钻孔后注浆灌注桩在工民建基础工程上的应用

徐长杰

（山东省地质矿产勘查开发局第二地质大队，山东兖州272100）

在社会快速发展的情况下，使得社会中高层工业与民用建筑数量不断地增加，与低层建筑相比，高层建筑对承载能力具有更高的要求，如果建筑的承载能力不高，没有达到国家规定的相关要求，建筑物在之后的使用时，很容易出现不均匀沉降、倾斜等现象，严重的甚至会导致建筑物的倒塌，给人们的生活与工作带来一定的安全隐患。所以，在对该高层建筑建设时，往往需要利用灌注桩的方式进行加固，以达到提升建筑承载能力的作用，当前现有的灌注桩技术当中，钻孔后注浆灌注桩是较为先进的一种。因此，对钻孔后注浆灌注桩在工民建基础工程上的应用进行研究具有重要意义，为工民建工程中更好地对钻孔后注浆灌注桩技术进行推广和应用打下良好基础。

桩侧与桩端后压浆施工技术就是在桩身混凝土强度达到75%后，通过预先设置在钢筋笼上的注浆管将水泥浆压入桩侧和桩端，加固桩侧和桩端周围土体，提高桩的承载力和减少沉降。目前钻孔灌注桩的最大缺陷就是桩底虚土难以清理，桩侧有泥皮，采用后压浆技术能有效弥补这一缺陷。

1 钻孔后注浆灌注桩施工流程

1.1 后注浆装置的设置

为了确保后注浆灌注桩在工程当中发挥出最大的作用,必须要合理地对后注浆装置进行设置。（1）应选择钢材料制作的注浆管道，且应与钢筋笼加劲筋绑扎固定或焊接。（2）对于桩径不大于1200mm的桩，沿钢筋笼圆周对称设置2根注浆管，注浆管底端注浆头比笼长长出400mm。对于直径大于1200mm而小于2500mm的桩，应对称设置3根注浆管。（3）注浆阀应能承受1MPa以上净水压力，外部保护层应能抵抗砂石等硬质物的刮撞而不至使注浆阀受损。（4）注浆阀应具备逆止功能。

1.2 后注浆施工参数的确定

开展后注浆工序之前，应准确确定出后注浆施工中的各项参数，只有这样才会为后注浆施工的进行提供数据上的支持。（1）对浆液进行配置时，应根据土的饱和度以及渗透性，确定出浆液的水灰比，若土的饱和度较高，水灰比应控制在0.45～0.65的范围内；若土的饱和程度较低，水灰比应控制在0.7～0.9的范围内（砂砾土除外）。同时，还要在水灰比较低的浆液中，加入适量的减水剂。（2）要针对土层的理化特性，结合注浆点的深度，确定出合理的桩侧桩端注浆压力。若土层为风化岩或不饱和的粘土，注浆压力应保持在3～10MPa范围内；若土层为饱和的粘土，注浆压力应保持在1.2～4MPa范围内；软土注浆压力值设定时，应取最低值；密实性粘土注浆压力设置时，应选取最高值。（3）注浆流量应控制在75L/min以内；（4）应根据灌注桩的直径、长度等多种因素，确定出单桩的注浆量，其公式为：

式中：G——注浆量；

ap、as——桩端与桩侧注浆量经验系数，ap为1.3～1.8，as为0.5～0.7；

n——桩侧注浆断面个数；

d——桩基设计直径。

1.3 灌注桩后注浆

完成上述工序后，开始进行灌注桩后注浆工序。（1）混凝土浇筑工序。由于对混凝土进行浇筑时，混凝土或其他杂物会顺着压浆管口，进入到管内，从而对整个后注浆工序带来影响。因此，在浇筑之前，应利用堵头将压浆管上部堵住，注浆时再拧开。（2）调配水泥浆。为确保水泥浆的和易性，不会在实际当中出现离析或粘稠的现象，应将水灰比确定在0.5～0.6之间。同时将水泥浆搅拌均匀后，要利用过滤网将浆液中的杂质清除，之后导入到储浆罐内。（3）桩底压力灌浆。压力灌浆的过程中，应在制作出桩身并完成养护后，进行一次预压检测。预压完成后，当桩身强度在75%以上时，打开灌浆泵进行灌浆操作。灌浆的同时，应准确记录下来灌浆时间、灌浆压力、注浆量等数据，并根据各数据的变化情况，对灌浆操作进行调整。

1.4 后注浆的质量控制

为确保后注浆灌注桩达到使用要求，应对后注浆的质量进行控制。（1）在成桩2d后，就可以开始注浆，但最多不能超过30d。（2）注浆流量不宜超过75L/min。（3）注浆总量和注浆压力均达到设计要求可以停止注浆。（4）注浆总量已达到设计值的75%且注浆压力超过设计值，可以终止注浆。（5）施工时的压力控制。在实际的施工当中，灌浆压力与持力层地质情况、水泥浆浓度有关。所以，在不同的地质条件下，应选择不同的注入方法。对于砂石与粘性土层来说，由于其渗透性较弱，所以，应选择一次升压法。卵石、砾石等土层当中，由于渗透性较强，应选择分级分压法。

2 钻孔后注浆灌注桩施工的注意事项

整个施工的过程中，还应注意以下几个方面问题：（1）配置浆液时，应严格地选择水泥材料，避免水泥质量不合格对整个施工活动带来不良影响，从而提升工民建基础工程的质量；（2）在整个灌浆工序中，应确保压力稳定在最佳的范围内，避免压力过大对整个桩身造成破坏，若土层中的压力大于最大值时，应立即终止加压；（3）严格地控制注浆顺序。展开注浆操作时，应先对周边的灌注桩进行灌浆，然后逐渐向中间的灌注桩进行注浆，这样能够降低整个桩基础内压力的扩散，从而提升注浆的效果；（4）设置侧管的，对于饱和土复试注浆顺序应先桩侧后桩端，对于非饱和土，应先桩端后桩侧。（5）整个工民建基础工程施工时，施工人员应对所有的环节具有高度的重视程度，不仅要保证水灰比参数在规定的范围内，而且，还要严格控制注浆压力、注浆量与注浆时间，为注浆达到预期的效果提供保障[8]。

3 工程案例介绍

（1）本文选择了我市某高层工民建工程为研究对象，该工程地上共35层，地下共2层，总高度为128.8m，总面积为64273.4m2。建筑内部，采用了钢筋混凝土框架—核心筒结构体系，基础工程内，采用了钻孔后压浆灌注桩、钢筋混凝土—筏板基础。对基坑挖掘时，开挖深度为-12.3m。而且开挖后需要进行基坑支护。从安全的角度来说，要求其达到丙级抗震要求，抗震设防烈度7级。具体来说，框架结构是三级抗震；剪力墙是四级抗震；框架—剪力墙框架部分是四级抗震，剪力墙部分是三级抗震[1]。

（2）对该建筑周围环境进行土层调查后可以发现，土壤主要分为2层，最上层为黄土层，厚度较大，并具有一定的湿陷性，为Ⅰ级非自重湿陷。下层为砂土层，其中涵盖了大量的水分，土质非常的湿润。通过该调查能够得出：整个建筑土壤的承载能力不是很强，与软土非常相似，为软土地基。对灌注桩工程进行设计时，首先按照传统的方法完成的，设计桩数352棵。桩体直径为850mm，长度为43.0m的灌注桩，C35混凝土。原设计单桩极限承载力标准值为9000kN。但通过现场试桩静载荷实验可以发现，传统方法无法满足该工程的实际要求，当荷载加大0.8倍时，桩的沉降量就超出了设计的要求。因此，经过与建设单位进行协商，并通过严密的讨论之后，选择钻孔后注浆灌注桩技术进行施工。

通过后注浆施工后，每棵桩平均水泥用量2000kg，通过静载荷实验，单桩极限承载力标准值都大于9000kN。通过高应变检测，也取得了同样的效果。

（3）钻孔后注浆灌注桩的静载荷实验。为了进一步了解钻孔后注浆灌注桩的实际情况，本工程选取了5个点作为实验对象，对整个灌注桩的静载荷与桩顶沉降变形量进行了分析，实验结果如表1所示（由于工程需要，试验时没有开展破坏性实验）。

从上述实验结果能够发现，在所有试验点承载力均在9000以上，高于理论的预期值，并且实验值与预期值之间的比值都在1.06以上，说明在工民建基础工程中对钻孔后注浆灌注桩技术进行应用后，能够为整个建筑提供更高的安全性。同时，由于灌注桩的承载力提升了，减少了使用的灌注桩数量，降低了投入成本，为建筑单位带来更高的经济效益。

表1 灌注桩的静载荷实验结果

（4）某工程为山前冲洪积平原地貌，框架剪力墙结构，地上15层，地下2层，总高度66.5m，建筑面积29323m2。设计为钻孔灌注桩基础，桩总数216棵。C30混凝土。采用桩径700mm，桩长16m的钻孔灌注桩，单桩承载力2900kN,而设计要求单桩承载力为4800kN。由于单纯的灌注桩无法满足设计要求，因此，本工程采取后注浆施工工艺。

（5）注浆完成后，实际每颗桩平均注浆量为1320kg,随机抽取11棵桩进行高应变动力检测实验，实际单桩承载力平均6300kN，提高单桩承载力约30%以上。

（6）由于本工程采取了后压浆施工，大大提高了生产效率，使工期缩短了11d，同时以碎石层作为持力层，缩短了桩长，节约成本约105万元，占整个桩基投资的约20%。

4 总结

综上所述，当前工民建基础工程建设的过程中，钻孔后注浆灌注桩技术具有重要的作用，通过该技术完成基础工程的建设，有如下优点：（1）可以有效提升整个桩基的承载力，降低了桩顶沉降变形量；（2）有利于持力层的灵活选用，提升了建筑的稳定性；（3）同样的持力层，设计时可缩短桩长、缩小桩径或减少桩的数量，降低施工难度，加快施工进度，节约施工成本，为人们的生活与工作提供更加良好的服务。因此，在以后的中高层工业与民用建筑基础工程当中，应加强对钻孔后注浆灌注桩的推广与应用力度。

参考文献：

[1] 钱成车.后注浆法钻孔灌注桩在建筑桩基施工中的应用分析[J].建筑工程技术与设计，2016(29)：36.

[2] 卿时爱.钻孔灌注桩后注浆施工技术在建筑工程中的分析[J].建筑工程技术与设计，2016(25)：26.

[3] 王德林，邢峻.探究建筑桩基施工中后注浆法钻孔灌注桩的运用[J].工程技术：文摘版，2016，15(8)：70.

[4] 张祥柱.旋挖钻孔灌注桩后注浆在超高层建筑桩基工程中的应用[J].建筑工程技术与设计，2015(18)：59.

[5] 赵宗辉.试析工民建施工中应用的桩基工程施工技术[J].智能城市，2016(11)：79.

[6] 郭建宏.工民建建筑冲孔灌注桩中常见问题及其措施[J].建材与装饰，2017(17)：14.

[7] 官庆勇.浅析桩基工程施工技术在工民建中的应用与发展[J].建筑工程技术与设计，2016(23)：28.

[8] 王靖夫.探究建筑桩基施工中后注浆法钻孔灌注桩的运用[J].低碳地产，2016，2(6)：67.