探索建筑工程桩端地基加固技术
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摘要：随着我国高层建筑的发展，对桩基础承载力的要求越来越高，在工程实践中，桩端注浆是提高桩承载力，降低沉降的有力措施之一。本文通过施工实例探讨了建筑工程桩端地基注浆加固施工技术。
关键词：建筑工程；桩端地基；加固技术
中图分类号： TU198 文献标识码： A 文章编号：
近年来我国的高层建筑迅猛发展，对地基承载力的要求越来越高，基础形式一般采取灌注桩基础。在我国有些地区，地貌属于山前冲积平原单元，地质在穿过粘土层后，是一层较厚的碎石层，能否将这一地层加固，达到设计要求，作为基础的持力层呢？基于这种考虑，我国设计和施工工作者经过多年的探索和实践，总结了一套钻孔灌注桩后压浆法加固桩端地基的方法，后压浆技术是一种新兴的地基处理技术,通过应用后压浆技术、钻孔灌注桩的承载力得到提高、沉降量缩小,从而可减少桩径、桩长、桩数、缩短工期、节省投资大大缩短了桩长，取得了良好的经济效益。
1适用的地质条件
施工方法适用于灌注桩的持力层应为碎石层，碎石含量应在50％以上，充填上与碎石无胶结或者为轻微胶结，碎石的石质要坚硬，碎石分布均匀，碎石层厚度要满足设计要求。
2灌注桩基承载力原理
在混凝土浇注达到一定时期(一般3-7 天)后向管内压注一定水灰比的水泥浆以达到加固桩底及桩周土体，从而提高承载力的一种技术。桩端后压浆灌注桩与不压浆桩受力状态明显改善。钻孔灌注桩桩端后压浆时，浆液首先进入桩底沉渣中并与之相结合，顺着空隙，裂隙向周围劈裂，形成树根状网，随着压力增加，浆液向四周渗透，同时桩底形成梨形扩大头，浆液顺桩身上行，和桩周泥皮作用，这时桩身缺陷部位也得到了一定的补强，整个过程主要有以下几个作用：
2.1 胶结固化沉渣作用
在向桩底压注水泥浆时，浆液是由下而上渗透的，浆液与桩底沉渣相结合，形成了强度较高的结石。从而消除了桩底沉渣对单桩承载力的不利影响，提高了桩端承载力并减小了桩的沉降。
2.2 挤密加固桩周土体的作用
通过水泥浆液的劈裂渗透：①桩底土体被挤压密实，土体强度得以增强，桩端承载力提高。②随着压浆力逐渐提高，水泥浆液的扩散距离和可灌性逐渐增大，可在桩周围受影响范围内形成2-20mm厚的水泥结石套，桩侧泥皮被固化，摩擦系数提高，侧压力增大，从而侧阻力得到提高。
2.3 预应力作用
压浆桩在桩端压力作用下，对桩由下而上施加一个预应力，能使桩身微微上抬，当桩承受竖向荷载时，此反向预应力承担部分荷载，从而提高单桩承载力。
3压浆参数的设定
3.1水灰比
水灰比一般不宜过大和过小，过大会造成压浆困难，过小会使水泥浆在压力作用下形成离析，一般采用0.5~0.7。
3.2压浆量
压浆量是指单桩压浆的水泥用量，它与碎石层的砰石含量以及桩间距有关，取决于碎石层的孔隙率，在碎石层碎石含量为50~70％，桩间距为4~5m的条件下，压浆量一股为1.5~2.0t，它是控制后压浆施工是否完成的主要参数。
4.1 施工工艺流程
灌注桩成孔钢筋笼制作压浆管制作灌注桩清孔压浆管绑扎下钢筋笼灌注桩混凝土后压浆施工。
4.2 灌浆压力要求
对抢险护坡混凝土面下的松散软弱土及坍塌物采用压力灌浆进行加固，灌浆压力为0.5～1.0MPa，水灰比为0.7，浆液凝固时间控制在15min 以内。
灌浆孔底以穿过抢险捣浇混凝土底，并伸至原有硬土层处。
灌浆顺序要求：灌浆先从编号为1号的灌浆孔开始，然后进行编号为2 号的灌浆孔的灌浆，最后才对其余灌浆孔进行灌浆。
4.3施工方法
4.3.1主要材料
采用普通硅酸盐32.5R水泥；选择水玻璃（40 玻美度）以及其它化学材料进行配制灌浆；用于拌和浆液的水，不得含有油、酸、盐类、有机物及其他对注浆材料等产生不良影响的物质，不得使用pH 值小于4.0 的酸性水，及硫酸盐含量按S4O2计算超过水重 1%的水。
4.3.2施工参数
钻孔深度以进入原状硬土层0.5m进行控制。
依据设计要求，注浆压力为0.5～I.0MPa，具体根据现场实际进行调整控制，如 1 号孔灌浆压力不宜过大，避免浆液流失至塌方基坑内而造成浪费，1 号孔灌浆压力暂定为不大于0.6MPa。
化学水泥浆：水泥浆水灰比0.7，化学浆:水泥浆=1:1，其中化学浆中水玻璃用量占双液灌浆量中水泥用量的14～17%，并配有一定量的其它化学浆材。
注浆结束标准：①1号孔与2号孔可在0.5～0.6MPa 灌浆压力下稳压10rain 进行终止灌浆；②近办公楼下的斜孔灌浆压力不宜太大，并且须在严格监测条件下对终灌标准进行调整，原则上该部分孔位灌浆压力不大于0.6MPa；③其他孔位可在0.8～1.0MPa灌浆压力时稳压5min即可终止灌浆。
4.3.3灌浆处理工艺
根据设计方案，放线定位，将钻机平衡牢固安装在预定孔位，钻机的垂直偏斜度不超过1%；由于表面均有1.5m～4m的抢险混凝土，因而须用金刚石钻头进行开孔（开孔孔径为Φ91mm），其下采用Φ75mm 合金钻头钻至预定位置。钻孔过程中应做好完整有编录工作，尤其是松散软弱土层的实际情况进行详细描绘，为该孔位灌浆施工提供有效依据。
当钻孔完成后. 根据钻孔资料情况在适当部位下入注浆管至孔底。
按设计要求与现场施工情况配制浆液，浆液应搅拌均匀，随搅随用，并在初凝前用完，防止其它杂物混入浆液。
将配制好水泥浆和化学浆通过双液双系统进行灌浆，以在灌浆管出浆口处混合后并灌入到松散软弱土层中而对其进行加固。灌浆施工过程中，严格按设计要求的灌浆顺序进行计划与安排，先对塌方坡面外侧（1号孔与2号孔）土体进行加固封闭，减少浆液流失并有助于提其他部位（孔位）的灌浆效果，在施工过程中1号孔灌浆时采取跳灌浆方法；在1号孔与2号孔灌浆后再对其它部分孔位进行灌浆处理。另外施工过程中须根据注浆部位注浆压力及吸浆量的情况，达到终灌标准后，即可停止灌浆。
5 建筑工程桩端地基加固质量保证措施
5.1 布孔措施
工程中孔位的布置应对受塌方影响且对该楼不安全因素构成威胁部位的范围、位置、深度等进行探明，为后续灌浆材料、灌浆工艺及加固范围等提供相应的依据。
5.2 钻孔质量保证措施
造孔前，根据设计要求定出钻孔孔位并作好标记。钻孔方向角度控制在1%的误差范围之内。钻孔工程中若遇易塌孔等情况，可采用优质泥浆扩壁钻进。钻孔施工记录应详细、完整，对加固混凝土的厚度及塌方形成的松散土方深度等等数据以及钻孔难易等情况，进行详细记录，存档备查。
5.3 灌浆质保措施
灌浆材料应根据具体要求、钻孔资料等情况确定，采用合适浆液配比。配制浆液所所用的水不应影响水泥正常凝结和硬化的有害物质，不应使用污水。浆液应搅拌均匀。搅拌时间在3～5min以上，严格按照设计施工要求进行浆液配制，随搅随用，并应在初凝前用完。浆液使用前采取过滤措施，清除其中的粗颗粒，以免堵塞灌浆管道，影响灌浆进度与效果。灌浆泵的压力应符合设计要求，并应考虑输浆过程中管路损失对灌浆压力的影响，确保足够的压力。灌浆过程中，严格以执行灌浆结束标准，单次灌浆量太大时，可采取间歇方式予以处理或调整浆液类型。灌浆过程应作详细、完整的施工记录。灌浆时原则上先进行部分孔位施工，以对加固区域先行围封，一方面减少浆液流失，另一方面可提高加固区域的加固效果。
5.4 灌浆速度的控制
灌浆速度不宜过快，以避免灌入的浆液对对已发生坍塌部位受到过度挤压而对该区域产生不利影响。灌浆速度具体根据吸浆量与灌浆压力情况进行动态控制。靠近承台底灌浆斜孔的灌浆压力以不引起新浇承台上抬及室内地台开裂为宜，施工过程中认真做好实时监测及室内察看工作。
6工程实例
工程实例1：某综合楼位于武昌区杨园街和平大道旁，占地9959.6m2，其中主楼占地1840 m2，建筑高度110.6m，地上24层，地下2层，局部25层, 框剪结构。该工程的基础采用钻孔灌注桩是￠800有效桩长25m和￠800有效桩长45m，桩端持力层为砂砾岩风化层、强砂砾岩风化层、中砂砾岩风化层。
工程实例2：某工程为地基处理钻孔灌注桩工程,位于青岛市城阳区城阳街道城子村东南侧,正阳路和308国道交汇处西侧,城阳建材市场南侧,工程采用的是胶囊式桩底后压浆技术。桩型规格为桩径700 mm~ 1 500 mm,工程桩有效长约12.5 m,本工程采用钻孔灌注桩加桩底后压浆法施工,设计强度为水下混凝土C30。1.施工部署：1)桩基施工之前,编制施工方案,确定采用后压浆施工工艺;其中后压浆施工于灌注桩养护7 d后,混凝土强度等级达到70%后进行。2)后压浆工艺流程:试通水搅浆灌浆记录用浆量及压力达到设计压力或用浆量停灌达不到设计压力或浆量间歇待凝多次灌浆(若还达不到设计压力或浆量)钻孔补浆。2.后压浆施工过程控制3.1压力灌浆提高桩基承载力的原理用泥浆护壁钻进的钻孔灌注桩存在的一大弱点,就是成桩后桩底残留软弱沉渣,沉渣极大地降低桩的承载能力,增大沉降量,而桩底压浆可以固化桩底沉渣,使其压密、脱水、变薄。固化桩侧土体,同时压浆时还可压密桩底周围土体,并形成扩大头,这都会极大地提高桩端承载力。从已经应用的例子来看,承载力至少提高50%,当地层条件适当时,会成倍提高承载力。
7 结 语
桩端压浆的钻孔灌注桩噪音低，既满足了设计要求，又解决了施工扰民问题。桩端后压浆可明显改善桩端持力层和桩周条件，提高桩端阻力和桩侧摩阻力，改善荷载的传递性能，大幅提高单桩承载力和减少沉降量，且适用于各种土层，技术工艺简单、施工方法灵活、压浆设备简单，便于普及推广。灌注桩后压浆具有提高单桩承载力、提高生产率、节约建设资金的优点，能够降低工程造价，同时缩短施工工期，所以在具备条件的工程中推广后压浆施工工艺有着重要的意义和广阔的前景。
参考文献与资料
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