想，建筑物处于稳定和安全状态。

6结论

6.1桩端注浆对该实例桩基加固处理为建设单位争取2个月以上建设工期，创造了良好的社会效益和经济效益。实践证明，桩端注浆在桩基加固处理、提高桩基综合承载力和减少沉降量方面不失为一种经济合理，技术先进的方法。

6.2施工中合理确定和控制注浆参数对桩端注浆提高单桩承载力效果十分重要，而这又完全有赖于现场工程师和工人的经验。

6.3桩端注浆明显改善了桩端持力层和桩周条件，提高了桩的端承力和桩侧摩阻力，改善桩荷载传递性能，使桩的综合承载力得到大幅度提高。

参考文献:

[1] 建筑地基基础设计规范(GB50007-2002),中华人民共和国国家标准.

[2] 建筑桩基技术规范(JGJ94-2008) 中华人民共和国行业标准.

[3] 温育希. 论施工中灌注桩后注浆技术的应用. 福建建材,2008.03.

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。