灌注桩后注浆施工技术的应用研究

王骏

（山西西山金信建筑有限公司 山西古交 030200）

引言

在项目建设中，最有效、最符合当前需要的桩基施工方法后注浆法是其中之一，由于整个建筑物的稳定性、耐久性与桩基的施工质量息息相关，因此只有通过加强桩基的质量，从而才能够保证桩基础的承载力，保证施工的安全可靠性，保证整个工程的安全性。后注浆法施工技术能有效提高桩端承载力和桩周围的土壤条件，该方法不仅可以有效提高桩基础的承载力与耐久性，而且可以有效地降低地基基础的沉降值，除此之外能够使桩基具有很强的适应性，能够更好的适应周围的土壤条件，从而能使桩基础具有良好的承载效果，发挥出其更大价值，从整体上增强其坚固性。

1 后注浆法的施工特征与优点

1.1 后注浆法的施工特征

在实际施工过程中，后注浆法根据桩基的实际需求还可以分为装侧注浆以及极端注浆两种不同的方法类型。其中，装侧注浆法主要针对水泥浆的一侧进行灌注，其能够有效提升桩体的稳定性，同时也可以在凝固后实现桩端与装侧的全面稳定。而常规的极端注浆则往往被应用于已经修建好的桩基，用于加固和稳定，施工成本与要求相对较低。在选择不同的后注浆法进行施工时，需要综合考虑实际工况条件以及施工需求，还需要将人员的专业技术水平考虑进去，以此来最大化提升桩基的稳定性。

1.2 后注浆法的优点

从客观上来看，后注浆法最大的优势就是其可以做到传统的灌注法无法实现的工作，不但可以对钻孔灌注法进行补充与技术强化，而且能够有效提升整个桩体的稳定性。另外，在垂直方向上，其同样可以增加方向的承载力，这样一来可以有效强化桩基的力学性能。在施工过程中，后注浆法还可以与持力层的材料进行融合。选择一些卵砾石参与施工，可以大大强化施工效果，增强垂直方向的承载力，这也是后注浆法与传统前注浆相比最大的区别之一。

2 后注浆施工技术的工作原理

后注浆施工技术的应用原理是：采用高压注浆的办法，将混凝土注入桩孔的底部，混凝土、泥沙及周围土体通过复杂的化学作用，最后能够胶结成粒状状态。在桩的底部，粗粒土的渗透性，能有效地提高灌浆料的密实度，当有细颗粒物进入料浆时，会和周围环境发生反应，形成中等强度混凝土。岩石会导致浆泡的形成，使土体形成挤压效应，桩的承载力得到提高。另外，桩身通过灌浆施工能有效地提高桩体的反承载力，还会提高桩身的摩擦力，避免或减少桩体的沉降。

在高压灌浆混凝土施工的过程中，灌注桩可以通过高压作用来提高混凝土的压缩量，这样可以避免后期桩身的沉降和压缩。此外，施工过程中泥浆进入到钻孔灌注桩内时，水泥浆与周围土壤发生复杂反应，从而形成一个较大的承载力结构，会使桩底在更大的范围内形成承载能力，提高施工质量，实际桩底应力面积的扩大，降低了单位面积上的力，提高了桩体本身的承载力。

3 工程案例分析

3.1 工程概况

某工程地上分为A，B座及商业三部分，其中A，B座主楼地上22层，建筑高度89.45m，商业部分地上3层。整个工程地下2层，位于同一大底盘基础之上。基础平面尺寸长123m、宽68m。

3.2 工程地质概况

该工程基础埋深约10m，基础位于③层细砂，基底以下土层的物理力学参数如表1所示。

表1 基底以下土层的物理力学参数

3.3 地基基础方案选型

本工程可选择的地基基础方案有：CFG桩复合地基、35m普通灌注桩、后注浆灌注桩。根据初步分析计算，以上3种地基基础方案具体如下：

（1）CFG桩复合地基（方案1）

CFG桩桩长约21m，以⑤层细砂为桩端持力层，复合地基承载力可满足要求。但是，CFG桩数量多，为满足布桩及荷载平衡要求，主楼筏板基础范围需大于主楼投影面积外2m。CFG桩在主楼基础下满堂布置，需要较大的筏板厚度。3种方案中，该方案基础总沉降量最大、差异沉降亦难控制。而且该方案的地基处理与筏板基础的综合造价高于后注浆灌注桩方案。

（2）桩长23m普通灌注桩（方案2）

普通灌注桩桩长约23m，以⑤层细砂为桩端持力层，桩基承载力可满足要求。但该桩的单桩承载力小于后注浆灌注桩，桩数量较多。3种方案中，该方案基础总沉降量较大、差异沉降较难控制。该方案的桩基与筏板基础的综合造价高于后注浆灌注桩方案。

（3）后注浆灌注桩（方案3）

桩长约23m，以⑤层细砂为桩端持力层。桩端、桩侧复式注浆，不仅可大幅提高单桩承载力，而且注浆加固桩端、桩侧土体亦可提高地基刚度。该方案桩数较少，承台面积、厚度远小于方案1～4。在3种方案中，该方案桩数少、基础总沉降量及差异沉降均很小，能够满足规范要求，且承台及桩基综合造价最低。

对比分析3种方案可知，后注浆灌注桩基础方案的经济性、可靠性均优于其他地基基础方案。因此本工程基础设计采用了后注浆灌注桩，后注浆为桩端、桩侧复式注浆。

3.4 桩基设计

本工程桩基设计等级为甲级，桩基结构安全等级为二级，桩基结构环境类别为二a类。桩身混凝土强度等级为C35，桩径为800mm，有效桩长为23.5m，以⑤层细砂为桩端持力层。采用后注浆钻孔灌注桩技术，桩端、桩侧复式注浆。根据规范中的计算公式计算出灌注桩的设计参数如表2所示。

表2 灌注桩设计参数

3.5 布桩设计

布桩时强化结构竖向刚度大、竖向荷载集中的主楼内部剪力墙区域，弱化荷载分散的框架柱区域。主楼内部剪力墙区域按纯桩基考虑，主楼的框架柱区域桩基设计时考虑桩间土分担荷载，按复合桩基考虑；主楼以外的裙房区域采用天然地基。图1、2分别是主楼灌注桩平面布置图和工程桩详图。

图1 主楼灌注桩平面布置图

图2 主楼灌注桩详图

3.6 后注浆技术参数设计

本工程灌注桩采用桩端、桩侧复式注浆。桩端注浆装置设置为每个桩沿钢筋笼周围对称设置2根注浆导管和桩端注浆阀。桩侧注浆装置设置为每个桩在桩端以上6，14m处分别设置1道桩侧注浆阀。注浆作业需同时控制注浆量、注浆压力两个指标。单桩注浆量（水泥质量）为：内筒群桩周边两排基桩及外筒柱下基桩为3.0t，内筒群桩其余基桩为2.5t，试桩为3.0t，锚桩为2.5t。桩端注浆终止注浆压力为3～4MPa。注浆采用水泥浆，水灰比为0.45～0.60。注浆施工作业须满足桩基规范的相关要求。

3.7 后注浆灌注桩静载试验

本工程共抽取5个试桩（B-SZi（i=1，2）为B楼试桩编号，试桩位置与A楼对应试桩位置一致）做静载试验，试验加载量均不小于前述单桩承载力特征值的2倍。5个试桩的静载试验Q-s曲线见图3。静载试验结果显示：加载量等于单桩承载力特征值时，5个试桩的桩顶沉降量在2.53～3.4mm之间；加载量等于单桩承载力特征值的2倍时，5个试桩的桩顶沉降量在8.56～11.96mm之间。5个试桩的桩顶沉降量均很小且沉降量数值接近，说明本工程后注浆对提高桩基承载力及稳定性、减小桩基沉降效果显著。

图3 试桩静载试验曲线

4 结语

综上所述，后注浆技术在桩基工程中的应用十分广泛。该技术可以实现传统灌注技术无法灌注的情况，同时也有利于强化多个角度的承载力，从而大大增加桩基的稳定性，这对于建筑工程项目而言有重要的价值和意义。随着时代的发展，后注浆钻孔灌注桩技术的应用范围也越来越广泛，其技术优化效果也逐渐显现出来。本文结合后注浆钻孔灌注桩技术的实际案例对其进行了分析和整理，希望可以为相关技术施工工作提供参考和借鉴。