钻孔灌注桩后注浆工作机理及技术要点分析

汪其才

（厦门瑞骏电力监理咨询有限公司，福建　厦门　36611000044）

钻孔灌注桩后注浆工作机理及技术要点分析

汪其才

（厦门瑞骏电力监理咨询有限公司，福建厦门36611000044）

钻孔灌注桩后注浆是解决灌注桩孔底沉渣和桩侧泥皮控制困难的有效方法。本文分析钻孔灌注桩后注浆工作机理，介绍钻孔灌注桩后注浆技术要点，为工程应用提供参考。

钻孔灌注桩后注浆；工作机理；技术要点

钻孔灌注桩是建筑工程基础中的主要桩型，具有地层适应性强、桩长桩径可按设计灵活选用、单桩承载力大、施工噪音小、无挤土效应等优点，在基础工程中得到广泛应用。钻孔灌注桩工艺也存在一些缺点，例如：由于孔底沉渣难以清除、桩侧泥皮厚度大导致桩承载力偏小，工程施工中容易出现塌孔、串孔、断桩等问题，工程质量控制难度较大。灌注桩后注浆是指在灌注桩在成桩后，由预埋在桩身内的注浆导管，用高压注浆泵将一定压力的水泥浆压入桩侧土层和桩端土体，通过浆液对桩端沉渣和桩端持力层及桩周泥皮起到渗透、劈裂、填充、压密、固结等作用来增强桩端土和桩侧土的强度，以达到提高桩基极限承载力、减少群桩沉降量的一种技术措施，是解决目前钻孔灌注存在质量控制难题的有效方法，具有广泛的应用前景［1］。本文分析了钻孔灌注桩后注浆工作机理，介绍了钻孔灌注桩后注浆技术要点，为工程应用提供参考。

1　钻孔灌注桩后注浆工作机理

钻孔灌注桩后注浆包括渗透注浆、压密注浆、劈裂注浆三种形式，在注浆过程中三种形式相互转化或并存。渗透注浆是不大于土体结构强度的压力作用下，将注浆液注入土体的孔隙中，同时排出孔隙中的空气和水；压密注浆是一种半适应性半强制性注浆，它的特点是通过注浆对沙土和黏土中孔隙等软弱部位起到压密作用；劈裂注浆是在钻孔内施加液体压力于弱透水性地基中，当液体压力超过劈裂压力时土体产生水力劈裂，土体内出现裂缝，浆液沿裂缝渗入土体，在钻孔周边形成网状浆脉，通过浆脉挤压桩周土体和浆脉的骨架作用提高土体强度。钻孔灌注桩后注浆工作机理主要有以下几个方面：

①钻孔灌注桩施工过程中，由于钻头的冲击、切割、刮削作用，对持力层产生扰动，降低桩端承载力；同时，钻孔灌注桩沉渣控制较为困难，容易造成桩底沉渣厚度超标，导致桩承载力降低、沉降量大。通过注浆对桩端土层进行挤密和固化，桩端承载力得到大幅提高。

②钻孔灌注桩施工过程普遍采用泥浆护壁成孔，在桩周会形成一薄弱泥皮层。泥皮具有含水量高、压缩性大、抗剪强度低等特点，影响了桩土相互作用的性能，使桩侧摩阻力下降。泥皮较厚的长桩还会产生桩侧摩阻力软化等现象，严重影响灌注桩的承载性能。同时，钻孔灌注桩在成孔过程中由于孔壁侧向应力解除，桩侧土体会产生应力松弛，导致土体强度减弱，桩侧摩阻力降低。桩侧注浆作用机理主要表现在以下几个方面：一是浆液通过渗透、局部挤密、填充及固结作用，降低桩侧土孔隙率，增加土体密度，呈现渗透填充胶结效应；二是由于劈裂注浆形成网状浆脉，固化后形成浆脉结石体，向桩外侧延伸的浆脉结石体起到了加筋作用，提高了桩侧土抗剪强度和桩周摩阻力；三是在桩侧注浆点附近，由于浆液的挤压作用，形成局部的浆液结石体；在非注浆点处形成一层水泥浆薄壳，水泥浆与泥皮发生物理化学反应而固化，形成的结石体与桩身混凝土组成复合桩身，增大剪切滑动面，相当于扩大了桩身截面，增加桩侧摩擦面积。

③群桩桩端注浆后，在桩端持力层周围形成人工加固地基，提高了地基强度，减小了各桩基之间的沉降差异，从而使得整个建筑物沉降均匀、总沉降量减小。

2　钻孔灌注桩后注浆技术要点

2.1注浆设计工程调查

钻孔灌注桩后注浆工程地区性和经验性较强，不同地区、不同土质、不同的注浆工艺参数对注浆效果影响很大，因此，在开展后注浆设计时，应调查周边已建注浆工程，充分参考借鉴类似工程经验，优化设计方案。同时，应开展工程岩土特性调研，重点调查以下三个问题：一是判断土层的可注性；二是选择合适的注浆工艺参数；三是分析预测注浆效果。工程岩土特性调查主要工作如下：拟建场地岩土分层、持力层埋深变化情况及各土层主要物理力学参数；各土层地下水的特性，包括潜水层、承压层情况及地下水物理化学性质；调查桩端、桩侧土层的渗透性及注浆可行性；调查注浆对环境的影响。桩端如果为沙砾沉积层，通常采用渗透注浆和压密注浆，需要了解每个土层的渗透系数、孔隙率、孔隙大小、地下水位及流速流向和水的化学性质等，土的颗粒大小是衡量可注性的重要指标，孔隙率影响浆液的消耗量，渗透系数的大小影响浆液的注入速率。

2.2注浆量与注浆压力设计

注浆量是桩底注浆设计的主控因素，单桩注浆量的设计应综合考虑桩的直径、长度、桩底持力层的厚度、扩散性、渗透性、单桩承载力提高要求、桩端沉渣控制情况等因素，按《建筑桩基技术规程》（JGJ 94-2008）有关规定计算［2］。注浆压力是影响注浆效果的关键因素之一，应根据加固土层的岩土特性、注浆点埋设深度等因素综合确定。对于砂层和砾石层，通常以渗透注浆和压密注浆为主，可采用低压力注浆；对于黏性土层，通常以压密注浆和劈裂注浆为主，宜采用较高的注浆压力。

2.3浆液浓度和注浆顺序设计

钻孔灌注桩后注浆通常采用水泥砂浆，不同浓度的水泥浆液具有不同的特性，低浓度的浆液渗透能力较好，中等浓度的水泥浆具有较好的压实和挤密效果，高浓度水泥浆具有良好的固结作用。在注浆时采用的浆液浓度一般根据压水试验确定，在注浆初始阶段，采用浓度较低的水泥浆，随后持续采用中等浓度的浆液，在临近结束阶段采用浓度较高的浆液。在注浆顺序上，应根据上部结构的整体性、工程岩土特性、施工工艺条件等，以确保注浆量为关键控制点，综合考虑确定。

2.4注浆终止条件

按《建筑桩基技术规程》（JGJ 94-2008）有关规定，如果总的注浆量和注浆压力同时满足设计要求，或注总的注浆量达到设计值的75%且注浆压力超过设计值时，可以停止注浆。如果第一根注浆管总注浆量达不到设计要求，可采用第二根注浆管继续注浆；在第二根注浆管注浆后，如果注浆总量仍然达不到设计要求，可采用间歇注浆至注浆量达到设计要求；如实施多次间歇注浆后注浆总量仍然无法达到设计要求，在注浆压力连续达到8MPa且稳定3min以上时，可以终止注浆，同时对相邻桩适当加大注浆量。如果桩顶出现冒浆或周围桩孔串浆，可先停工，待桩侧水泥浆凝固后再注浆，同时采用多次间歇注浆以达到设计要求。

3　结语

钻孔灌注桩后注浆能够有效地压密、固化桩底沉渣和桩侧泥皮，使单桩承载力提高40%～120%，桩基沉降减小30%左右，降低工程造价，缩短建设工期，具有显著的技术经济效益。灌注桩后注浆技术施工设备简单，操作方便，施工场地小，施工噪音低，适用的地层范围广，可靠性高，具有广阔的应用前景。钻孔灌注桩后注浆技术要点主要包括注浆设计工程调查、注浆水灰比确定、注浆压力设计、总注浆量控制等，在工程应用中应重视每一个技术环节，确保工程质量。

Analysis on the Mechanism and Technical Key Points of Post Grouting for Bored Pile

Wang Qicai
（Xiamen Ruijun Power Supervision and Consulting Co.Ltd.，Xiamen Fujian 361004）

Bored pile post grouting is an effective way to solve the cast-in-situ pile bottom sediment and mudcake control difficulty.In this paper，the mechanism of post grouting of bored pile is analyzed，and the key points of post grouting technology are introduced，which provides reference for the engineering application.

bored pile post grouting；working mechanism；technical key points

TU473

A

1003-5168（2015）10-0076-2

2015-9-27

汪其才（1965.1-），男，本科，工程师，研究方向：土建施工管理。

［1］张苗忠.灌注桩后注浆技术及工程应用［M］.北京：中国建筑工业出版社，2009.

［2］JGJ 94-2008.建筑桩基技术规程［S］.