高层建筑灌注桩后注浆施工技术

李国荣/LI Guorong

(山西一建集团有限公司，山西 太原 030012)

灌注桩后注浆指的是在灌注桩成桩后的一定时间内，将水泥浆注入桩中，以此实现桩端、桩侧土体的加固处理[1]，进而提升单桩的承载力，减少工程地基沉降。其中后注浆时依据预设在桩身的注浆导管以及注浆阀完成[2]，该施工技术在任何地质中均具有较好的应用效果，其可结合施工场地的地质情况以及环境，设计针对性的注浆渗透方式，实现桩基加固处理[3]，有效改善高层建筑工程的整体质量，提升建筑的使用寿命[4]，并且该施工技术实施步骤简单，可提升建筑的施工效率。城市建设速度显著增加，为降低土地资源的利用，高层建筑数量显著增加，其具有大体量、重荷载的特点，因此，该类建筑在施工过程中，对于桩基础的承载性[5]、沉降量的控制需求显著提升。

为提升高层建筑的桩基础承载性[6]，本文以某地区的高层建筑工程为例，研究灌注桩后注浆施工技术在该类建筑工程中的应用效果。

1 高层建筑灌注桩后注浆施工

1.1 工程概况

某建筑共有26 层，其中包含1 层地下室，该建筑1～4 层为商场、5～25 层为写字楼。该建筑在设计过程中，对其施工范围内的地质进行钻探，勘察其地质情况，勘测的地层结构详情如表1 所示。

表1 地层结构详情

依据勘测结果可知：该建筑工程的施工场地地质整体以中软土层为主，该地层具有显著的沉降特点；该工程在施工过程中，需对其桩基础进行加固处理。因此，本文采用灌注桩后注浆施工技术对建筑的桩基础进行加固处理，以此提升单桩的承载力，降低桩基的沉降量。

1.2 桩基础确定

结合该施工场地的土层勘察结果，灌注桩为摩擦桩，桩基为C40 等级的混凝土灌注桩，其使用的纵筋、箍筋以及加劲筋分别为HRB400、HRB300 和HRB400，保护层厚度为50mm，设计两种桩径长度，分别为1.2m 和1.5m。其承载力详情如表2 所示。

表2 不同长度单桩应用详情

依据表2 中两种长度的灌注桩应用详情结果，两种桩径长度的灌注桩在施工过程中，所需的混凝土方量差异较大，因此，本文确定使用的灌注桩桩径为1.2m。

结合表2 的结果以及地质勘察结果，确定灌注桩的侧阻力增强系数以及桩端阻力增强系数，其详情如表3 所示。

表3 阻力增强系数详情

1.3 灌注桩后灌浆施工工艺

在上述小节的基础上，进行灌注桩后注浆施工，其施工工艺详情如图1 所示。

图1 灌注桩后注浆施工步骤

按照图1 的施工步骤，进行该工程灌注桩后注浆施工，其在施工前，需完成注浆管安装，其对于注浆质量存在直接影响，因此，需保证注浆管的密闭性和稳定性。注浆管的详细安装步骤如下。

1）在钢筋笼表面进行注浆管固定，保证注浆管和钢筋笼下放过程中，能够顺利到达孔洞位置；同时采用铁丝对两者进行捆绑固定，固定的距离不可超过3m；其顶部的预留高度为30cm。

2）注浆管的底部需控制在钢筋笼底部上方，其需高于钢筋笼25cm，以此保证注浆管和钢筋笼的封堵效果。

3）完成各节注浆管的下放后，将清水注入管内，以此观察和判断注浆管是否存在堵塞现象，如果存在堵塞，则对钢筋笼重新进行全面检查，完成堵塞处理，并再次进行堵塞情况检测，确保其正常使用。

完成注浆管安装后，则进行灌注桩后注浆施工，其施工时需严格按照设定的注浆顺序、注浆压力、注浆配比完成，其整体过程中施工质量控制要求如下。

1）合理设定注浆施工位置，其和孔洞之间的距离需控制在10m 以内；按照设计的注浆时间和工序进行施工，文中结合工程情况确定注浆时间不超过72h，用时中桩和侧桩的注浆时间需控制在2h 内，最大程度保证1 灌注桩后注浆施工质量，使其满足工程设计标准。

2）在第一次注浆时，结合工程情况，设计的注浆压力在0.5～1.5MPa 之间，注浆石灰配比设计0.7；第一次注浆时水压等级不可超过3 级，并且注浆速度控制在55～75L/min 之间。

3）严格按照设计的注浆速度完成灌注桩注浆，以此避免发生冒溢情况；同时在注浆过程中，需实时掌握阀门和丝扣封闭时形成的压力情况，当该压力超过6MPa 时，则停止注浆；在1h后继续进行注浆。

1.4 灌注桩后注浆施工静载试验

完成灌注桩后注浆施工后采用堆载法完成桩体的竖向静载试验，该试验试将钢筋计布设在主筋上，布设位置为距离桩端0.3m 位置，布设方式为对称布设，数量为对称两组。依据钢筋计获取各个等级荷载在稳定状态下的应力频率结果，以此可得出桩身轴力、桩侧阻力以及不同桩身位置的桩-土相对位移等结果。

桩身轴力Pg以及桩侧摩阻力Qi的相关计算公式为

其中，K表示钢筋计的标定系数；f02和fi2均表示钢筋计获取的频率结果，前者对应初始结果，后者对应荷载为i时的结果；Ec和Eg均表示弹性模量，前者对应混凝土，后者对应钢筋；Ac和Ag均表示截面面积，前者对应混凝土，后者对应钢筋；n表示桩体数量。

依据JGJ94-2021《建筑桩基技术规范》相关标准，计算单桩注浆后的极限承载力标准结果为

注浆后，群桩承载力Qe的计算公式为

其中，η表示群桩效应系数；Qu表示极限承载力，对应单个桩体。

2 试验分析

2.1 沉降结果分析

为测试高层建筑灌注桩后注浆施工的施工效果，获取注浆和没注浆两种灌注桩桩基，在相同桩顶荷载作用下，桩顶发生的沉降结果，如表4所示。

表4 桩顶沉降结果

对表4 试验结果进行分析后可知：在注浆和没注浆两种灌注桩的桩顶施加相同的桩顶荷载，在该荷载的作用下，灌注桩的桩顶发生不同程度的沉降，其中，当桩顶荷载均为8 000kN 时，进行注浆施工的灌注桩桩顶的最大沉降结构为14.5mm；未进行注浆施工的灌注桩桩顶沉降最大结果为22.7mm。因此，采用注浆施工技术对高层建筑的灌注桩进行加固后，能够有效提升灌注桩的承载性，使桩身在荷载作用下保持稳定，显著降低桩顶沉降。

2.2 桩身轴力和测摩擦阻力分析

获取注浆和没注浆两种桩基在相同竖向荷载作用下，灌注桩在不同深度的土层中，发生的桩身轴力结果以及桩侧摩阻力结果，如表5 和表6所示。

表5 桩身轴力结果

表6 桩侧摩阻力结果

对表5 和表6 试验结果进行分析后可知：对于注浆和没注浆两种灌注桩施加相同大小的竖向荷载后，两者的桩身轴力存在显著差异，注浆后的桩身轴力结果显著增加，表示对灌注桩进行后注浆施工后，能够增加桩体的轴向承载力，并且最大轴力的发生位置也存在明显差异，注浆后的最大轴力发生位置在土层的22.7m，为注浆时桩体最大轴力发生的位置在土层的15.2m。表示注浆后能够增加灌注桩的桩侧摩阻力，以此提升桩基的承载力，保证建筑的稳定性。

3 结论

为提升高层建筑的桩基承载性，文中研究高层建筑灌注桩后注浆施工技术，并对该技术的应用效果进行相关验证，表明该施工技术能够提升建筑桩基的承载性，降低建筑桩基沉降量，可为相关建筑工程提供可靠依据。