灌注桩桩端后注浆技术在承压水层地基中的施工应用

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(山东黄河东平湖工程局， 山东 泰安 271000)

灌注桩桩端后注浆技术在承压水层地基中的施工应用

刘瑞伟，张玉民，郑元舟

(山东黄河东平湖工程局， 山东 泰安 271000)

本文介绍了灌注桩端后注浆技术的设计计算、操作工序等，总结了后注浆相关试验成果，并与原设计无后注浆进行比较，分析了经济效益，总结出该技术的优点。

灌注桩； 桩端； 后注浆； 应用

1 工程概况

八里湾泵站副厂房布置在主泵房东侧，长33.7m，宽23.18m，地面高程46.40m(室外高程46.10m)。副厂房上部为框架结构，下部为空箱结合钻孔灌注桩基础，灌注桩89棵，桩径0.8m。

安装间布置在主泵房西侧，长12.7m，宽29.3m，地上、下各一层。安装间上部为排架结构，下部为空箱结合钻孔灌注桩基础，灌注桩45棵，桩径0.8m。

初设时曾考虑用普通钻孔灌注桩，其中安装间桩顶原高程为28.8m， 底高程为-1.8m。副厂房高、低桩顶高程分别为38.85 m 、27.32 m，底高程均为-1.8m。

根据地质资料，灌注桩桩底均穿过第⑧层细沙、中粗砂承压水层，穿过第⑨层重粉质壤土层，底部高程在第⑩层中粗砂层上，该层具有强透水性、承压性，并与东平湖水贯通性良好，若进行桩基钻孔，一旦承压水突破覆盖层，基底细砂就会随涌水流失，形成管涌，在基坑仅与东平湖水库一堤之隔的情况下，其后果将不堪设想。前期在主泵房底板基础水泥搅拌桩施工过程中已出现钻孔管涌现象，后经灌注水玻璃进行抢堵，最终避免了险情发生。

据此，项目部向设计部门提交了变更建议，得到了现场设计代表的采纳，并共同确定了采用桩端后注浆技术，缩短桩深，规避风险(见图1)。

图1 钻孔灌注桩大样

对八里湾泵站安装间、副厂房灌注桩基础承载力进行了重新验算，通过采用桩端后注浆技术，减少灌注桩长度，使其不再穿过承压水层，保证了单桩承载力及地基承载力。根据岩土工程勘察报告，本工程基础采用后注浆钻孔灌注桩，桩内均埋设桩端注浆装置，并进行桩端后注浆。桩端持力层为重粉质壤土层，根据桩基规范估算单桩竖向承载力特征值为2000kN，单桩抗压极限承载力标准值为4000kN，桩的入土深度应按岩土工程勘察报告揭示的持力层深度及最终压桩力双控。桩端持力层为重粉质壤土层，该层允许承载力特征值为220kPa。

2 桩端后注浆技术

桩端后注浆技术，其技术原理是在钻孔灌注桩桩身混凝土达到预定强度后，采用高压注浆泵通过预埋在桩身的注浆管向桩端地层均匀地注入能固化的水泥浆液，形成强度较高的水泥基底；随着注浆量的增加，水泥浆液不断向松软的桩端持力层中渗透，增加了桩端的承压面积，改变了其物理化学力学性能及桩与地基之间的边界条件，提高了桩端土体的承载力，从而大幅度提高了单桩承载力。因此，对其在实践中的推广应用及效果分析具有较强的现实意义。

2.1 桩基设计及承载力计算

1.1.1 季节性：环境中菌落数量会随着季节变化而发生改变。每年的夏秋季节，特别是七月份和十月份，空气潮湿，菌落大量繁殖，直接导致组培过程中污染率大幅增加，而春冬季节则相对较好。

a.深入原状土层1：粉细砂层、土层厚度10m(高程24.0～14.0m)、桩身进入长度10m、侧阻力特征值Qsia=35kPa、承载力特征值Qpa=140kPa、压缩模量Es=10000MPa；

b.深入原状土层2：粉质黏土、土层厚度8m(高程14～6m，其下为中粗砂承压水层)、 桩身进入长度8m、侧阻力特征值Qsib=100kPa(后注浆侧阻力增强系数βsi=2.0)、注浆后端阻力特征值Qpb=3000kPa(后注浆桩端阻力增强系数βρ=2.0)、承载力特征值Qpb=140kPa、压缩模量Es=10000MPa。

c.桩基设计参数：桩顶高程28.6m、桩底高程6m、桩长22.6m、计算原状土持力层高程24～6m、计算承载桩长18m、桩身直径0.8m。

d.承载力估算：经计算竖向极限承载力4398.230kN(竖向承载力特征值2199.115kN)，其中侧摩阻2890.265kN，占总承载力65.7%；端阻力1507.964kN，占总承载力 34.3%，能够满足上部建筑荷载要求。

2.2 后注浆操作工序

按设计水灰比拌制水泥浆液→水泥浆经过滤至储浆桶→注浆泵、浆管、活接头与桩身压浆管连接→打开排气阀并开泵放气→关闭排气阀、先试压清水，待注浆管道通畅后再压注水泥浆液。

2.3 注浆管埋设

注浆管是在钢筋笼加工的同时制作的，注浆管一般采用直径为30～45mm、壁厚大于25 mm的钢管制作，注浆管长度一般比钢筋笼多出55cm，桩底处多5cm，桩端多50cm，但不得露出地面。随钢筋笼一起沉入钻孔直至孔底，注浆管固定于钢筋笼对称的内侧，管径根据设计要求选用。为防止钢管在安装过程中发生扭曲，应与钢筋笼加劲箍和螺旋箍筋连接牢固。压浆器用胶带密封，以防止桩身混凝土水泥浆液堵塞注浆管。

2.4 水泥浆配制

2.5 注浆设备和材料

本工程注浆用的主要设备为BW-150型注浆泵、灰浆搅拌机、储浆罐等，材料有水泥、注浆管、高压胶管、阀门及堵头等。

2.6 注浆时间及注浆力

注浆施工宜在成桩后7天进行。注浆时间应根据桩身混凝土的初凝与终凝时间确定，在桩端注浆过程中，注浆压力和注浆量是变化的。合理地确定和控制其变化对提高桩端注浆效果十分重要。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，应采取间歇灌浆措施以确保桩端注浆效果。注浆时应根据桩端持力层的岩土性状和沉渣量等因素，事先计算所需注浆量。

3 后注浆相关试验成果

a.检测依据：《建筑桩基检测技术规范》(JGJ 106—2003)、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(GB 50202—2002)。

b.成孔质量检测，检测单位对试桩进行了试验加载、卸载和沉降观测,单桩抗压荷载试验加载采用慢速维持荷载法。试桩时先按计算试桩荷载和相关规范要求步骤加载，卸载完成后，通过沉降观测，得出相关数据。

c.通过对现场试验资料的整理、计算，根据规范有关条文，本次试验检测Q-s曲线上无明显比例界限；在最大荷载保持至规定时间，未出现破坏现象，且桩顶总沉降量s均未达到40mm。因此单桩竖向抗压承载力特征值取最大加载量4000kN的一半，即2000kN。

d.本次试验提供成果为：单桩竖向静载试验汇总表。Q-s曲线；S-lgt曲线；S-lgQ曲线。最大沉降量及回弹量符合规范要求，试验结果能够完全满足上部建筑荷载要求，详见下表及下页图2。

图2 地基检测报告

4 经济效益分析(与原设计无后注浆比较)

原设计钻孔灌注桩桩径0.8m，桩底高程为-1.8m， 通过采用后注浆施工工艺，现桩底高程变为6m，每个桩减少桩长7.8m，整个工程共134棵桩，总减少长度1045.2m，减少钢筋混凝土量525.11m3，合同综合单价为1723.83元/m3，节省投资90.52万元。

该项目原合同造价为272.48万元，通过与原合同造价比较，采用后注浆钻孔灌注桩较普通钻孔灌注桩的费用节约33.2%。

同时由于灌注桩总桩长减少了1045.2m，工期缩短了26天。

5 结 论

a.桩端后注浆灌注桩技术，可增加桩端阻力，提高桩侧摩阻力，减少建筑物沉降量，从而大幅度地提高单桩承载力。实践证明：桩端后注浆灌注桩在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。

b.缩短桩长，在深基坑、地下存在承压水的条件下，能减少施工风险，改变灌注桩的适用范围。

c.施工简便，后注浆灌注桩施工只是在普通灌注桩的基础上，增加一项后注浆工序，降低施工成本，且注浆工效远高于钻孔施工，还可以提高工程安全度。

总之，这种基础处理方式在深基坑、承压水面浅的情况下，对增加施工安全、减少施工成本，具有适用性。★

[1] JGJ 94—2008 建筑桩基技术规范[S].

[2] JGJ 106—2003 建筑桩基检测技术规范[S].

[3] GB 50202—2002 建筑地基基础工程施工质量验收规范[S].

ConstructionApplicationofFillingPilePost-endGroutingTechnologyinArtesianAquiferFoundation

LIU Rui-wei, ZHANG Yu-min, ZHENG Yuan-zhou

(Shandong Yellow River Dongpinghu Engineering Bureau, Tai’an 271000, China)

Design calculation, operation procedure and other aspects in filing pile post-end grouting technology are introduced in the paper. Related test results of post grouting are summarized. The construction method is compared with the original design without post grouting. Economic benefits are analyzed. Advantages of the technique are summed up.

filling pile; pile end; post-grouting; application

TV543

A

1005-4774(2014)09-0007-04