钻孔灌注桩后压浆施工技术的应用.doc

1、钻孔灌注桩后压浆施工技术的应用摘要：结合金鹰所街工程实例，通过桩端后注浆技术在该工程中的成功运用，介绍后压浆工艺的原理及该技术在具体实施中施工管理的一些经验和体会。 关键词：后注浆；注浆时间；注浆量；注浆压力；串孔 中图分类号：TU7 文献标识码：A 文章编号： 随着经济的高速发展，高层建筑也越来越多，桩的数量也在增多，对于桩基工程的要求也逐渐加强控制，应采取有效措施来控制桩的质量，减少普通钻孔灌注桩的弊端。钻孔灌注桩后压浆技术既满足设计及规范要求，也有利于控制桩基工程施工质量，并已被列入 2010 年版的建筑业10 项新技术，值得推广应用。 1 工程概述 本工程为金鹰所街 6 号地块项目桩基

2、工程，位于南京河西地区，占地面积约 5 万平方米；建筑面积约 9 万平方米；结构类型：塔楼采用框筒结构、裙房及地下室部分采用框架结构。 现地形基本平坦，地面高程（吴淞高程系）在 7.008.55m 左右，场地地貌单元为长江漫滩。岩土层简单描述如下： 杂填土、素填土、淤泥质填土。 1 粉质粘土：灰黄灰褐色，软可塑，局部为粘土。层顶埋深1.65.0m，层厚 0.34.0m。 2 淤泥质粉质粘土：灰色，流塑，部分为软塑流塑粉质粘土，含少量腐植物，夹薄层粉土。层顶埋深 3.06.2m，层厚 0.517.5m。 3a 粉质粘土：灰色，软塑流塑，部分为流塑淤泥质粉质粘土，含少量腐植物，夹薄层粉土。层顶埋深

3、 7.820.7m，层厚 1.211.6m。 3 粉砂：灰色，松散稍密，局部为细砂，含少量云母碎片，局部夹薄层粉土、粉质粘土，具水平层理。层顶埋深 6.017.2m，层厚0.913.8m。 4 粉细砂：灰色，中密，含少量云母碎片，局部夹薄层粉质粘土。层顶埋深 13.024.2m，层厚 7.517.5m。 5 粉细砂：灰色，密实，底部夹少量中砂，局部夹薄层粉质粘土，含少量云母碎片。层顶埋深 29.033.8m，层厚 24.031.2m。 含卵砾石中粗砂：灰色，中密密实，卵砾石含量不均匀，约为5%15%，粒径 26cm，层顶埋深 57.161.2m，层厚 0.53.8m。 1 强风化粉砂质泥岩、泥

4、岩：棕褐色，风化强烈，属极软岩，岩体基本质量等级为类，遇水易软化。层顶埋深 59.263.4m，层厚0.62.5m。 2 中风化粉砂质泥岩、泥岩：棕褐色，岩体完整，夹泥质粉砂岩、细砂岩，以极软岩为主，部分为软岩，岩体基本质量等级属类。层顶埋深 61.566.4m，该层未钻穿。 结合地质勘查报告对于现场土层及相关参数描述，考虑钻孔灌注桩成孔对桩周土的扰动降低了桩端土体强度，土体扰动、桩底沉碴严重影响了灌注桩端承力发挥，灌注桩施工中存在的土体扰动、桩底沉碴和桩周泥皮，对灌注桩承载力产生负面影响。设计采用桩端后注浆技术，该技术可以改善持力层、提高端承力；大幅提高桩侧摩阻力，改善持力层受力状态和荷载传

5、递性能。 具体桩型设计参数见下表。 2 钻孔灌注桩后压浆施工工艺的优势 2.1 钻孔灌注桩工法存在的缺陷： 钻孔灌注桩具有噪音小、无挤土效应，对周边环境影响小等优点。但钻孔灌注桩工法，存在着许多降低单桩承载力因素，主要表现在以下几个方面： 2.1.1 一般大直径钻孔灌注桩在第四纪松软土层中钻进，孔壁的完整性较差，这是因为：钻具的导向性差而引起的摆动；土层的结构疏松；钻具的上下提动的抽吸作用对土层的扰动。 2.1.2 成孔泥浆颗粒吸附于孔壁形成泥皮，泥皮对孔壁起稳定保护作用，但是由于泥皮的存在，阻碍着桩身砼与桩周土的粘结，相当于桩侧涂了一层润滑剂，大大降低了桩侧摩阻力。 2.1.3 由于桩端存在

6、锥尖部分，桩底沉渣不可避免地存在，首灌时部分砼与泥浆及沉碴的的混合、离析，在桩底处会产生“虚尖” ，使桩端混凝土强度降低；同时由于首灌时砼落差较大，砼易产生离析现象，易在桩端处形成“虚尖” ，都会影响桩端的承载力。 2.2 后压浆施工优势 通过对后压浆技术的分析， 钻孔灌注桩后注浆技术能针对常规钻孔灌注桩的工艺缺陷，消除承载力降低的种种弊端，同时更进一步提高承载力，主要表现在以下几个方面： 2.2.1 消除桩端虚土，增大承压面积 钻孔灌注桩后注浆桩端注浆时，水泥浆液通过端部注浆管渗入桩底“虚尖”的间隙中，同桩底虚土结合起来，增大了桩尖强度，改良了桩端虚土，在桩端虚土被水泥浆液充满、固化后，水泥

7、浆液继续向受泥浆浸泡而松软和本身有一定渗透性的桩端持力层中渗透，在桩端形成“扩大头” ，增大了桩端承压面积。 2.2.2 压密桩底，增加反向预应力 随着压浆量及注浆压力的增加，因渗透压力受周围致密土层限制，不断升高，压力升高对桩端持力层有一定压密作用，提高了桩端土体承载力，同时给桩底面施加反向预应力，能使桩身微抬，当钻孔灌注桩承受自上向下的垂直荷载时，此反向应力将承担部份荷载，从而提高单桩承载力。 2.2.3 充填桩侧，消除泥皮 随着注浆压力的向上释放，桩底注浆时部份浆液将沿桩周上返，充填桩侧与桩周土体间空隙，同时可以破坏、固化泥皮，提高桩侧砼与桩周土体的粘结力，从而提高桩侧摩阻力，另一方面同

8、时也挤密了桩侧土体。 2.2.4 提高桩侧土体强度，相当于增大桩径。 当水泥浆液在桩侧桩周上下流动时，同时也沿径向渗透，由于浆液渗透深度度不断增加，浆液体内压力不断增高，当浆液体的压力大于桩周土体孔隙水渗透压力时，浆液沿径向向桩周土体中渗透，它一方面可以密实由于成孔时受泥浆浸泡而松软的桩壁土；另一方面浆液与桩侧土体结合，提高了桩侧土体强度，模糊了桩壁与桩周土的界限，相当于增大了桩径，提高了侧摩阻力，从而提高了桩承载力。 2.2.5 减少后期沉降 在注浆压力作用下，使一部分桩端压缩变形在施工期内提前完成，使同等沉降条件下桩承载力得到提高，也减小了后期使用沉降。 3 后注浆混凝土灌注桩的技术控制

9、该钻孔混凝土灌注桩，桩径 700mm 的有 1893 根，桩径 1000mm 的有 442 根，单桩设计注浆量为 2000kg，平均注浆压力为 2MPa，桩端后注浆以注浆压力和注浆量进行双控，以注浆量为主控。 在严格控制桩基其施工材料、设备进场检查、检验的同时，要对后注浆所需要的材料、设备进行专门检查。注浆用材料设备主要包括注浆压力泵和注浆管，其中注浆管（每桩配备二根直径 30mm-45mm，壁厚大于2.5mm 的钢管）是检查的重点。第一节注浆管的端部要压扁，并且在压扁区上部约 25cm 的范围内钻 10-12 个注浆孔，然后用防水胶带纸粘牢对第二节注浆管，主要检查其端头的套丝是否按照规定套好

10、。对高压注浆泵，主要是检查其压力表是否灵敏可靠、活塞是否漏油及管线的密封性是否良好等，其各项工作参数都要符合要求。 3.1 预埋 在完成对后注浆所用的主要材料和设备检查验收后，要做好标示和记录。在按照正常施工工艺施工成孔并清孔后，通常的说法是“将注浆管绑扎在钢筋笼两侧，同步放入孔内，伸至孔底，而顶部露出桩孔口25cm 左右” 。从本项目的实际情况来看，在钢筋笼到位后，下放混凝土导管后，把注浆管在导管和钢筋笼之间的空隙里对称下去比较合适。因为按照原来的做法，钢筋笼吊装焊接过程中很难做到把后注浆管同步放进去，经过实践证明，这种做法效率比较高，效果比较好。预埋管端头要堵好，不得进浆和其他杂物。 3.

11、2 开塞 待成桩 2 到 5 天后，用约 2MPa 的清水进行开塞。需要说明的是，如果桩是单桩，3 天即可开塞；如果是群桩，先成的桩和后成桩的时间相差 7 天以上，如果开塞过早，将会对后成桩的桩身质量产生较大影响，因此群桩要 5 天以后开塞，开塞时要注意观察压力表，达到要求就停止注入清水，防止清水通过地层孔隙和持力层裂隙稀释其他正在浇注混凝土的灌注桩。开塞时间灵活掌握，视各地方具体地质确定，以不影响灌浆为标准。如果开塞不成功，那么该桩后注浆就无法进行。 3.3 注将时间 根据实践经验，7 天后注浆比较理想，因为此时的桩身混凝土强度一般已经大于四周的土层强度，不会因为高压注浆而破坏混凝土自身结构

12、。当然，由于桩的直径、长度、标号等情况不一致，地质情况各地也不尽相同，尤其遇到几十根桩组成的群桩台，注浆时间适当延长也是可以的。 3.4 注浆过程控制 实际使用的水泥不得有结块。按照设计要求进行配制水泥浆，开始时先注稀浆，然后注浓浆，其目的就是稀浆的流动性比较好，裂隙无论宽窄，均易进浆，先将细缝填灌密实，而后将液再逐渐变浓，使中等或较大的裂隙也得到充实。 实际注浆时，可以参照设计的水泥注浆量作为主控值，但不能够完全以此为准。因为开始的几根桩基本上会超过设计标准，后续的在已经完成注浆的桩附近的灌注桩，注浆时水泥量会越来越少，尤其是群桩时会更少。因为桩端岩层地质劈裂的缝隙都得到了充实，水泥浆会越来

13、越少。这时仔细观察压力表，在能够满足设计压力值时就可以停止注浆了。需要注意的是，在停止注浆时，在二根注浆管中作为备用管的注浆管上边的减压阀门要排放些水泥浆，防止移开注浆管线时地下水泥浆压力过大伤人。 4 常见问题的处理 4.1 串孔现象：由于地层空隙率以及持力层裂隙的存在，在 A 桩注浆时会在邻近已经开塞但未注浆的 B 管中喷出，使注浆管堵塞，造成今后注浆的困难甚至失败，对群桩注浆尤为明显。为避免串孔而造成注浆失败，本工程采用从四周先注浆，形成一圈“水泥浆堤坝” ，然后向中央部位注浆，以减少浆液流失和串孔现象的发生，收到了很好的效果。 4.2 注浆压力异常的处理 一般情况下，注浆压力是有规律上

14、升的，注浆速度变化也不会很大，在水泥量接近设计用量的 2/3 时，压力值基本稳定达到允许压力，这是十分成功的一种现象。如果出现注浆量符合设计要求，而注浆压力在上升后突然下降，这可能是浆液从注浆管周围远处流失，或者遇到空隙的薄弱部位，这种情况要果断停止注浆。另一种情况是开始注浆没有多久就注不进去，注浆量和注浆压力值都不符合要求，这种情况就要采取间歇注浆法，在暂停数小时后再用备用管继续注浆，最大注浆压力不要超过 6MPa，水灰比可适当提高，这样同样可以收到比较好的效果。 5 检验结果与结语 基桩检测结果：基桩完整性检测数据表明，I 类桩 100%。基桩高应变动力检测和单桩竖向承载力检测满足设计要求；其单桩极限承载力提高 30以上。 从检测中心提供的试验报告结论和数据分析来看，桩端高压浆液确实可以通过渗透、劈裂、充填、挤密和胶结作用，改善桩端持力层力学条件，减少桩底沉降差异，大幅度提高桩的综合承载力。综上所述，大直径钻孔灌注桩经桩端压力注浆，明显改善了灌注桩桩端持力层和桩周土体的力学性能，提高了桩端承力和侧阻力，大大改善了灌注桩荷载传递性能，使灌注桩的综合承载力得到大幅度提高，桩端后注浆技术在本工程中的运用是成功的，社会经济效益十分显著。