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后注浆灌注桩在工程中的应用

发表时间：2020/11/2 来源：《基层建设》2020年第21期作者：王鹏飞

[导读] 摘要：灌注桩在成桩后一定时间内，由预设于桩身内的注浆导管及与之相连的桩端、桩侧注浆阀通过高压注浆泵注入一定压力的水泥浆，通过浆液对桩端沉渣和桩端持力层及桩周泥皮起到渗透、填充、压密、劈裂、固结等作用来增强桩端土和桩侧土的强度，从而达到提高单桩承载力，减少沉降量的一项技术措施。

        中国化学工程重型机械化有限公司北京市 102600
        摘要：灌注桩在成桩后一定时间内，由预设于桩身内的注浆导管及与之相连的桩端、桩侧注浆阀通过高压注浆泵注入一定压力的水泥浆，通过浆液对桩端沉渣和桩端持力层及桩周泥皮起到渗透、填充、压密、劈裂、固结等作用来增强桩端土和桩侧土的强度，从而达到提高单桩承载力，减少沉降量的一项技术措施。传统灌注桩由于在成孔过程中造成桩底和桩侧土的破坏，土体承载力显著降低，成桩后桩体由于土体承载力的降低而产生下沉。采用后注浆技术后，桩的承载力和沉降量大幅提高，单桩承载力可提高30%-150%，经济效益显著。
        关键词：钻孔灌注桩；承载力；后注浆；造价
        引言
        随着高层建筑的迅猛发展，对桩基承载力、变形的控制、土层的处理等方面，提出了更高的要求，钻孔灌注桩在高层中应用非常广泛。针对承载力要求日趋提高，造成桩长越长、施工难度大。通过国内大量工程实例的实践，钻孔灌注桩后注浆技术在处理这些问题有着良好的效果，并且可以处理沉桩过程中产生的沉渣、桩尖土，对桩端以上的土层产生影响。
        1.后注浆技术在灌注桩中的拓展应用
        灌注桩施工，由于成孔时清底不干净，导致桩底沉渣不达标，承载力不能满足设计要求。由于沉渣不达标导致承载力不满足设计要求的处理方法有两种：（1）重新补桩法，（2）高压注浆加固法。补桩法需根据原设计桩的位置及数量，进行计算确定新增桩的数量及位置，施工工期会较长，新增的桩也有可能出现不满足设计要求的清苦，此种情况下不宜采用补桩法。高压注浆加固法可以很好的处理桩底沉渣不达标引起承载力达不到设计值的情况。方法较为简单，首先采用取芯机在灌注桩中心取直径80mm的孔，孔应钻至设计持力层，之后安装导管装置，注入浆液，高压注浆加固法工期较短，可靠性较高，加固完成后，采用高应变检测，承载力满足设计要求。
        2.后注浆技术实际应用
        2.1工程案例
        某建筑为框剪结构，地上10层，地下1层，原设计采用钻孔灌注扩底桩，桩径为1200mm，扩底桩径为2400mm，桩长30m，单桩极限承载力14800KN。由于扩底桩施工技术力量薄弱造价高，经设计人员讨论分析，修改了原设计方案，采用后注浆技术，桩径和桩长不变，灌注桩采用了反循环钻孔，泥浆护壁，每桩增设两根1#注浆钢管，注浆终止实行注浆压力和注浆量双控制，注浆压力为1MPa，送浆量为0.01m3/min，注浆量每根为900-1000kg水泥。
        2.2后注浆技术效果分析
        桩基完成后经试桩报告表明：采用后注浆技术的灌注桩试验压力达到14800KN时，总沉降量为22.91mm，沉降量不大，且Q-S曲线平缓，无明显突变点，S-lgt曲线呈平行规则排列。该桩极限承载力达到设计要求。
        承载力分析：普通桩的单桩极限承载力为8250KN，提高了80%。
        沉降量分析：根据桩试验报告显示，同直径普通灌注桩达到极限承载力的桩顶沉降量为13.09mm，在同等荷载下，后注浆桩桩顶沉降量为9.51mm，沉降量降低27%。
        3.后注浆灌注桩在工程中的应用
        据上分析，采用后注浆灌注桩技术，可以提高桩的单桩承载力，减少桩的沉降量和造价，具有很大的经济效益和社会效益，具有十分广阔的应用前景。后注浆灌注桩是一项新技术，很多施工队伍对施工程序还很陌生，下面介绍在工程中的应用。
        3.1材料及施工机具准备
        （1）胶凝材料
        灌浆材料根据设计一般采用水泥和水玻璃，可掺入一定比例的外加剂。水泥强度等级不应低于42.5级。水泥的质量应符合国家的相关规范标准，应有出厂质量证明书并复试合格。同一单位工程内的灌注桩后注浆，应采用同一品种、同一强度等级和同一厂家的水泥制备。
        （2）注浆泵的额定压力应大于要求的最大注浆压力的1.5倍，通常选泵的额定压力为6～12MPa，注浆泵的额定流量为30～100L/min。在注浆泵上应配备有压力表和流量计，压力表的量程因为额定泵压的1.5～2.0倍。

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        （3）浆液拌合机及储浆桶可根据施工条件选配。浆液拌合机容量应与额定注浆流量相匹配，宜为0.2～0.3m3，拌合机浆液出口应设置滤网。
        （4）地面管路系统主要由浆液地面输送系统组成，必须确保其密封性。输送管应采用可承受2倍以上最大注浆压力的高压胶管或无缝钢管，其长度不应超过50m。开式注浆输送管与桩内注浆管连接处设泄压阀，以便在结束注浆时减压卸除输送管。闭式注浆输送管与桩内注浆管连接处设置止浆阀，在结束注浆时可达到止浆的目的。
        （5）桩内预埋的注浆管宜采用φ25mm～φ57mm钢管，壁厚≥2.8mm。当注浆管兼做声测管时，管径尺寸应满足声测要求。
        2.2施工方法
        灌注桩后注浆技术的灌注桩施工方法同普通灌注桩，这里只讲述注浆部分的施工。
        注浆钢导管埋设应竖直，应与钢筋笼加劲筋绑扎固定或焊接，且与钢筋笼一起下孔；每下一节钢筋笼时，应在注浆管内灌水并检查接头密封性，以免泥浆或混凝土进入注浆管导致堵塞，注浆管应伸向自然地面且作临时封闭。
        注浆管的连接：注浆管可以采用丝扣连接或外套短钢管焊接，焊接紧密且不得焊穿钢管和漏焊，以免漏浆。
        注浆管的制作可采用打孔包扎法，注浆管的底部制作成尖头，离底部40cm处打4排每排4个8mm的孔，然后在小孔中放入图钉，外用胶带包扎。
        2.3注浆
        （1）压水试验：正式注浆之前先要进行压水试验，目的是让灌浆管通畅。压水试验一般分2-3级压力，保证一定的压水时间和压水量，压水量一般为0.6m3，开塞压力不大于8MPa，压水试验结束后马上进行初注。
        （2）注浆顺序：宜将注浆桩划分成若干区块，每个区块的桩相对集中，区块之间的间距大于区块内最小桩距的2倍。区块内注浆的顺序是先周边后中心，周边桩采用对称间隔的方法依次注浆，最后到中心桩。
        （3）注浆压力和注浆量控制：注浆压力和注浆量按设计要求控制。一般分三个循环注浆，第一、二循环控制注浆量，第三循环控制注浆压力。停止注浆条件：满足设计注浆压力条件下达到设计注浆量；注浆总量达到设计注浆量的80%，且注浆压力达到设计压力的1.5倍且持续5min以上；注浆总量达到设计注浆量的80%，地面有明显的上升或上抬。
        （4）注浆流量的控制：注浆流量一般为30-50L min，且不大于75L/min，根据注浆量进行调整，注浆量较小时可取小值。
        3.施工注意事项
        注浆时间：宜于成桩后3d后开始，也不宜迟于30d；划分若干注浆区块的，可于最后一个桩成桩5-7d注浆。
        注浆点距离成孔作业点不小于8-10m，且不小于10倍桩径。
        当采用桩端、桩侧复合注浆时，应先桩侧后桩端；如桩侧采用多断面注浆时，应先上后下。桩端、桩侧注浆时间间隔不少于3h，以保证桩端注浆时，桩侧水泥达到初凝。桩端注浆应采用各注浆管等量注浆。
        当有注浆管达不到注浆量而注浆压力很高而无法注浆时，应将未注入的水泥浆由其他的注浆管均匀分配压入；当注浆压力长时间低于设计压力，而地面出现冒浆或桩孔出现串浆时，应调低水灰比或采用间歇注浆，间歇时间不宜过长，宜为30-60min；采取上述措施仍无法满足设计要求或因其他原因导致注浆管堵塞时，可在离桩壁20-30cm处打150mm的小孔，重新埋设注浆管进行补注浆，此时注浆量应大于设计注浆量。
        结论
        灌注桩后注浆技术能显著提高单桩承载力，减小沉降量，降低工程造价，缩短施工工期，具有十分显著的经济效益和社会效益。后注浆技术是一项国家推广的新技术，目前很多施工单位对该技术应用不熟练，导致施工质量得不到保证，希望此文对需要该施工单位有所帮助。
        参考文献：
        [1]吕志霞后压浆灌注桩在高层建筑房屋中的应用-以武汉铁路公寓楼工程为例[J]中国住宅设施.
        [2]JGJ 94-2008，建筑桩基技术规范[S]北京：中国建筑工业出版社2012.