钻孔灌注桩后注浆法在建筑工程桩基础施工中的探究与展望

付鹏

摘 要：近年来，建筑行业不断发展对基础施工行业提出了更高的实践要求和巨大挑战。20世纪80年代末，后注浆技术开始被逐漸引入，因其固有独特优势开始被广泛应用。本文结合我国近年来该技术的施工应用现状，分析后注浆法在施工所面临的问题及解决措施，确保工程质量，为项目提升附加值，希望能从中给施工人员带来一定有效参考。

关键词：钻孔灌注桩;注浆法;桩基础;施工技术分析

后注浆技术最早应用于桥梁和公路工程，因其能很好的克服钻孔灌注桩沉渣和泥皮的固有缺陷而被逐步引入建筑工程。就施工而言，钻孔中产生的泥皮及桩底沉渣不可避免，而后注浆技术却很好的弥补了这项缺陷，提高桩身承载力的同时，也降低了基桩沉降。基于此，本文将注重对钻孔灌注桩后注浆法从设计、施工及未来发展三个方面进行深入分析，供大家参考。

1 钻孔灌注桩后注浆法的设计

该技术的原理，是泥浆通过高压泵加压后，沿预埋注浆管到达桩侧或桩底预定位置，当压力超出单向逆止阀的临界压力后冲破阀门，随着压力不断增加，浆液开始切削邻近土体，当浆液压力达到土体中最小主应力面的抗剪强度时，土体被劈裂，泥浆逐渐侵入，而桩底沉渣及桩侧泥皮是土体及桩体间的薄弱位置，抗剪强度较低，首先被克服加固。同时，由于桩体周围土体的空隙及各点的抗剪强度不同，在注浆过程中同时还伴随着压密和渗入注浆，这两者注浆方式与劈裂注浆相互作用，同时发生。材料方面，目前常用的注浆材料分为水泥基浆液和非水泥基浆液，因水泥基浆液具有良好耐久性、无毒无污染等优点，其应用较广。后注浆设计侧重浆液配比、注浆终止条件、流量、注浆量等方面。《建筑桩基技术规范》中，通过数十根不同地层中后注浆灌注桩与未注浆灌注桩对比得到，浆液在不同桩端和桩侧土体中的扩散和加固机理不尽相同，而且变幅较大，总的变化规律是：桩端的增幅高于桩侧，粗粒土的增幅高于细粒土，桩端桩侧复式注浆高于单一注浆。这是由于端阻受沉渣影响敏感，注浆后得到加固并出现类似“扩底效应”;同时研究表明，桩侧在注浆加固后，也会呈现出明显的“扩径效应”，因桩侧及桩端土得到加固，使得桩侧极限侧阻力标准值和桩端土极限端阻力标准值均大幅提高，进而在很大程度上提高了基桩承载力，减小了桩基沉降。

2 后注浆技术施工要点分析及处理措施

本人结合多个后注浆项目的施工经验，就后注浆施工中较难把控和实施的关键点分析如下：一是注浆阀选择;注浆阀应能承受1MPa以上的静水压力，且具备逆止功能。市面上可供选择的产品层次不齐，很少有产品能完全满足设计要求，且目前施工乱象是绝大部分施工现场对注浆阀均未进行二次复试，质量较难保证;本人在江苏LNG储罐桩基施工过程中，经对市面六种注浆阀各抽取10件产品进行检测复试结果显示，合格率达到90%以上的产品仅有一家，其余五种产品的合格率在50%-80%，差异较大，均未达标。另外，对于桩长大于50米的深桩，在钢筋笼下放过程中，受成孔垂直度、接笼垂直度、笼长及下放导管的影响，桩底注浆阀极易弯折损坏。这就要求必须充分考虑到孔深超深及沉渣的影响，确保笼长与桩长严格匹配。二是水灰比控制;建筑工程桩基后注浆的后台搅浆设备机械化程度较低，水灰比、时间等无法保证;现本人提出比较有效的做法是2：1：1法，即两个搅浆站配合一个储浆池及一台泥浆泵，其优势是在确保浆液连续供应的前提下，为搅浆站留出必要的调浆及检测时间，同时也可严格控制下料。如项目水灰比为0.6，实际搅拌机直径为80cm，高度70cm，则可计算出搅拌机的有效体积0.352m³，实际加物料约为搅拌桩机有效体积的2/3，即0.234m³，每桶水泥质量为0.254kg，即5包，水体积为0.153m³，即桶内纯水高度30.4cm，开工前可在桶内壁相应高度位置对称焊上两根钢筋条，作为水位标记。储容积由搅浆桶容量及出浆容量确定，按照搅浆量总体积的1.5-2倍考虑，即0.7-1.0 m³.后台可配置两台容量0.352 m³的 搅浆桶+一台容量0.7-1m³的储浆池+一台泥浆泵。这一配比已在实际施工过程中得到成功验证。三是清水开塞;注浆管清水开塞不仅是为了疏通注浆通道、提高可灌性，同时还是一次注浆前的压力试验，通过开塞，可在实施桩端注浆前了解桩端的可灌性。需特别注意的是，开塞时间尽量在灌注完成后24小时内完成，根据江苏LNG项目360根桩的开塞结果分析，最佳开塞时间为灌注完成后 7～10 小时，成功率大于95%，压力集中在3-6Mpa，开塞成功的标志是压力突然下降。如压力达到10MPa 仍然无法开塞，说明注浆阀喷头部位已经损坏，如果强行增加压力，将会出现爆管进而危及人员生命安全。此时可借助另一根管补强压浆，以便平衡补救。四是无法达到终止注浆;当注浆总量和注浆压力均达到设计要求或注浆总量已达到设计量的75%，且注浆压力超过设计值时可终止注浆。常见的现象是在压浆量未达到设计要求时，桩顶出现冒浆、串浆。对此最有效的处理方法是采用间歇注浆，间歇时间宜为30-60分钟，如仍无法控制，可冲洗管路，进行二次开塞，二次注浆，此方法在江苏LNG项目施工中也已得到成功应用。

3 钻孔灌注桩后注浆法在桩基础施工中的分析及展望

根据研究，采用后注浆的钻孔灌注桩承载力较未注浆的灌注桩可提高40%-120%，沉降可减小30%，效果显著。相比其它工艺，后注浆技术还具有技术成熟、效率高、成本低等优点。未来基础行业，尤其是桩基行业将逐步向着直径更大、桩长更深的方向发展，因此，本人推测灌注桩后注浆技术也将会在以下几方面得到巨大改善和应用。一是注浆设备更加机械化、智能化。传统的注浆泵、搅浆站等将逐步集成化、网络化，水灰比等技术性关键指标管控手段也将越来越机械自动化，精度也会更高，质量将更有保证。二是材料更加优质化。水泥及各种外加剂将会有更高的细度和纯度，可灌性、渗透性更强，加固效果更好。同时会出现除水泥以外的多种灌浆加固材料，凝结时间会更短，强度会更高，地层适应性亦更强。三是环保及安全性能更高。目前建筑行业后注浆施工中，粉尘污染及对人体危害极大，爆管、爆浆时有发生，严重威胁着施工人员的生命安全。未来随着智能化、机械化的提升，安全及环保将得到极大改善。四是加固效果显著提升。不止是单位面积的加固效果会极大改善，加固工艺、位置、机理都会有突破性进展。

综上所述，本人从设计、施工到未来的发展及应用方面对钻孔灌注桩后注浆技术作了简要的阐述分析，分享了施工过程中的一些成功的做法，同时，对未来后注浆技术的发展作出了积极展望及判断，相信这项技术将在更广的领域得到应用。

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