灌注桩后注浆加固技术的应用

□杜绍彦（河南省通许县大岗李乡政府）

灌注桩后注浆加固技术的应用

□杜绍彦（河南省通许县大岗李乡政府）

灌注桩成孔后清空不彻底、钻头钻孔时对孔壁土层的扰动和后期孔壁泥浆干缩以及桩身混凝土凝固干缩造成的桩侧空隙，在桩基承载时出现沉降从而造成桩基承载力的减弱。通过在钢筋笼上预埋注浆管和注浆阀，利用高压注浆泵在桩身混凝土凝固后对桩底和桩底后注浆，对桩底沉渣空隙和桩侧泥皮空隙、土层将浆液渗入、劈裂、填充、挤密等作用与桩体周围土层结合为一体，从而增强桩侧阻力和桩端承载力，减小沉降提高单桩承载力。

灌注桩后注浆技术；单桩承载力；应用

0 前言

随着我国大桥、特大桥及高层、超高层建筑大量建设，大承载力灌注桩作为基础使用也越来越广泛应用，而桩基的质量问题会严重影响其承载力效果，由中国建筑科学研究院地基基础研究所研发的“灌注桩后注浆技术”在工程中的使用，解决了桩基施工中之前难以避免的诸多质量问题，同时在满足工程承载力要求的基础上，也起到了节约能源的作用。

1 工作机理与工艺要求

灌注桩后注浆技术主要是通过对桩底沉渣层和填入的粗粒石层及桩侧泥土层进行劈裂、渗透注浆，在桩端沉渣及后填粗粒土层和桩侧泥土层加入水泥浆液，达到桩端沉渣粗粒石层密实坚硬，同时也能产生“扩底”效果，使桩端承载力提高；在桩侧泥土层注浆，浆液通过劈裂缝隙渗入土中填充缝隙使土体固结提高土体的强度，并挤密桩身与土层空隙，达到桩侧泥土层密实并与桩身紧密结合，增加桩侧摩擦力提高桩基承载力。根据工程具体情况，在满足桩基承载力要求的前提下，考虑工程地点土质特点、含水量多少、钻孔质量控制等因素，桩底注浆和桩侧注浆可同时使用，也可分别单独使用。

使用该技术须在成孔后在孔底填入粗粒石形成注浆室，沉渣与粗粒石层的厚度应≥500 mm，以保证桩端注浆的效果质量；桩身钢筋笼须下至桩底，使预埋注浆管能够固定在钢筋笼上伸至桩端粗粒石层，注浆管采用Φ2.50 cm或Φ3.00 cm钢管或黑铁管，注浆管的下端设置出浆孔段并用胶带或塑料膜缠绕包住，阻止混凝土挤入注浆管同时保证注浆时浆液能冲破胶带或塑料膜进入土层；出浆孔处安装单向截流阀，阻止桩身灌注混凝土时浆液进入注浆管内堵塞注浆管、注浆时浆液也不会回流。出浆孔段埋入粗粒石层，粗粒石应在钢筋笼下至孔底、注浆管埋设完毕后填入以形成注浆室，然后方可进行混凝土灌注。根据需要采取一种或多种方法的复合使用，达到注浆的质量以提高桩基的承载力为目的。

2 主要技术内容

以在钢筋笼上固定预埋注浆管和注浆阀的进行后注浆的方法为例。桩基成桩后，待桩身混凝土达到一定强度（以标准养护试块强度达到C20以上为参考），进行桩底、桩侧或桩底桩侧共同注浆，加固桩底沉渣和桩侧泥土，增强桩侧土层对桩身的阻力和桩端的承载力，减少桩身沉降，提高单桩承载力。在优化工艺参数的条件下，可使单桩承载力提高80%左右，根据地下土质颗粒大小不同，粗粒径土层注浆后摩阻力增大幅度较多，细粒径土层注浆后摩阻力增大幅度较少，采用两种或多种注浆方法复合注浆效果优于单种注浆方法。达到桩基沉降能减少30%左右的效果。

根据桩基承载力设计要求，充分考察土质性质，桩长、桩径和桩基使用功能（抗压、抗拔）等参数因素，论证采取桩底注浆、装侧注浆、桩底桩侧复合注浆方式，通过试注浆效果分析，确定注浆方案，报经设计、建设单位等有关部门后实施。根据已批准方案选择注浆泵、注浆导管。注浆浆液水泥使用PO42.50普通硅酸盐水泥或更优质水泥，所用水的水质各项指标要符合混凝土拌合要求；地下水位以下注浆浆液水灰比控制在0.45～0.70之间，地下水位以上注浆浆液水灰比控制在0.70～0.90之间；注浆压力的要求：软土层注浆压力为2 MPa、硬土层注浆压力为4～8 MPa、风化岩层注浆压力为10～16 MPa；注浆量根据桩径、桩长、土质的类别、土质的饱和度、桩基承载力增幅大小等因素进行计算并通过试注浆最终确定。

计算公式为：Gc＝αpd（桩端）+αsnd（桩侧） （1）

式中：αp＝1.50～1.08；αs＝0.50～0.70；n一桩侧注浆断面数；d一桩径（m）。

3 使用范围及注浆条件、要求

该技术适用于泥浆护壁钻孔灌注桩、干作业钻孔、挖孔灌注桩及挖孔灌注。

为达到提高桩基承载力的目的，保证桩基后注浆的合理、有效，首先要对注浆目标的地质特征、地下水质情况、地下埋设物的分布状况、以及工程周围建筑、构筑物环境、环保要求进行详细的调查和分析，在掌握相关资料并进行分析的基础上进行注浆设计。设计内容包括注浆压力、浆液水灰比、浆液浓度、注浆后土层强度、注浆率、注浆量以及注浆效果。根据注浆设计并通过注浆试验确定注浆各参数和工艺标准：一是注浆管的埋设：桩径600 mm以下的桩基应在桩身中心埋设一根注浆管，先在桩身中心造一注浆孔直至桩端持力层一定的深度，然后埋入注浆管至孔底；桩径600 mm以上的桩基应埋设两根或多根注浆管并在桩身一周均匀布置。注浆管的注浆孔段须用胶带或塑料布包裹封闭注浆孔（设置单向截止阀的利用截止阀封闭注浆孔）。二是压水试验：注浆前应对注浆管进行压水试验，以达到疏通注浆管的作用，并通过压水试验来验证注浆设计的相关参数，根据试验参数对设计注浆参数进行调整。三是试注浆：试注浆过程中，密切关注注浆压力、浆液浓度、注浆率和注浆量，实时依据注浆情况进行变化调整，合理控制各参数以达到注浆效果，注浆一定时间后对桩身承载力进行压力检测，验证注浆效果。四是根据压水试验、试注浆过程取得的实际注浆参数进行工程注浆：操控过程中若出现注浆压力急剧变化，则可能出现堵管、冒浆或漏浆现象，应及时更换或疏通注浆管、在浆液中加入适量的添加剂或采取间断式注浆，保证注浆持续进行，达到注浆效果。在注浆起始和中间注浆及注浆收尾不同的阶段，应对浆液浓度进行由稀到浓逐步调整，使注浆由渗透性强的稀浆扩大桩端、桩侧注浆范围到利用浓浆提高注浆区域加固区强度转换，有利于提高整体注浆效果。五是，注浆工艺流程及顺序：①造孔→②高压水洗孔→③注浆管埋设→④压水试验→⑤制浆→⑥注浆→⑦达到予定注浆量和终压→⑧封孔→⑨钻孔检验。若检验不合格，应重新进行该过程进行注浆。根据工程桩周围环境进行合理安排顺序，先对靠近河流一侧和建、构筑物一侧的边桩进行注浆封闭土层，防止浆液外流。随后进行中间桩注浆，适当加大其注浆量，在控制注浆总量基础上最大限度提高注浆效果。

4 结论

一是通过对桩端注浆加固，达到了提高单桩承载力的目的，避免了因单桩承载力不够重新补桩的重大损失，节约项目工程成本约200万元，同时保证了项目工程进度，为项目按期竣工投产起到保证性的作用，创造了良好的社会效益和经济效益。经过大量的工程实践证明，采取后注浆技术对桩基础进行加固处理，应用该技术提高单桩承载力的效果以缩小桩径和桩长，能节约大量的资源。二是在后注浆技术实施的过程中，先设计、试验，施工过程根据实时情况调整各技术参数，熟练运用注浆浆液的性质、注浆压力的调整十分重要，后注浆施工须有经验的熟练工程师和技术工人进行施工。三是后注浆施工运用高压注浆泵、高压注浆导管，使用电源较多，水泥浆腐蚀性较强等，存在较多安全危险源。施工过程中严禁非施工人员进入现场，施工人员必须做好安全防护，施工设备、实施必须经检查合格，防护设施齐全。施工前编制安全方案、应急预案，保证后注浆施工顺利进行。

编辑：刘长垠

U445.55

：B

：1673-8853（2017）02-0075-02

2016-12-28