端承摩擦桩后注浆与自平衡检测技术在超高层房 建桩基工程中的应用

聂青峰 陈 冬 阳 华 秦 卿 陈 飞

（1.中国建筑第二工程局有限公司华南分公司，深圳 518000；2.深圳市罗湖人才安居有限公司，深圳 518000）

1 工程概况

人才安居集团景福花园棚户区改造项目位于深圳市罗湖区莲塘街道，项目用地面积1.7 万m2，总建筑面积19 万m2，由3 栋超172 m 的超高层住宅和3 层沿街商业配套和社区配套组成，地下4 层车库，框支剪力墙结构。塔楼采用机械成孔灌注桩加承台基础，地基基础设计等级甲级，设计使用年限50 年，抗震设防烈度7 度。

2 地质条件与工程桩设计概况

本工程场地内地层及基岩面起伏较大，详勘揭露有中风化夹层。场内发育一北东向区域断层，地质条件复杂。原设计塔楼采用机械成孔灌注桩，设计单桩承载力为10 500 ～45 000 kN，桩径为1.2 ～2.8 m，桩端持力层为中风化岩，设计要求全截面入中风化岩面1D。在塔楼桩超前钻施工过程中发现，场地内存在大量中风化夹层。稳定的中风化岩面较深，尤其是C栋塔楼区域总共41 根塔楼桩。根据超前钻结果计算，其中9 根桩的桩长为81.65 ～89.95 m（含空桩长度，下同），15 根桩长为90.00 ～94.85 m，17 根桩长为

95.0 ～104.3 m。

超深机械成孔灌注桩施工存在成本高、工期长的问题，同时因成孔时间长，大大增加了成孔及清孔过程中发生塌孔等情况的概率，导致质量与工期难以控制。因此，施工单位联合业主单位多次组织地质及设计专家举行专家会议，探讨超深桩设计优化的可能性，最终决定采用摩擦端承桩加桩端桩侧后注浆的施 工工艺。

3 关键施工工艺

3.1 工艺流程

施工准备→测量放线→钻进成孔→加工钢筋笼→焊接荷载箱、绑扎钢筋计→安装声测管、注浆管→下放钢筋笼→下导管→灌注混凝土→超声法桩身完整性检测→桩侧桩端注浆→自平衡法静载检测[1]。

3.2 部分关键工序

3.2.1 注浆管布置

布置注浆管时需保证注浆的均匀性，便于安装和保护。竖向注浆管规格为Φ32 mm×2.5 mm。管路均沿钢筋笼加劲箍内侧布置，并与每道加劲箍绑扎固定，注浆管顶应高出地面20 cm。桩端管超出钢筋笼底部8 ～10 cm。注浆器采用具备单向阀的专利产品。

布置桩端注浆头时，桩径大于等于2 m 时，在桩端均匀布置4 个；桩径小于2 m 时，在桩端均匀布置3 个。

环向桩侧注浆管的竖向间距为10 000 mm（10 m），设置在桩顶8 000 mm（8 m）以下及桩底5 000 mm （5 m）以上区域内，如图1 所示[2]。

3.2.2 注浆管安装

桩端注浆管的下料长度与每节钢筋笼的长度一致，以保证下笼时注浆管的连接和钢筋笼的连接在同一工作面处。

注浆管采用丝扣连接。每节注浆管的外螺纹上均需缠生料带，套筒与注浆管用管钳拧紧，不得漏水，不得松动。桩端注浆头与注浆管的连接要求同上。每节钢筋笼下放就位后，及时向注浆管内注水，保证内外水压一致。

竖向注浆管固定在钢筋笼内部[3]。

针对桩底注浆管的固定，要求4 根注浆管应平分钢筋笼内圈，其中一根注浆管（D2 管）与做标记的定位主筋固定。注浆管与钢筋笼固定均采用14#铁丝绑扎，每4 m 设一个绑扎点，绑扎牢固。

针对桩侧注浆管的固定，固定顺序沿做标记的主筋（D2 管）逆时针每隔一根主筋固定（可根据现场施工环境调节位置，确保标记准确无误即可），并在每节钢筋笼内的注浆管的两端用记号笔做标记，以区分桩底注浆管和每一层桩侧注浆管。

针对空桩部位注浆管的固定，注浆管与辅助笼采用14#铁丝绑扎，每2 ～3 m 设一个绑扎点，绑扎牢固。下完钢筋笼后，须及时做好标记。

空桩段采用辅助笼，各注浆管、声测管等应与辅助笼固定好。辅助笼应确保有足够刚度，以保证在起吊中不会变形。

3.2.3 钢筋笼下放与连接

下放每套笼子安排2 ～3 名工人进行注浆管的连接，在主筋连接完毕后，对钢筋笼内部的注浆管进行连接及固定工作，要求接头连接应符合设计要求。待钢筋笼下至有桩侧注浆截面处时，安装桩侧环形注浆装置并固定。各注浆管应与辅助笼按图示顺序固定好，不得随意摆放。

钢筋笼下放时采用逐段吊装逐段下放的方法，如图2 所示。两节钢筋笼连接时，50%的钢筋接头须错开，错开长度不小于35 dm，并不小于50 cm。连接时，上下两节的钢筋笼主筋轴心必须对齐。连接完成后，按要求补焊箍筋使其形成整体。

3.2.4 注浆管的保护

在下放导管和灌注混凝土时，导管和料斗不得碰撞孔口注浆管，要保证孔口注浆管的完好。在成桩之后注浆之前，应在孔口设置围栏和警示标志，防止其他设备破坏管子和人员坠入孔中。

3.2.5 压水开塞

注浆管开塞工序应在桩基首灌混凝土浇筑完成后12 ～24 h，使用注浆泵压入清水。若水压突然下降，表明单向阀已打开，应立即停泵，封闭阀门5 min，以消散压力。若观察到有水外喷现象，应继续关闭阀门，每2 ～5 min 后再次观察，直至管内压力消散。

3.2.6 桩孔回填

本工程注浆管及超声管顶高出地面20 cm。由于空桩量较大，空桩高度较高，为确保空桩段内注浆管和超声波管不被破坏，地面3 m 以下采用场地内现有土进行回填，3 m 至地面采用掺5%水泥的石粉回填。回填过程中应特别注意不可碰撞挤压预埋注浆管和超声管。

3.2.7 后注浆施工

基桩混凝土浇筑完毕2 d 后进行桩侧、桩底后注浆施工[4]。

首先，水泥浆制备。第一，注浆采用强度等级为42.5R 的普通硅酸盐水泥；第二，水泥浆7 d 强度不宜小于10 MPa。对于饱和土水灰比宜为0.45 ～0.65，对于非饱和土水灰比宜为0.7 ～0.9，可掺适量外加剂，保证浆液具有较好的流动性和稳定性。严格控制浆液配比，搅拌时间不少于2 min。浆液应具有良好的流动性，不离析，不沉淀，进入储浆桶时必须用16 目纱网进行过滤。

其次，注浆顺序。一方面，宜先桩侧后桩端，桩侧注浆应先上后下；另一方面，桩端注浆应对同一根桩的各注浆导管依次实施等量注浆。

再次，注浆参数。第一，桩端注浆终止注浆压强值宜为4.0 ～10 MPa，最大流量不应大于75 L·min-1。第二，注浆作业宜于成桩2 d 后开始，不宜迟于成桩30 d 后；注浆作业与成孔作业点的距离不宜小于8 ～10 m。 第三，注浆量和注浆压强应严格按照设计要求执行。

最后，注浆要求及终止注浆条件。第一，注浆量达到设计要求，注浆压强达到控制压强并持荷5 min，可终止注浆。第二，若注浆量达到设计要求但注浆压强未达到控制压强要求，可按以下条件终止注浆：若注浆压强≥0.8 倍最低控制压强，应增加注浆量至110%后封压；若注浆压强小于0.8 倍最低控制压强，应改为间歇注浆，间歇时间宜为30 ～60 min，增加注浆量至120%后封压[5]。第三，若注浆压强达到控制要求，但注浆量未达到设计要求可按以下条件终止注浆：增加注浆压强，达到设计注浆量，即可终止注浆；增加注浆压强达到10 MPa，即可终止注浆。

4 效益分析

4.1 社会效益

本工程周边环境复杂，均为老旧居民区。工程桩采用摩擦桩加后注浆工艺后，大大减少了旋挖机入岩所引起的震动，有效减少了周边居民的恐慌与投诉。

4.2 经济效益

本工程C 栋塔楼区域共41 根塔楼桩，按原嵌岩桩设计，其中9 根桩的桩长为81.65 ～89.95 m（含空桩长度，下同），15 根桩长为90.00 ～94.85 m，17根桩长为95.0 ～104.3 m。在试桩检验合格后，变更为摩擦桩后平均桩长为65 m（含空桩），总计缩短桩长1 098.84 m，节约施工成本近1 000 万元。

4.3 施工进度

以本工程C 栋T3-2 桩（桩径2.8 m）为例，原设计有效桩长77 m，含空桩段总桩长为99.3 m，入中风化岩深度为2.8 m，按经验预计成孔时间13 d，变更后有效桩长48 m，含空桩总桩长为70.3 m，不需入岩，预计成孔时间4.5 d，可节约工期8.5 d。整体而言，以两台机同时施工计算，本次摩擦桩加后注浆变更为项目节约工期约60 d。

5 结语

本次端承摩擦桩后注浆与自平衡检测是在人才安居集团项目中的首次应用。本项目实践证明，在有效保证设计承载力要求的情况下，所提方案有效解决了传统超深嵌岩灌注桩在复杂地质条件下施工中易产生的塌孔、颈缩以及卡管等问题，提升了成桩质量，节约了施工成本，缩短了施工工期，对超深嵌岩桩的设计与施工优化具有借鉴意义。