旋挖钻孔灌注桩后注浆在超高层建筑桩基工程中的应用

张祥柱

【摘要】文章首先简述了灌注桩后压浆技术概述，然后分析了后压浆技术加固机理，最后重点探讨了钻孔灌注桩技术在建筑施工过程中的应用。

【关键词】钻孔灌注桩；后压浆技术；高层建筑；应用

一、前言

随着经济和城市化进程的不断发展，随着高层建筑越来越多，钻孔灌注桩后压浆技术在高层建筑施工中得到了广泛的应用，后压浆技术可以提高桩体的承载能力，减少工程沉降量。本文就旋挖钻孔灌注桩后注浆在超高层建筑桩基工程中的应用进行探讨。

二、灌注桩后压浆技术概述

1、灌注桩后压浆技术的基本原理

灌注桩后压浆，是先将压浆管预先埋置在桩身或庄周，待灌注桩成桩并且达到预定强度后，利用预埋置的压浆管将浆液直接压入桩端持力土层或桩身周围的土体中。浆液主要起胶结固化的作用，通过渗透、压密等物理、化学变化，使土体的物理性质和力学状态发生改变，通过不同程度的提高桩端阻力、桩侧摩阻力来减小桩的沉降量，并提高桩的承载力。

2、灌注桩后压浆法的优势特点

灌注桩后压浆技术能有效提高单桩承载力，降低桩身沉降量，在施工中具有十分明显的经济效益：

（一）、适用广泛。灌注桩后压浆技术既适用于渗透性较大的地基土质土层加固，如砂卵石层，也适用渗透性较差的软弱土层，如地基土质为粉土和粘土、淤泥、粉细砂层等，甚至对存在地下溶洞的岩溶地层土层也能进行加固。

（二）、在不影响成桩质量的前提下扩散浆液作用范围。灌注桩后压浆技术能够使压浆浆液既对喷射流程破坏范围以内的土地加固，也能对喷射流程破坏范围以外土体加固。对前者加固，主要是通过渗透、挤密、充填和劈裂等方法实现；对后者加固，主要是通过压缩粘结置换的方式来实现。

（三）、状态可控。应用灌注桩后压浆技术，浆液扩散的方向、深度和扩散的具体位置都能够控制，能够根据设计要求调解浆液固化后的旋喷桩体与桩身混凝土所形成的固结体强度，来提高桩基承载力；施工时浆液凝固的时间也能够调解，有效控制建筑物附加沉降和差异沉降。

三、后压浆技术加固机理

后压浆技术有桩端压浆（简称端压）和桩侧压浆（简称侧压）两种形式。一般认为端压主要是固结沉渣、提高桩端阻力或增大桩端的承载面积，从而提高桩的承载力；侧压主要是提高桩侧一定范围内土的强度，以达到提高桩的承载力的目的。通过分析在不同的土层条件下采用不同的压浆形式所得到的桩的承载力，可知端压和侧压的加固机理并不是截然分开的。水泥浆的作用方式有以下几种情况。

1、改变桩端和桩侧土层的物理性能

采用桩端后压浆施工技术来加固碎石持力层，在孔隙率较大的碎石层中实现渗入性压浆，通过渗透、部分挤密、填充及固结作用，将孔隙中的自由水和气体排挤出去，浆液凝固后把土颗粒粘结在一起，在桩端形成水泥土结石体，增大桩端受力面积，大幅度提高持力层的强度。

2、密实桩端虚土

钻孔灌注桩施工采用泥浆护壁，施工工艺本身决定了钻渣无法全部被清理出孔，在清孔过程中钻渣以悬浮方式掺杂在泥浆中；在清渣完成和首盘混凝土灌注时间间隙内，部分钻渣会沉淀于孔底，形成一层虚土。而首盘混凝土从导管内落下，或多或少地在桩底部位离析，离析的混凝土和孔底的虚土结合造成桩底混凝土不密实，降低了单桩承载力。水泥浆液压入桩端后和桩端的沉渣虚土、不密实的混凝土相结合，增强该部分的密实程度，提高了承载力。

3、消除桩侧泥皮，增加桩侧摩阻力

钻孔灌注桩成桩后桩身混凝土与桩周土会形成一层由护壁泥浆形成的泥皮，阻碍桩身混凝土与桩周土的粘结，桩侧摩阻力降低严重。注入桩端的水泥浆液首先在桩底孔隙内填充固结，在桩端周围持力层达到一定饱和程度后，浆液在压力作用下沿着桩身和土层的结合层上返，消除了泥皮，渗入桩侧更大范围内的桩周围土体，增加了桩侧摩阻力。在可灌性好的土层中，浆液在土层中容易扩散，则沿桩土界面上升的高度较小；在可灌性差的土层中，浆液在土层中不易扩散，就沿强度低的桩土界面渗透，上升高度较大。

4、劈裂加筋作用

当注浆压力较高，能克服土体阻力时，会产生劈裂效应，浆液在土中形成网状结石，对土体起到加筋作用。

四、钻孔灌注桩技术在建筑施工过程中的应用

1、施工流程

钻孔灌注桩的实际作业过程中，必须根据规范的施工工艺流程进行，从而确保整个建筑工程的质量。由于钻孔灌注桩施工是一项隐蔽性工程，所以必须对施工各环节与各因素加强控制与充分考虑。将钻孔灌注桩的施工质量作为核心点，合理有效的管控其操作流程，通常情况下，钻孔灌注桩技术会遵循以下操作流程：测定桩位、埋设护筒、桩机就位、钻孔（设泥浆池制备泥浆、泥浆循环清渣）、清孔、安放钢筋骨架、灌注水下混凝土。

2、钻孔施工

钻孔施工在钻孔灌注桩技术施工过程中最为关键的一环，通常根据现场地质状况来明确钻进适用的钻头。在开孔后会先通过正循环轻压慢转的方式来钻进，同时保持一定的速度注入所需的水，保证冲洗液达到设计的密度，通常在1.15～1.25kg/L，当它的粘度实际达到20～22Pa·s，就说明钻进已经顺利有序的进行，该过程中应稳固浆的性能，并以23rpm的转动速度合理的钻进。当钻进达到设计要求后，应采用相应的测绳对实际孔深做细致精确的测量，测量达标后，应结束加压，并且以慢转的速度和大泵量开展首次清孔处理工作。

3、钢筋笼的制作和安放

钢筋笼制作前，应对所用钢材的质量加以检查，唯有检查达标方能根据具体的设计要求开始钢筋笼的制作，钢筋笼的直径每节长度应达到5～9m，太长会导致吊起时出现变形情况，而若太短会花费较长的焊接时间，并干扰到成桩的质量。将制作成功的钢筋笼平卧着堆放，实际堆高应保持在两层。安放钢筋笼过程中，应做好钢筋的切断、调直、弯曲、绑扎等各项工作，唯有当钢筋笼成型后，才可通过专用车辆实施运输，同时存放钢筋笼的场地应是干净平整的，避免损坏到钢筋笼。

4、导管安放和混凝土的灌注

灌注混凝土之前，应认真的检测终孔，并且对混凝土的均匀性与坍落度进行全面的检查，当与设计要求相符后，开展二次拌和作业。混凝土应达到水下C30的等级，坍落度在0.18～0.22m，实际灌注时间要低于首批混凝土的初凝时间。首批混凝土的注入时间应达到8～10min。倘若混凝土的灌注时间要比其首批初凝時间的，那么此时应掺入一定量的缓凝剂。此外，在检查孔身、孔底和钢筋笼安放与要求相符后，方可开展混凝土灌注工作。混凝土灌注的间隙时间应在30min以内，并且灌注应保持5～20m/h的速率。若气温在0℃以下，应做好必要的保温。混凝土灌注过程中，应将溢出的泥浆及时的引流到相应的地点进行处理，以免对周围环境造成污染或阻碍河道与交通的畅通。

5、桩基检测

在结束完桩基施工作业后，应加强相关检查，以确立与设计要求是否相一致，唯有达标后方可投入到实际中进行使用。通常采用两组开展试验分析工作，出具详细的检查报告。

五、结束语

综上所述，通过钻孔灌注桩桩底桩侧后注浆技术，可以达到提高桩基承载力、增强群桩稳定性，具体施工中，应采用不同压浆参数进行试桩试验，以确定最佳施工方案，钻孔灌注桩后注浆技术具有良好的推广价值和应用前景。

参考文献

[1]胡传宏，张芳.浅谈后压浆技术在钻孔灌注桩中的应用[J].城市建设理论研究，2012

[2]刘海.钻孔灌注桩桩底后压浆技术在廊坊万达广场高层建筑基础中的应用[J].科学大众，2011