建筑桩基工程中桩端后注浆施工技术应用研究

邓文杰

阜宁县公共资源交易中心

1 前言

在建筑工程桩基施工清孔环节，经常因孔底环境高度复杂、沉渣数量过多而无法彻底清除沉渣。沉渣的存在，不仅会影响建筑桩身、周边土质结构之间的黏结强度，而且会改变桩基周边摩擦力对桩身的作用，威胁整个施工任务的顺利完成。而桩端后注浆施工技术的应用，可以改善工程中桩基压力承受强度，保证施工质量及进度。基于此，探究桩端后注浆技术在桩基工程中的应用具有非常重要的意义。

2 建筑桩基工程简述

某建筑工程总建筑面积为86200m2，包括5栋多层、多栋10～12层小高层、1层地下室，其中基坑总面积为7423m2。该建筑工程桩基形式为钻孔灌注桩，直径分别为Φ750mm、600mm，长度分别为38m～32m、24m～26m。通过对泥浆护壁钻孔灌注桩施工后现场进行检测获知，Φ750mm 单桩竖向压力承载结果为3650kN，远低于设计单桩竖向压力承载值4700kN，且已出现局部沉降、形状改变征兆。初步判定上述现象根源为灌注混凝土、二次清孔时间间隔形成孔底沉渣，且首次灌注混凝土时落差较大、出现离析并在桩底产生低强度“虚尖”。根据分析结果，拟采用桩端后注浆技术提高钻孔桩单桩压力承载水平，即对单桩压力承载水平无法达到设计要求的Φ750mm桩进行加固处理。

3 建筑桩基工程中桩端后注浆施工技术的应用流程

3.1 设定注浆参数

在注浆泵、浆液搅拌机、百分表、P.042.5 级别水泥、JLWT 注浆剂等设备、材料准备完毕后，鉴于浆液配比、浆液种类、注浆量、注浆压力、注浆时间等因素对桩端后注浆质量的影响，施工技术人员可以在前期进行上述注浆参数的科学设置[1]。

在注浆配比方面，由于该工程前期试桩持力层均为全风化泥岩，结合实际工程经验，可设定水泥浆液水灰比为0.5。

在浆液种类方面，可选用级别为P.042.5的新鲜普通硅酸盐水泥作为浆液配置原料。

在注浆量方面，可以根据公式：

进行估算。

式中：

V——注浆量，单位为m3；

R——浆液有效扩散半径；

η——浆液损耗系数，取值范围为1.1～1.3；

S、h——注浆段高度；

β——浆液填充系数，取值范围为0.4～0.9；

T、n——孔隙率。

具体施工时还需根据实际注浆情况、压水试验值进行注浆量的调节[2]。

在注浆压力方面，根据注浆地层（饱和全风化泥岩）特点，设定平稳注浆压力为1.9MPa～2.1MPa，开始注浆压力、终止注浆压力均处于大于2MPa 小于5MPa 范围内，避免因注浆压力过大或过小而出现原有土体结构被破坏、注浆费用增加、邻桩成孔困难、注浆受阻等问题。

在注浆时间方面，施工技术人员应严格选择“桩身混凝土浇筑完成后且达到一定强度”作为施工时间段，即在桩身混凝土浇筑一个星期到两个星期内，开始注浆操作，避免因注浆过早或过晚导致桩身破损、注浆失败、浆液向远处扩散等问题[3]。

3.2 制作压浆管道

钻孔灌注桩桩端后注浆需要在灌注桩成桩前期，进行注浆头的制作并将其预先埋设在注浆管道内，以便在成桩一段时间后经注浆管道向桩端土层灌注浆液。在注浆头制作阶段，施工技术人员可以选择三根钢管作为桩端注浆管道，钢管壁厚为3mm，内外径分别为51mm、57mm。在距离钢管底部40.0cm左右的位置开设4×4矩阵小孔，孔洞直径在8.0m左右，并放入承担单向阀作用的图钉，经绝缘胶带严密包裹[4]。

3.3 预埋注浆管并吊放钢筋笼

在注浆头制作完毕后，将其对应的钢管与灌注桩中心点对称布置（高出灌注桩桩顶15cm左右），并利用外加短套管电焊的方式，将其对应的钢管焊接在钢筋笼内部。同时封堵注浆管道。若为超大直径桩，则需要采用桩端U 型管的构造模式制作注浆管道。在注浆管预先埋设施工阶段，施工技术人员可以依据桩设计要求规定长度，开展注浆管端断料处理。注浆管长度为孔深、露出地坪长度、进入土体深度的相加值。一般注浆管出浆孔总面积应小于其内孔截面积，且底部密封性良好，具备单向阀性能[5]。

在钢筋笼吊放施工时，施工技术人员可以事先对钢管水流通效果进行检查。在确定钢筋笼上绑扎钢管水流通效果的前提下，缓慢下放钢筋笼，避免冲击力过强对钢筋笼上注浆管的垂直度、稳定性造成不利影响。若抗压桩钢筋笼无法下放到孔底，则可以选择两根与注浆管绑扎的原钢筋笼主筋，每间隔200.0cm进行一个Φ12.0mm钢筋固定筋的设置。随后将主筋延伸至孔底位置（最后一节注浆管底部较钢筋笼主筋长50.0mm），保障注浆管稳定性、垂直度。

3.4 浇筑桩体混凝土并疏通管道

在注浆管埋设期间，施工技术人员可以事先利用清水将混凝土泵料斗、管线润湿，达到润滑管线、预防管线封堵的目的。随后向桩身浇筑混凝土。在桩身混凝土浇筑量达到后，采取边浇筑边提钻的方式，保证钻头始终位于桩混合料液面下方，从根本上杜绝桩身夹泥、进水等问题出现[6]。

在注浆管道安装完毕后且桩身混凝土浇筑12h～24h 内，施工技术人员可以利用高于3MPa但低于7MPa的压力水（清水）疏通注浆管道，为后续注浆做好准备。在压力水流疏通管道过程中，施工技术人员应选择逐级开展方式，以2 级到3 级压力为标准，控制压力水量在0.6m3左右。随后利用高压水流对灌注桩底部进行清洗，直至向上返出到桩顶部水流澄清度与注入水流一致，或者单管清水不断注入的同时压力不断下降，保证桩底无沉渣。在成桩一个星期左右可以进行桩底注浆施工。

3.5 水泥浆配置及浇筑

在管道疏通并清除沉渣（5～7天）之后，施工技术人员可以依据水灰比为0.5～0.7的标准，进行水泥浆液配置。

在水泥浆液配置完毕之后，施工技术人员可以利用最高压力超过10MPa 的高压注浆泵、预埋注浆管，依据2.0MPa 左右的注浆压力，将水泥浆液注入桩端土层。具体注浆时，可以采取一管先注、间歇注浆的手段。若一管可以顺利注入3.0×103kg的水泥浆则另一管不需再次注入，反之则需要更换另一管注浆至设计注浆量。在首次注浆结束后第一时间利用清水进行注浆管道清洗，促使浆液完全填充桩端土层，避免浆液凝结影响注浆管道通畅度。需要注意的是，在注浆期间，施工技术人员应时刻观察注浆压力、注浆量变化趋势，控制注浆节奏，并利用百分表对桩的上抬起量进行监控测量，保证注浆阶段不当干扰因素的及时发现、处理。一般在桩端为松散粗粒土时，需要以注浆压力为参考标准，注浆量为控制标准，控制注浆压力在0.4～1.2MPa 之间，且稳定时间超出300.0s；若桩端为密实黏性土，需以注浆压力为控制标准，保证最大压力小于8.0MPa，处于0.5MPa～2.0MPa 范围内。

在水泥浆液浇筑完毕后，施工技术人员可以立即封堵注浆管道出口，并适当提升注浆压力，持续注入浆液，充分发挥浆液对桩端土体的劈裂、压密、渗透作用。在达到设计方案中规定注浆量的75%且注浆压力超出设计值（达到设计标准的65%且地面已冒浆）后，或者满足终止浆液灌注条件要求（JGJ94规定）时，启动浆液停注程序。

4 建筑桩基工程中桩端后注浆施工技术的应用效果

4.1 增强桩与桩周土体间黏结强度

通过对孔底沉渣厚度、桩位偏差情况进行检查，得出全部桩孔底沉渣厚度均在50mm 以下，且桩位偏差小于100mm，最小偏差为30mm。由此可知，在压力一定的情况下，桩端后注浆技术可以促使浆液上返，降低桩孔沉渣厚度，提升桩与桩间土的黏结强度，促使桩的侧摩擦阻力有效提升。与此同时，受浆液的劈裂作用影响，可以顺利深入桩周地层，发挥“加筋”作用，缩小桩位偏差，提高桩基稳固性。

4.2 提高单桩竖向承载力

通过对桩基检测结果进行分析，可知该工程静载荷试桩13根，经承载力加载达到设计要求的沉降量均在50.0mm以下，I类桩、II类桩优质率为96%，且经桩端后注浆的桩基承载力较普通灌注桩提高20%～40%，与设计要求相符。相较于普通灌注桩而言，桩端后注浆处理技术可以在地层、桩长、桩径等因素一致的情况下，提高20%～40%的单桩竖向承载力，甚至在桩端持力层性质良好的情况下提高80%的单桩竖向承载力。同时在地基承载力正常的情况下，桩端后注浆施工也可以提高建筑物安全系数。

4.3 节约桩基施工成本

在建筑桩基工程中，可以利用桩端后注浆施工技术，不仅可以同步提升桩的抗震性能、抗拔承载力，而且可以相对减少桩的数量（或减少桩径、桩长），达到压缩、减短工程实施时间，降低桩基施工成本的效果。

5 总结

综上所述，桩端后注浆施工技术在建筑桩基工程中的应用，不仅可以提高单桩竖向承载力，而且可以增强桩与桩间土黏结强度，节约桩基施工成本。因此，根据建筑桩基现场情况，建筑施工技术人员可以科学设计桩端注浆参数，及时下放钢筋笼，按规浇筑混凝土，严格依据注浆压力、注浆量观测值，把控水泥浆配置、注浆管开塞、次根管注浆质量，保证施工效果。