砂卵石地层人工成孔灌注桩桩底后注浆施工技术

倪鹏周/ NI Pengzhou

（甘肃第三建设集团有限公司，甘肃 兰州 730000）

在深基础工程中，人工成孔灌注桩目前仍是一种常用的基础形式，但这种桩存在一些缺点，例如：在软弱土层、松散土层成孔过程中由于应力释放，会造成孔壁土体松动和坍塌；在桩底扩大头施工时，如遇到较厚砂层或砂卵石层时，容易坍塌，影响桩基的承载力，而且还存在安全隐患，增加工投资和施工难度。

本文通过实际工程项目，总结出砂卵石持力层人工成孔灌注桩桩底后注浆施工方法，提高了桩基承载力，减小了桩基沉降变形量，大幅度降低了施工难度，保证了施工安全，加快了施工进度。

1 工程概况

兰州市某建设工程项目7#、8#楼工程，设计井桩直径900～1 200mm，桩端进入卵石层深度2 000mm，扩大头直径2 100～2 400mm，ZH-1型（桩径1200mm)，设计单桩承载力6 200kN，ZH-1c 型桩（桩径1 000mm)，设计单桩承载力4 600kN，ZH-1e 型桩（桩径900mm)，设计单桩承载力3 700kN。由于在基础井桩施工时，地下卵石层的含砂率比较大，给现场施工带来了很大的难度，在开挖扩大头时很容易发生井底坍塌现象。

为防止坍塌造成安全事故，同时考虑扩大头开挖采取支护措施时施工难度大、费用高、进度慢等因素，在井桩扩大头的开挖尺寸缩小的情况下，采用人工成孔灌注桩桩端后注浆施工方法，7#楼实际注浆14 根桩、8#楼实际注浆68 根桩。施工后经过单桩竖向静载荷试验检测，单桩承载力特征值均满足设计要求。从沉降变形量看，7#楼16#桩未注浆，加载到7 400kN 时，沉降量为6.77mm，而6#桩经注浆后，加载至12 400kN时，沉降量仅为5.84mm，说明注浆具有良好的效果。

2 工艺特点

1）人工成孔灌注桩施工，桩端必须进入持力层一定深度，且桩端必须开挖扩大头，当持力层为含砂率较大的砂卵石层时，桩底扩大头开挖过程中孔壁极易坍塌，由于扩大头为倾斜面，采用钢筋混凝土护壁支护，受到孔壁坍塌影响，既不安全，又不易操作，若采用钢板支护，则施工成本高、施工进度慢。采用减小扩大头开挖尺寸、在灌注桩成型后辅以后注浆施工技术，不仅对砂卵石持力层进行固结强化，同时后注浆在桩底侧边部分上返形成类似扩大头的形状，提高了桩基承载力，减小了桩基沉降变形量，大幅度降低了施工难度，保证了施工安全，加快了施工进度。

2）操作简单、安全，有效降低施工难度。

3）施工工期短，提高经济效益。

3 施工工艺流程及操作要点

施工工艺流程如图1 所示。

图1 施工工艺流程图

3.1 注浆工序操作要点

按水灰比搅拌泥浆，注浆终止标准由压力及地面是否返浆确定。注浆浆液水灰比为0.6～0.7时，单根桩注浆量达到1.33t，注浆压力未达到2MPa，适当减小水灰比继续注浆，当注浆压力达到2MPa 时即可停止注浆，注浆终止后关闭阀门5～10min，再用堵头堵住注浆管。

3.2 注浆管的制作与安装

1）注浆管布置 注浆管一般每根桩埋设2根，注浆管沿钢筋笼内侧垂直对称布置。桩径1 200～2 500mm 的桩宜设置3 根注浆管。

2）注浆管制作与安装 桩侧管用铁丝绑扎，随钢筋笼进入桩孔，并保持注浆管底端比钢筋笼长50～100mm，注浆管上端应露出施工作业面不少于300mm，管顶端采用丝堵临时封闭（图2）。

图2 注浆管与注浆泵管连接

3）注浆头制作 将注浆管钢管底端砸成扁形开口，钢管底端400mm 左右长度范围打4 排，每排4 个8mm 的孔用生胶带缠绕包裹，防止桩混凝土浇筑时堵塞小孔。

3.3 桩端后注浆技术参数的确定

3.3.1 注浆压力

本工程注浆施工控制压力确定为2MPa，考虑本工程卵石层含泥量较大，且当压入水泥浆量不能满足要求时，压力最高可提高至6MPa。

3.3.2 注浆时间

在基础桩灌注混凝土7 天后即可进行桩端注浆，具体实施时根据现场混凝土灌注情况进行调整。注浆时间一般应根据现场试验桩情况确定。

3.3.3 注浆顺序

群桩注浆一般采用一次性注浆，单桩注浆一般先进行外围桩注浆，后注中部桩。

3.3.4 压力灌浆结束控制标准

注浆量及注浆压力的确定，主要根据土壤性质来决定。可终止注浆情况有：①压入的水泥量已经达到设计值的75%以上，且地面冒浆或桩顶明显上抬（桩的上抬量不超过3mm)；②出现注浆情况异常时应改为间歇注浆，间歇时间为30～60min；③间歇注浆时可以适当降低水灰比，当间歇时间超过60min，宜压清水清管阀；④根据现场条件，后注浆工作遇特殊情况调整注浆参数，由技术人员会同监理、设计部门及业主研究解决方案。

3.3.5 注浆异常情况应急处理措施

1）注浆液流失 当注浆过程压力一直较低，而注浆量较大时，可能是地下注浆层孔隙太大，或有地下孔洞、断裂带等原因，对此可采取下列措施处理：①调整水灰比，提高浆液浓度；②注浆液中加入水玻璃，加快浆液凝结速度；③采用间歇注浆方法。

2）注浆困难或中断 本工程平均单桩注浆量2 200kg，控制注浆压力2MPa，最大注浆压力6MPa，水灰比0.6～0.65。当注浆过程压力一直较高，而注浆量较小时，可能是地下岩土层渗透性差、孔隙小，或浆液黏度太大，对此可采取提高注浆压力并调整浆液水灰比的方法。若出现注不进去的情况，可能是注浆管堵塞或注浆头未冲开，对此可采取先提高注浆压力的方法，以便冲开注浆头；如仍然注不进去，说明注浆管堵塞，则打开另一注浆管注浆，若注浆管全部堵塞，可在桩侧用小钻机补打注浆孔，重新下注浆管注浆。

3）地面冒浆 注浆时，若出现地面冒浆，可采用间歇注浆的方法，间歇时间宜为30～60min。

4）桩体上抬或地面隆起 当注浆过程中出现桩体上抬或地面隆起现象时，应立即降低注浆压力或暂停注浆，查明原因，采取措施。

4 效益分析

如表1 所示，钢板支撑支护施工费用约为4 321.9 元／桩，后注浆施工费用为3 650 元／桩。以上两种方法比较，降低施工成本约671.9 元／桩，并缩短扩大头的开挖时间两天，提高了工效。

表1 后注浆工艺与普通灌注桩效果对比表

5 结语

本文通过实际工程项目，总结出砂卵石持力层人工成孔灌注桩桩底后注浆施工方法，采用减小扩大头开挖尺寸、在灌注桩成型后辅以后注浆施工技术，不仅对砂卵石持力层进行固结强化，同时后注浆在桩底侧边部分上返形成类似扩大头的形状，提高了桩基承载力，减小了桩基沉降变形量，大幅度降低了施工难度，保证了施工安全，加快了施工进度。