钻孔灌注桩后注浆技术的应用

汪德飞

摘要：叙述了灌注桩后注浆适用的地质条件，加固机理，参数的确定，施工工艺及在实际工程中的应用，从而使工程的质量得到质的提升，经济效益也得大大提高，更加提高人民的生活质量，防御一些工程常见的通病。

关键词：灌注桩后注浆；技术；效益

一、工程概况

某工程位于北仑区四明山路北、中河路东，建筑类别为二类高层建筑，上部建筑耐火等级均为二级。本工程1#，2#、3#右半部分，4#为设少量柱剪力墙结构，3#左半部分为框架-剪力墙结构，配电房为框架结构。楼盖结构：采用现浇梁板式钢筋混凝土楼盖。承台主要类型有一桩承台、二桩承台等，主要截面1200mm×1200mm、1400mm×1400mm、3000mm×1200mm、2100×3500mm；采用钻孔灌注桩，共有710枚。本工程是典型的钻孔灌注桩，下面就来简述先钻孔灌注桩后注浆技术的应用。

二、钻孔灌注桩后注浆技术在我国的发展

注浆技术在国内以水工部门应用较早，目前我国已建造30m以上的水坝近3000座，其中高于100m的高坝有20余座。水工建筑物采用灌浆技术改善复杂地基性能，解决了许多建筑物防渗和加固难题。从1964年开始，在湖南水口山矿山进行防水帷幕的注浆施工，可以说，经几十年灌浆工作者的努力，我国水利水电工程建设中，在灌浆工程领域已具备了众多的材料种类和工艺技术，积累了丰富的工程经验，其中某些方面已达到了相当高的水平，和国际上也逐步接轨，并在某些方法上有独到之处。然而，钻孔灌注桩后注浆技术在我国各个领域都得以广泛的应用，在房建可以解决常见的一些通病，可以更好提高房屋建筑的安全性能，并且能延长建筑使用寿命，是建筑工程中值得研究和使用的一种技术。

三、灌注桩后注浆施工工艺

1.1后注浆技术施工

灌注桩后注浆技术是指在钻孔灌注桩成桩之后，通过预埋在桩身的压浆管在一定压力下向桩侧泥皮、桩底沉渣及桩周土层中注入一定量的水泥浆液，提高桩基承载性能。当采用桩端桩侧联合注浆时，为避免桩端注浆时浆液沿桩侧软弱面冒出，宜先采用桩侧注浆封堵，再进行桩端注浆。同理，当采用多层桩侧注浆时，宜由上向下逐层进行。

1.2注浆参数的选择

1.2.1注浆量

注浆量应由桩径、桩长、桩周土层特性以及承载力提高幅度要求等诸多方面决定，刘金砺等

提出的计算公式：桩端注浆量：GP=π（h·t·d+ξ·n·d3）×1000（1）

桩侧注浆量：Gs=π[t·（L-h）+ξ·m·n·d3]×1000（2）

式中，d为桩径；L为桩长；h为桩底注浆时浆液沿桩侧上返高度；t为包裹在桩侧的浆液厚度，其值与桩周土性状和灌注桩施工质量因素有关，取值范围一般为5～20mm；n为桩底或桩侧土的天然孔隙率；ξ为注浆率，对于卵、砾、中砂取值范围为0.3～0.7，对于粘性土、粉土、粉砂中取值范围为0.2～0.3；m为桩侧注浆花瓣横断面数，对于纵向波形布点情况，m值取注浆点数的1/4。

1.2.2注浆压力

注浆压力是指在不会使地表产生隆起和基桩上抬量过大前提下，注桨时能采用的最大压力。注浆压力值与土层的密度、强度、初始应力以及钻孔深度、注浆位置、注浆次序等因素有关，其中部分因素较难准确预知，因此宜通过现场试验确定。可灌性好的土层注浆压力一般在4MPa以下，可灌性较差的土层注浆压力可达4～8MPa

1.2.3浆液浓度

不同浓度的浆液特性有所不同：稀浆（水灰比约为0.8∶1）流动性强，便于渗透加固桩侧、桩底松散土体；中等浓度浆液（水灰比约为0.6∶1）主要起充填、压实、挤密作用；浓浆（水灰比约为0.4∶1）则对已经注入的水泥浆液起脱水作用。因此，可以通过多次注浆，水泥浆液由稀到稠分级注入，并采用对应注浆压力的方法，提高注浆效果。工程实践表明，采用0.5~0.55水灰比的浓浆可以取得较佳的灌浆效果。

1.3注浆适用土层

浆液在不同土层中的扩散范围不甚相同，土颗粒越粗，浆液扩散范围越大。桩端持力层为薄砾石层时，注浆扩散半径可达3.5倍桩径以上。在土颗粒较小的土层中，浆液分布不连续，充填不均匀，多以薄层状分布，厚度变化较大，且浆体与土颗粒较难相互掺和。对比分析大量现场静载试桩试验结果，桩底注浆桩承载力增幅随桩端持力层土颗粒增大而增大，砾石层是最理想的桩底注浆层。。

四、钻孔灌注桩后注浆技术在建筑应用效果

4.1加固机理

在灌注桩施工中将钢管沿桩钢筋笼外壁埋设，桩混凝土强度满足要求后，将水泥浆液通过钢管由压力作用压入桩端的碎石层孔隙中，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在碎石层的孔隙里向四周扩散，对于单桩区域，向四周扩散相当于增加了端部的直径，向下扩散相当于增加了桩长；群桩区域所有的浆液连成一片，使得碎石层成为一个整体，从而使得原来不满足要求的碎石层满足结构的承载力要求。在钻孔灌注桩施工过程中，无论如何清孔，孔底都会留有或多或少的沉渣；在初灌时，混凝土从细长的导管落下，因落差太大造成桩底部位的混凝土离析形成“虚尖”、“干碴石”；孔壁的泥皮阻碍了桩身与桩周土的结合，降低了摩擦系数，以上几点都影响到灌注桩的桩端承载力和侧壁摩阻力。浆液压入桩端后首先和桩端的沉渣、离析的“虚尖”、“干碴石”相结合，增强该部分的密实程度，提高了承载力；浆液沿着桩身和土层的结合层上返，消除了泥皮，提高了桩侧摩阻力，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。以上几点均对提高灌注桩的单桩承载力起到不可忽视的作用。

4.2应用的效益

我国的高层建筑迅猛发展对地基承载力的要求越来越高，从而出现种种建筑的常见病害，病害主要包含两种：砼结构病害（主要为受力结构部分，如地下基桩基础、剪力墙、柱、梁等部位）；楼房墙体渗漏、施工缝渗漏，女儿墙、排水管穿墙孔渗漏等。房屋渗漏病害一般出现在建筑使用之后，而使用常规方法对已装饰过的建筑结构有较大的影响，一般会造成凿除量大，甚至影响房屋的使用寿命。所以在基础形式一般采取灌注桩基础，为了满足设计要求，灌注桩的持力层要求是较为完整的岩石层，桩长和桩径尺寸往往做的很大，使得地下部分的造价在整个工程总造价中占有较大的份额，同时，由于桩长很长，给施工造成很大的困难。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？钻孔灌注桩后压浆技术加固桩端地基的方法，大大缩短了桩长，取得了良好的经济效益。

五、结语

虽然我国对注浆技术的研究和应用起步较晚，20世纪50年代初才开始起步，但是经过经过60多年的努力，我国在注浆技术方面已取得较大的进展，特别是在水泥注浆材料的研制方面已处于世界先进行列。多年的实践已经证明钻孔灌注桩后注浆技术在工程中应用的效果，其对建筑行业作用的重要性是功不可没，以上的个人简述希望能为以后的工程得以帮助。