论桩端后注浆技术在钻孔灌注桩中的应用

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摘要： 介绍了采用桩端后注浆施工技术解决钻孔灌注桩桩基沉降和提高承载力的方法，以及采用此方法施工过程中可能会碰到的相关问题和相应措施。

关键词：持力层桩端后注浆 灌注桩 施工技术

中图分类号： TU74文献标识码： A

钻孔灌注桩因其对各种土层的适应性强、无挤土效应、无震害、噪音小、承载力高，对周围建筑物、地下管线及居民生活无影响等优点，在工程中得到了广泛应用。但是，钻孔灌注桩在成桩终孔时及混凝土灌注前，桩底往往存在一定厚度的沉渣，严重影响桩端承载力的正常发挥，造成建筑物沉降量较大。桩端后注浆技术，通过高压将浆液注入桩底，可以有效提高桩基承载力，改善桩基变形。

1 适用地质条件

桩端后注浆施工技术适用于持力层为粗砂层、砾石层等渗透系数较大的土层。不适用于地下水、承压水头大和地下水流速大于80m/d以及土粒孔隙小于0.75mm的情况，对于一般细砂和粘土类土，由于它的孔隙过小，水泥浆难以通过，不宜采用。

2 加固机理

桩端后注浆施工技术是将水泥浆通过注浆管强行压入桩端土体，对桩底沉渣及桩端附近土层起到劈裂、渗扩、填充、压密、固结等作用，使得原本松散的沉渣、碎石、土粒和裂隙胶结成一个高强度的结合体。水泥浆液在压力作用下由桩端持力层的孔隙向四周扩散,对于单桩区域,向四周扩散相当于增加了桩端直径,使桩形成了一个扩大头；向下扩散相当于增加了桩长；向上扩散进入桩身与土层的结合面，则相当于增大了桩与土体的摩阻力，同时浆液横向渗透到桩侧土层中也起到了加大桩径的作用;群桩区域所有的浆液连成一片,使得持力层成为一个整体,从而提高了持力层的承载力。所有这些对提高灌注桩的承载力，减少沉降量起到了不可忽视的作用。

3 注浆参数设定

注浆参数主要包括注浆时间、注浆量、水灰比、注浆压力、终止注浆条件等。由于地质条件的不同,不同工程应采用不同的参数。在工程桩施工前,应该根据以往工程的实践情况,结合本工程土壤的孔隙比e和渗透系数k，先设定参数,然后根据设定的参数,进行试桩的施工,待试桩达到设计强度后,进行桩的静载试验,最终确定工程桩的施工参数。

3.1注浆时间桩端后注浆在桩身砼灌注完毕后7-14天内实施，特殊情况可适当延长或缩短注浆时间，但应保证桩身砼不因注浆压力而遭到破坏。

3.2注浆量浆液所占据的体积为地层孔隙的体积,但在实际注浆过程中,浆液不可能完全充满所有空间,所以在计算浆液用量时,常乘上一个

Q=Vnm(1+L)

式中:Q ——单桩注浆量,m3 ;

V——加固区的总体积;

n——土的孔隙率;

m——孔隙充填系数 ;

L ——浆液损耗系数,取15 %。

3.3水灰比水泥浆中可按水泥用量的8%掺入膨胀剂，可采用AEA或UEA，水灰比一般为0.6-0.8，并按先稀后浓的方法进行施工.

3.4注浆压力 注浆压力以不破坏地层的天然结构为控制原则, 注浆的压力过大,一方面会造成水泥浆的离析,堵塞管道,另一方面,压力过大可能扰动碎石层,也有可能使得桩体上浮 。通过现场试验,允许最大注浆压力即为当注浆压力升至某值,注浆量突然增大时所对应的压力。另外可根据公式预估

[P]=C(0.75T+Kλh)

式中:[P] —— 允许最大注浆压力,105Pa ;

C——与注浆期次有关的系数。第一期孔C=1,第二期孔C=1.25 ,第三期孔C=1.50;

T ——地基覆盖层厚度,m；

K——与注浆方式有关的系数,自上而下注浆K=0.8, 自下而上则K=0.6;

λ—— 与地基土性质有关的系数,一般取0. 5～1. 5 ,结构松散,渗透性强的地层取下限,反之取上限。

H —— 注浆的深度,m;

3.5终止注浆条件终止注浆条件随工程的具体情况而异,并无公认的标准, 一般认为达到如下条件之一时便可终止注浆。⑴压入的水泥浆已达到设计要求；⑵压入的水泥浆已达到设计值的70%，且压力已达到最大注浆压力，并持压5~8min；⑶压入的水泥浆已达到设值的70%，且地面已冒 浆。

4 施工工艺

4.1施工工艺流程

灌注桩成孔一次清孔钢筋笼及注浆管制作下钢筋笼和注浆管下砼导管二次清孔灌注注浆填料灌注桩身砼养护注浆设备安装注浆注浆设备拆除。

4.2施工要点

4.2.1 注浆管的制作在制作钢筋笼的同时制作注浆管。注浆管采用直径为25mm 的无缝钢管制作,接头采用丝扣连接,外裹胶带止水。注浆管长度比钢筋笼长度多出55cm,在桩底部长出钢筋笼5cm,上部高出桩顶混凝土面50cm 但不得露出地面以便于保护。注浆管在最下部的20cm制作成注浆喷头,即在该部分采用钻头均匀钻出4 排(每排4 个) 、间距3cm、直径3mm的注浆孔作为注浆喷头;用图钉将注浆孔堵严,外面套上自行车内胎并在两端用胶带封严,这样注浆喷头就形成了一个简易的单向装置:当注浆时注浆管中压力将车胎迸裂、图钉弹出,水泥浆通过注浆孔和图钉的孔隙压入持力层中,而混凝土灌注时该装置又保证混凝土浆液不会将注浆管堵塞。

4.2.2 注浆管的布置将2 根注浆管对称焊接固定在钢筋笼外侧。在钢筋笼吊装安放过程中要注意对注浆管的保护,钢筋笼不得扭曲,以免造成注浆管在丝扣连接处松动,喷头部分应加混凝土垫块保护,不得摩擦孔壁以免车胎破裂造成注浆孔的堵塞。

4.2.3 为满足桩底注浆所需的条件和注浆的均衡性，在桩身砼灌注前，先向桩孔内灌入约30~40cm厚的注浆填料（一般可选择10~50mm级配良好的碎石）。注浆填料一方面可以埋住注浆喷头，从面保护注浆喷头，另一方面也有利于桩端扩大头的成形和缩短注浆时间。然后，按照规范要求灌注混凝土。

4.2.4 注浆施工顺序注浆时最好采用整个承台群桩一次性注浆,注浆先施工周围桩位再施工中间桩，目的是防止水泥浆过多地流失;注浆时应做好施工记录,记录的内容应包括施工时间、注浆开始及结束时间、注浆数量、注浆压力以及出现的异常情况和处理的措施等。

5 施工中出现的问题和相应措施

5.1 喷头损坏压力达到10MPa 以上仍然打不开注浆喷头,说明喷头部位已经损坏,不要强行增加压力,可用另一根备用管注浆。

5.2 出现冒浆注浆时常会发生水泥浆沿着桩侧或在其他部位冒浆的现象,若水泥浆液是在其他桩或者地面上冒出,说明桩底已经饱和,可以停止注浆;若从本桩侧壁冒浆,注浆量也满足或接近了设计要求,可以停止注浆;若从本桩侧壁冒浆且注浆量较少,可将该注浆管用清水或用压力水冲洗干净,等到第2 天原来压入的水泥浆液终凝固化、堵塞冒浆的毛细孔道时再重新注浆。

5.3 单桩注浆量不足注浆时最好采用整个承台群桩一次性注浆,若出现个别桩注浆量达不到设计要求,可视情况加大临近桩的注浆量作为补充。

结语

6.1 应用后注浆技术，能有效地处理灌注桩桩底沉渣，减少桩基沉降量，消除不均匀沉降，保证桩基质量的稳定性。

6.2应用后注浆技术，能有效提高持力层的承载力，从而提高了桩基的承载力。特别是当采用下伏基岩作桩基持力层需钻孔较深，施工难度较大时，可优先考虑选用砂砾石层作持力层，然后采用后注浆技术进行处理。这样，在保证工程质量的前提下，可大大减少施工难度，缩短工期，节省造价。