桩端与桩侧联合后注浆技术

石文瑞 蔺晓东

（郑州市市政工程总公司，河南 郑州 450000）

其原理是在桩体声测后，采用桩端与桩侧联合后压浆技术，通过预埋在桩身的注浆管将能固化的浆液注入桩周土层，这些浆液通过渗透、填充、置换、劈裂、压密及固结等物理和化学形式共同作用，在桩周一定范围内形成浆液和土的结石体，改变了桩周附近土体的物理力学性质，使桩周阻力得到不同程度的提高，桩的沉降量减小，桩的承载性能得到改善。近年来，桩端与桩侧联合后压浆技术由于能有效的提高桩体竖向承载力而得到广泛应用，逐渐发展成为一种常规技术手段。 注浆的压力和顺序必须根据不同的地质条件来确定，下面以郑州市三环快速化项目中州大道工程施工为例来介绍钻孔灌注桩在粉质黏土层中进行后注浆的施工。

1 工程概况

本施工标段高架桥（K0+290～K0+720）全长 430m，南起中州大道南三环立交北引坡，向北跨越安康路、直至紫东路北侧。且在紫东路北侧设置一上桥匝道。上桥匝道宽度为9m。本标段高架桥为两幅桥形式，高架桥标准跨径30m，桥梁单幅布置，标准段全宽22m、21.5m。

全桥共 15孔，5联，在安康路附近第一、二联为25m+30m+25m的现浇等截面预应力混凝土连续箱梁，其余采用30m跨径的现浇等截面预应力混凝土连续箱梁。上桥匝道为一联，为4X30m，总跨径为120m。主线桥引坡全长为134m，上桥匝道桥引坡全长140m。

该工程根据地质情况采用摩擦桩基础，桩径为1.5m和1.2m，桩基采用C30水下混凝土。

2 适用的地质条件

钻孔灌注桩的后注浆工艺适用于无流动地下水的卵砾石层、中粗砂夹卵砾石层、中粗砂、稍密和中密粉细砂、粉土等土层、也可适用于风化岩。

3 后注浆施工

3.1 后注浆工艺流程

成孔→注浆管制作→安装注浆管、钢筋笼→清孔→浇筑砼成桩→注浆管开赛、声测→水泥浆搅拌→压力注浆→观测注浆压力和注浆量（双控）→记录最大压力和单（双）管注浆量→清理机具→资料整理

3.2 注浆管制作及安装

（1）桩端后注浆

利用声测管作底注浆管，声测管布置3根，呈等边三角形，声测管为φ57mm钢管，顶端高出地面300mm，并用堵头封严，防止泥浆等杂物进入，超声波检测后进行桩端注浆。3根φ57mm钢管绑扎布置在钢筋笼内侧，随钢筋笼一起下入孔底，选取两根声测管做注浆管，两根注浆管下部分别用三通连接1根内径φ25mm带钢丝的柔性高压塑料管，注浆喷头管环绕桩身环形布置，注浆喷头管的外侧打孔后缠防水塑料带密封。两根中一根作为备用管，主注浆管出现意外注浆失败时启用。

（2）桩侧后注浆

桩长40m以下设两道注浆管，40m以上设置三道，最上一道距桩顶10m～15m，最下一道距桩底12m～18m，间距为12～15m，桩侧端部喷头管设置与桩端后注浆布置相同。注浆竖管采用外径为25mm、壁厚为3mm的钢管制作，接头采用套丝扣连接并紧缠生胶带。加工前应检查制作注浆管的钢管是否有裂缝、孔洞、堵塞等缺陷。注浆管按声测管位置布置，每节注浆管连接丝扣长度不小于30 mm，并保证顺直，以确保注浆管连接牢固和顺直，检验合格后用绑丝将其与钢筋笼绑扎固定，绑扎间距为 3m，并随钢筋笼徐徐放入，严禁强力下放和碰孔，以免高压塑料管破损。

3.3 成品保护

露出地面的声测管和注浆管应用堵头封堵，涂上红油漆或在注浆管附近插上小红旗，不得碰撞和挤压。在施工部署中应考虑不要在有注浆管处留设临时道路，严禁机械设备碾压。

3.4 注浆材料及配合比

（1）浆液原材料

注浆所用原材料采用孟电42.5级普通硅酸盐水泥，配合郑州建科高效减水剂、郑州建苑膨胀剂及适量缓凝剂。注浆所用水泥、高效减水剂、膨胀剂和缓凝剂进场后立即取样送检，经检测证明质量合格，并将检测报告上报监理单位，经试验工程师同意后方可使用。

（2）浆液配比

注浆采用浆液水灰比为0.6。浆液采用搅拌筒搅拌，在水泥浆搅拌过程中掺加高效减水剂、膨胀剂和缓凝剂，掺加0.6%的高效减水剂、10%的膨胀剂和 0.5%的缓凝剂（内掺)。搅拌时严格按技术交底配比计量，搅拌时间要充分，不少于3min，自制备至用完的时间宜小于3h。浆液搅拌要均匀，确保浆液有良好的可泵性。

3.5 注浆量计算

注浆量分配：桩端注浆管的压浆量控制在总量的30～40%，其余量均分在桩侧注浆管中，或按照设计图纸要求进行压浆。

注浆量按《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008第 6.7.4条《公路与桥涵工程地基基础设计规范》（JTG D63-2007）第5.3.6条计算确定，单桩注浆量估算：Gc=apd+acnd

对群桩初始主讲的数根基桩的注浆量应按上述估算值乘以1.3的系数。

以桩径1.2m为例，依照本工程地层情况，试装单桩注浆量按估算为：Gc=（apd+acnd) ×1.2=（1.8×1.2+0.8×2×1.2) ×1.2=4.9t

即对于桩径1.2m的桩：桩侧注浆水泥用量为1.2t/道；桩低注浆水泥用量 3t；注浆水泥总用量为两道侧注浆阀时单根桩5.4t；三道侧注浆阀时为6.6t。

对于桩径1.5m的桩：桩侧注浆水泥用量为1.5t/道；桩低注浆水泥用量 3.5t；注浆水泥总用量为两道侧注浆阀时单根桩6.5t；三道侧注浆阀时为8t。

3.6 注浆压力控制

注浆压力包括开塞压力、压注清水压力、压注稀浆压力和压注稠浆时的压力。注浆终止条件以压浆量为主，压力控制为辅。即首先要保证各压浆装置分配估算的压浆量全部压注完毕。当出现问题时，可采取如下措施予以处理。

①当一个压浆装置由于压力太高浆液压不进时，可通过另一个压浆装置将剩余浆液压注完毕。

②当一个压浆装置压浆量没有达到设计要求压浆量时，出现冒浆或串浆，可暂时停止压浆，并用清水冲洗压浆装置，停止60min后，再进行复压，如此反复直到达到设计压浆量。复压压力可适当大于首次注浆压力，最大可达2--3MPa。如果压浆量仍达不到设计要求，停止压浆，将剩余浆液按比例注入另一个压浆管。

③当某个压浆装置达到设计压浆量，但仍能继续压浆且压力较低时，应停止压浆，改用0.5水灰比的稠浆液继续压浆。

④当0.5水灰比的稠浆压浆量达到设计压力值时，应稳定压力5分钟，然后停止注浆，以使浆液尽可能在桩端均匀渗透扩散，并达到最佳饱和状态。

3.6 注浆设备

注浆设备采用XPB--10型注浆泵，该灌浆泵提供的流量160L/min，最大压力为20MPa，满足容许压力大于1.5倍最大灌浆压力的要求。灌浆管路采用高压灌浆胶管。

3.7 注浆桩位的选择

根据以往工程实践，水泥浆在工作压力作用下影响面积较大。为防止注浆时水泥浆液从附近薄弱地点冒出，对邻近设施造成影响，注浆的桩应在混凝土灌注完成7天后，并且需注浆的桩周围至少10m 范围内没有钻机钻孔作业。

3.8 注浆施工顺序

每根桩浇注完混凝土后，在12～24小时内必须用清水将喷头冲开，同一承台下的最后一根桩声测合格后开始注浆，注浆应以同一承台下的桩为一组，注浆时应采用低压（低档）水灰比为0.6左右的水泥浆，注浆先施工周圈桩位再施工中间桩，注浆过程中宜采用间歇灌浆，间歇的时间根据灌浆情况而定，在小压力大流量的情况下一般应采用间歇灌浆，间歇时间一般为45min，如果间歇灌浆效果不佳，可在浆液中掺加丙凝等速凝材料，加速浆液的凝固，并适当延长间歇时间。注浆时应做好施工记录，记录的内容应包括施工时间、注浆开始及结束时间、注浆罐数和相应的压力、总注浆量和终止压力，以及出现的异常情况和处理的措施。

4 后注浆的优点

（1)相同条件下（主要是地层、桩径、桩长等因素），前者单桩竖向承载力一般可提高 20%～40%，最大可提高 70%以上，承载力提高的幅度与桩端持力层的性质密切相关；

（2)在一定压力下的浆液上返会增加桩与桩间土的粘结强度，从而提高桩的侧摩阻力，同时浆液的劈裂作用可渗入地层中，起到加筋作用；

（3)灌注桩的抗拔承载力及抗震性能有一定程度的提高；

（4)若在设计时考虑后注浆对承载力提高的有利影响，可相对减少桩的数量，或减少桩长、桩径，或减小承台尺寸，将会减少工作量，减少钢筋、混凝土的用量，缩短施工周期，节约大量生产成本。

（5)若设计时按正常地基承载力进行设计，不考虑后注浆对承载力的影响，而将其作为安全储备，则可提高建筑物的安全系数。

结论：通过桩端注浆，能显著增强桩土的整体性能，桩的承载力明显提高，改善桩承载性能。总之，后注浆钻孔灌注桩经济效益和社会效益十分显著，实际应用价值高，已在桩基工程领域得道广泛的应用。

［1]中华人民共和国交通运输部. JTG/T F50-2011公路桥涵施工技术规范. 北京：人民交通出版社，2011.7.

［2]中华共和国住房和城乡建设部 JGJ 94～2008 《建筑桩基技术规范》中国建筑工业出版社出版；2008.5.