常州地区灌注桩“按需后注浆”技术的应用与试验分析

张亚兴

(常州工学院，江苏 常州 213002)

常州地区灌注桩“按需后注浆”技术的应用与试验分析

张亚兴

(常州工学院，江苏 常州 213002)

针对常州地质条件，采用了钻孔灌注桩“后注浆”技术。针对“后注浆”技术制定了详细的施工质量控制措施，确保“后注浆”技术的施工质量。对基桩按无后注浆、桩底注浆和桩底桩侧注浆三种工况，分别进行了静载试验。结果表明，钻孔灌注桩在针对桩底和桩侧进行注浆处理后，基桩承载力得到大幅度提高，本工程案例仅进行桩底注浆即可满足设计要求。在实际工程设计和施工过程中，可以考虑按照设计承载力需要，有选择的采取注浆方式从而使基桩获得有效的承载能力，减小浪费，降低成本。“按需注浆”，将来会成为灌注桩桩基 “后注浆”技术的发展趋势。

后注浆 灌注桩 质量保证措施 静载试验

1. 言

灌注桩是指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩，依照成孔方法不同，灌注桩又可分为沉管灌注桩、钻孔灌注桩和挖孔灌注桩等几类。钻孔灌注桩是按成桩方法分类而定义的一种桩型。自20世纪80年代开始，钻孔灌注桩已被广泛用于大型码头、跨江和跨海大桥及海上采油平台等构筑物的基础中，适用的地基形式也越来越广泛。

随着建筑物规模的不断扩大，对桩基础的承载要求也不断提高。但泥浆护壁法钻孔灌注桩，不可避免的存在厚度不等的桩侧泥皮及桩底沉渣，而桩侧泥皮的存在，改变了桩侧摩阻力的发挥形式，往往导致桩侧摩阻力的降低；桩底沉渣的存在会影响桩端阻力的发挥，加大桩顶沉降[1-2]。

后注浆技术是在传统施工技术上发展起来的新技术，灌注桩桩基“后注浆”系指混凝土灌注桩成桩后，通过设置于桩侧、桩底的“后注浆”装置，将水泥浆加压注入桩侧、桩底，通过浆液的渗扩、劈裂、填充、压密和固结作用，改善桩土工作界面，增大桩侧摩阻力和桩端承载力，克服传统灌注桩因桩体周围有泥皮和桩底沉渣等的缺陷，从而大幅度提高单桩极限承载力并减少桩基沉降。桩基“后注浆”技术可大大降低桩基工程造价，发展前景广阔［3-8］。

灌注桩桩基“后注浆”技术既可以针对桩端，也可以针对桩侧，还可以采取复合注浆的方式，从而形成“按需后注浆”技术的应用。在不同地区，针对不同的土层条件的应用也具有一定经验性。本文针对常州地区的典型地质条件，选取代表工程，对桩侧注浆和桩端注浆的工程案例进行分析。针对按需选择的注浆方式、基桩承载力提高的幅度、可靠的施工方式以及“后注浆”技术在常州地区的适用性进行探讨。

2. 程概况

场地位于常州市武进区，北临聚湖路、南临东方路，西临花东路，东临常武路。桩基工程采用钻孔灌注桩。

2.1 工程设计资料

设计参数详见表1：

表1 基桩设计参数

工程桩施工前期，根据土层条件和基桩设计要求，选择了如下三种工况确定单桩承载特性和后注浆效果，试验桩的长度、桩径和土层条件一致，具体如表2。

表2 基桩试验类别

2.2 施工质量控制措施

为了保证后注浆技术的可靠性，针对后注浆技术确定了详细的施工质量控制措施，具体如下：

（1）工艺流程

准备工作→按设计水灰比拌制水泥浆液→水泥浆经过滤至储浆桶（不断搅拌）→注浆泵、加筋软管与桩身压浆管连接→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→桩检测。

（2）后压浆技术的施工要点及要求

1）注浆管埋设

注浆管采用Φ30mm管壁厚度2.5mm的钢管，管阀与注浆管连接。注浆管随同钢筋笼一起沉入钻孔中，边下放钢筋笼边接长注浆管，注浆管紧贴钢筋笼内侧，并用铁丝在适当位置固定牢固，注浆管应沿钢筋笼圆周对称设置，注浆管的根数根据设计要求及桩径大小确定。注浆管压浆后可取代等强度截面钢筋。

桩底压浆时，管阀底端进入桩端土层的深度应根据桩端土层的类别确定，持力层过硬时可适当减小，持力层较软弱及孔底沉渣较厚时可适当加深。注浆头插入桩端土5cm以上。

桩侧压浆时，管阀设置应综合地层情况、桩长、承载力增幅要求等因素确定，

为保证管阀顺利地进入桩底持力层中，管阀应超出引导压浆管钢筋笼底端一定长度，超出长度根据土层类别确定，保证管阀进入土层长度符合要求。安装过程中防止钢管在安装过程中发生扭曲，注浆管与钢筋笼加劲箍和螺旋箍筋焊接或绑扎固定。注浆管采用钢套管连接，连接应牢固和密封，不漏水，上端用丝堵封口，避免杂物落入管内造成堵管。在吊放钢筋笼过程中，严禁撞笼、扭笼、墩笼，钢筋笼应竖直缓慢下放，快到桩底时，钢筋笼不得扭动，以免管阀在进入土层时受到损坏。

2）水泥浆配制

先根据试验按搅拌筒上对应刻度确定出一定水灰比的水泥浆液，在正式搅拌前，将一定水灰比水泥浆液的对应刻度在搅拌筒外壁上做出标记。配制水泥浆液时先在搅拌机内加一定量的水，然后边搅拌边加入定量水泥，根据水灰比再补加水，水泥浆搅拌好后达到对应刻度。搅拌时间不少于3min，浆液中不得混有水泥结石、水泥袋等杂物。水泥浆搅拌好后，过滤后放入储浆筒，水泥浆在储浆筒内也保证不断搅拌。

3）注浆

1、正式注浆作业之前，应进行试注浆，对浆液水灰比、注浆压力、注浆量等工艺参数调整优化，最终确定工艺参数。

2、在注浆过程中，严格控制单位时间内水泥浆注入量和注浆压力。注浆速度一般控制在30～50L/min。

3、当设计对压浆量无具体要求时，应根据公式下列公式计算压浆量。

桩底压浆水泥用量：

桩侧注浆水泥用量：

式中：cpG、csG—桩底、桩侧注浆水泥用量(t)；

d、L—桩直径（m）、桩长（m）；

h—桩底压浆时浆液沿桩侧上升高度（m），桩底单压浆时，h可取10-20m，桩侧为细粒土时取高值，为粗粒土时取低值；复式压浆时，h可取桩底至其上桩侧压浆断面的距离；

t—包裹于桩身表面的水泥结石厚度，可取0.01～0.03m，桩侧为细粒土及正循环成孔取高值，粗粒土及反循环孔取低值；

ξ—水泥充填率，对于细粒土取0.2-0.3，对于粗粒土取0.5-0.7；

m—桩侧注浆横断面数。

表4 χζ参考取值

当土的密实度高、浆液水灰比小、输浆管长度大、成桩间歇时间长时取高值；对于桩侧压浆，χζ取桩底压浆取值的0.3～0.7倍。

桩底后注浆以注入水泥量为主控因素，以注浆压力为副控，

5、被压浆桩离正在成孔桩作业点的距离不小于10d，桩底压浆应对两根注浆管实施等量压浆，对于群桩压浆，应先外围，后内部。

6、在压浆过程中，当出现下列情况之一时应改为间歇压浆，间歇时间30～60min。间歇压浆可适当降低水灰比，间歇时间超过60min，应用清水清洗注浆管和管阀，以保证后续压浆能正常进行。

①注浆压力长时间低于正常值；

②地面出现冒浆或周围桩孔串浆。

7、注浆过程采用“双控”的方法进行控制，注浆终止条件，当满足下列条件之一可终止压浆：

①压浆总量和注浆压力均达到设计要求；

②压浆总量已经达到设计值的70%，且注浆压力达到设计注浆压力的150%并维持5min以上；

③压浆总量已经达到设计值的70%，且桩顶或地面出现明显上抬。桩体上抬不得超过2mm。

8、压浆作业过程记录应完整，并经常对后压浆的各项工艺参数进行检查，发现异常情况时，应立即查明原因，采取措施后继续压浆。对于复式压浆，应先桩侧后桩底；当多断面桩侧压浆时，应先上后下，间隔时间不宜小于2小时。

3 承载力测试试验成果及分析

本次试验采用堆载- 横梁反力装置, 加载方式为慢速维持荷载法。具体试验成果如图1-图3。

图1 未注浆试桩试验曲线

图2 桩底注浆试桩试验曲线

图3 桩侧、桩底注浆试桩试验曲线

由上述数据可见，未注浆试桩和桩底注浆试桩均加载到极限，未注浆试桩极限荷载为9800kN，桩底注浆试桩极限荷载为12600kN，桩底注浆试桩的极限荷载已基本经达到工程桩的设计荷载要求。因为堆载成本和试验过程的限制桩侧、桩底注浆试桩加载到14000kN，Q-S曲线呈缓变型，试桩远未达到承载极限。可见仅桩底注浆试桩，极限承载力提高了将近30%，而桩侧、桩底注浆试桩极限承载力提高幅度远超过45%，桩侧注浆对承载提高的贡献幅度至远超过15%。

4. 结论

针对工程项目特点，设计了直径800mm和长50m的钻孔灌注桩，为提高基桩承载力，采用了“后注浆”技术。为了获得有效的设计参数，确定“后注浆”技术在常州地区的适用性以及基桩承载力的提高幅度。对有无后注浆的基桩分三种工况，进行了静载试验。

针对常州地质和区域性施工特点，对“后注浆”技术制定了详细的施工质量控制措施，确保“后注浆”的施工质量。对有无采用“后注浆”技术的钻孔灌注桩进行静载试验后发现，钻孔灌注桩在针对桩底和桩侧进行注浆处理后，基桩承载力可以得到大幅度提高，仅桩底注浆的试桩承载力即可满足设计要求，说明“后注浆”技术在常州地质条件下具有适用性。同时，在实际工程设计和施工过程中，可以考虑按照设计需要，有选择的采取注浆方式从而获得有效的承载能力，减小浪费，降低成本。“按需注浆”，将来会成为灌注桩桩基“后注浆”技术的发展趋势。

[1]王杰. 岩土注浆理论与工程实例[M]. 北京: 科学出版社, 2001.

[2]杨米加, 陈明雄, 贺永年. 注浆理论的研究现状及发展方向[J]. 岩土力学与工程学报, 2001, 20( 6): 839-841.

[3]李文洲. 粉土地区静压预应力管桩桩底后注浆桩身承载力计算[J]. 施工技术, 2012, (05): 95-99.

[4]盛春陵, 王守超, 李仁民. 大直径嵌岩后注浆钻孔灌注桩试桩分析[J]. 岩土工程学报, 2012, (S1): 423-426.

[5]刘纪峰, 张会芝, 王逢朝. 桩侧桩端联合后注浆提高承载力及其数值模拟[J].四川建筑科学研究, 2011, (04): 114-120.

[6]宋建, 于志华, 刘炎炎. 钻孔灌注桩桩端后注浆承载性能数值分析[J]. 施工技术, 2012, (05): 92-94.

[7]刘耀东, 卢立海,徐金华. 钻孔灌注桩桩端后注浆施工技术研究[J]. 混凝土, 2010, (07): 139-140+144.

[8]张忠苗, 邹健. 桩端后注浆上返高度及桩顶冒浆处理[J]. 土木建筑与环境工程, 2010, (05): 1-8.

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1007-6344（2015）11-0081-02