灌注桩桩端后压浆技术在新疆地区的应用与探讨

曹顺华

【摘要】由于新疆大部地区土质情况较好、地基承载力高，基础主要以独基、条基以及筏基等浅基础为主，但对一些大面积深填场地或湿陷性土层厚度较大等特殊情况会采用桩基础以及桩端后压浆技术。本人结合在新疆地区所做的工程，对在工程中所采用的灌注桩后压浆技术的选择、注浆量以及注浆过程中遇到的情况等问题进行简单的阐述和探讨。

【关键词】桩端后压浆;浆液水灰比;注浆量;注浆压力;注意事项

新疆位于我国的西北部，其地域辽阔，地形多样，有平坦开阔的戈壁，也有陡峭狭小的沟壑。虽然大部分地区独基、条基或者筏基等浅基础能满足要求， 但是随着城市规模的不断扩大，一些滩涂、低洼场地通过换填或回填等处理方式开始作为城市建设的土地使用，因此钻孔灌注桩基础在这些特殊的情况下得到愈来愈多的应用。本文以笔者设计的乌鲁木齐项目为工程实例：该项目为框架-剪力墙结构，主要柱网为尺寸为9m*9m，地下一层，地上裙楼二层，主楼十五层，建筑物高度为58.4m的公共建筑。根据勘察报告，场地表层有0.8～1.6米厚的杂填土，其下存在4～7米厚的湿陷性粉土，湿陷性粉土下有2米左右密实性较好的粉质粘土，粉质粘土下是厚度较大的角砾层，可作为桩基的桩端持力层，地下水位埋深大于20米。由于湿陷性粉土层厚度较大，采用天然地基方案存在诸多问题，经多方案比较，选用钻孔灌注桩，考虑到主楼和裙楼的荷载分布存在着较大的不均匀性，且干作业非护壁成孔在钻进过程中易发生斜孔、塌孔等现象，因此采用桩端后压浆的钻孔灌注桩基础较好地解决了主楼与裙楼在层数上相差较大所造成的建筑物差异沉降问题，同时消除了鉆孔灌注桩孔底沉渣过厚的忧虑。

1、桩端后压浆桩的基本原理

桩端后压浆桩是指在桩的混凝土浇灌完成后对桩端进行压力注浆的桩型，在桩身混凝土强度达到一定值后，通过预埋在桩身的后注浆导管，利用高压注浆泵将能固化的浆液（如水泥浆、化学浆液等）均匀地注入桩端土层;浆液通过对桩底沉渣、桩端土层及周侧土层的渗入、填充、挤密、固结等多种形式的组合，从而改善桩与土体之间的边界条件，消除虚土隐患，有效地减小了桩基的沉降，同时大幅提高了桩端的承载力。

2、浆液水灰比、注浆量、注浆压力、终止注浆条件等参数的确定

（1）注浆浆液一般采用普通硅酸盐水泥加入一定量的外加剂来制作，水泥强度等级为42.5级及以上。浆液的水灰比根据土的饱和度、渗透性来确定，对于饱和土，水灰比宜为0.50～0.70（粗粒取小值，细粒取大值）;对于非饱和土，宜为0.7～0.9（松散角砾、砂砾宜为0.5～0.6），浆液水灰比较低的情况宜加入适量的减水剂;按照先稀后浓原则，选定两个配比分别供二轮注浆使用。本项目处于腐蚀环境中，水泥选用的是42.5级的抗腐蚀水泥，掺入了适量的膨润土作为外加剂，通过试注浆确定的水灰比为0.75。

（2）根据《建筑桩基技术规范》，单桩注浆量应根据桩的大小、长度、桩端桩侧土层性质及承载力的增幅等因素确定，可按下式进行估算：

Gc=apd+asnd    （6.7.4）

式中：ap、as ，——分别为桩端、桩侧注浆量经验系数，ap=1.5-1.8，as=0.5-0.7;对于卵石，砾石、中粗砂取较高值;n为桩侧注浆断面数;d为基桩设计直径（m）;Gc为注浆量，以水泥质量计算（t）。

本项目采用的是大直径桩，桩长为10～14米，桩端持力层角砾的密实性好，地基承载力高，由于角砾相互之间空隙的存在，使其渗透性很大，浆液注入土层后的流动性好，渗入率高;同时，对于干作业的灌注桩，压力浆液在桩端以上一定的高度范围内，沿着桩周土上渗扩散，所以每根桩注入的水泥量相对都比较大，基本上为4t～6t水泥。

（3）注浆压力与土层密实性、渗透性有关。而对于操作工艺相对简单的开式注浆工艺，控制好注浆量、注浆速度以及注浆压力是桩端压力注浆施工优劣的关键。当在正常压力过程中注入缓慢时，可能会让存在细小空隙的地方因为低压提前被封堵，因此需要提高压力，而提高压力后，会使浆液在土层中渗透面积过大，增加浆液的注入量，从而造成一定的浪费;当在正常压力下很轻易地将浆液压入时，说明土层渗透性大，这时可先用较低一级的压力进行压浆，等吸浆量达到一定的程度时，再增加一级压力，如此反复逐级增加压力，直至达到规定的压力 。 注浆宜以稳定的压力作为终止压力，稳定时间的控制是使压力注浆达到设计要求的基本保证，

（4）注浆顺序通常影响着桩基施工的先后顺序。考虑到注浆时浆液窜入其他区域，会对其周边未施工的桩孔造成影响等因素，因而往往会根据桩距情况将影响区域划分为不同区块。对于同一区块的各桩，采用从外往里的顺序进行注浆;对其周边桩应以对称、跳隔的原则依次注浆，直到中心，这样就先在外围形成了一个注浆隔离带并使注浆的挤密、充填、固结逐步施加于区块内其他桩。

（5）桩端后注浆的终止条件因桩端土层性质、注浆点深度各异等因素，终止条件并未明确的统一，比较常用的是当满足注浆总量、注浆压力均达到设计要求或注浆总量已达到设计值的75%，且注浆压力超过设计值的条件之一时可终止注浆。基于后注浆质量控制，本项目采用注浆量和压力的进行双控，并以注浆量控制为主，泵送终止压力控制为辅。

3、后注浆常见的注意事项

（1）在桩混凝土灌注后2～3天内用1.5～2.2MPa的高压清水从注浆管压入将橡胶皮撕裂进行开塞。压水开塞时，若水压突然下降，表明单向阀门已打开，此时应停泵封闭阀门10～20分钟，以消散压力。压水开塞工序是注浆成功与否的关键程序之一。

（2）一般情况下，注浆压力通常会遇到以下几种情况：①注浆压力有规律地升高，注浆速度均匀变化，在注浆量接近预设用量三分之二时，压力值基本趋于稳定，且达到了允许压力，这表明注浆是成功的。②如果压力是逐步上升，但没达到需要的压力，这可能是浆液在土层中形成脉状劈裂渗入。③如果出现注浆量符合设计要求，而注浆压力在上升后突然下降，这可能是浆液从导管沿着桩周围渗透溢出，或者遇到土层空隙。④压力上升很快，而速度上不去，表明土层渗入性差或浆液浓度过大，凝结时间过短。⑤压力是先逐步上升，后又突然下降，而后再度逐渐上升，注浆量增加明显，压力值逐渐达到允许压力的稳定值，这种情况可能是遇到空隙的薄弱部位已被浆液填满，这也是注浆成功的一种情况。本工程的地质情况相对较好，桩端及桩端周侧的角砾密实性好，注浆过程中的注浆量、注浆速度及注浆压力基本符合设计预值。

结语：

虽然新疆大部地区的土质情况较好，但在一些超深回填、存在厚度较大的湿陷或液化土层以及荷载较大的超高层建筑中，采用桩端后压浆，大幅度提高了单桩的承载力，增幅可达50%～150% ，大大消除了钻孔灌注桩孔底沉渣过厚的忧虑，有效地减小了桩基的沉降，对提高桩基的经济效益有着重要的积极意义。

参考文献：

[1]建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）.中国建筑工业出版社，2008年.

[2]沈晓南.桩基工程手册（第二版）[S].中国建筑工业出版社，2016年.

[3]朱炳寅，娄宇，杨琦.建筑地基基础设计方法及实例分析（第二版）[S].中国建筑工业出版社，2013年.