探究建筑桩基施工中后注浆法钻孔灌注桩的运用

探究建筑桩基施工中后注浆法钻孔灌注桩的运用

王靖夫

广西建工集团第二建筑工程有限责任公司

【摘要】目前，后注浆法钻孔灌注桩的施工手段在我国十分普遍。此篇文章主要针对于某工程进行了后注浆钻孔灌桩施工处理与钻孔灌注桩处理进行施工建设。并且通过静载荷试验对成桩质量进行验证。指出后注浆工艺可以十分明显的改善桩端持力层与桩周边条件，不仅仅可以提升桩基承载力，也可以有效减少地基的沉降量值。

【关键词】建筑桩基；后注浆法；钻孔灌注桩

1引言

我国近年来，成功开发一种桩基施工新技术，其为后注浆法钻孔灌注桩施工工艺。其可以有效的加固桩基软弱土，能够提升桩基的承载能力并且减低沉降量。对传统的钻孔灌注桩由于土层较厚与基岩比较深需要靠扩大桩径与桩端才能进入基岩满足的设计的要求做了进一步处理。笔者主要就本文某些场地进行的后注浆法钻孔灌注桩施工处理与钻孔灌注桩施工处理做出了相应的分析，此外静载荷试验对成桩质量进行了初步的验证。钻孔灌注桩后注浆技术伴随着我国灌注技术不断发展，其是一项工程实践应用优先于理论研究的技术。自打20世纪60年代，国外的技术人员就已经着手后注浆技术做了大量的研究。

2试验场地的地层岩性

此处场区工程地质的岩石主要为第四系松散沉积统冲积洪积层与全新统冲积洪积层。其主要以粉土与砂砾为主。除了上面的地质岩石组之外，在场地的某些地区还分布着厚度不均，如像建筑垃圾和生活垃圾的杂土。

3后注浆法钻孔灌注桩的定义与优缺点

3.1钻孔灌注桩后注浆技术定义与划分

为了弥补传统钻孔灌注桩在施工技术上的缺点，出现了一种更先进的施工技术，即钻孔灌注桩后注浆技术。这项技术是指在成桩的过程中把压浆管路预埋在桩端或桩侧，这样一段时间后桩身达到一定的强度，然后将利用高压浆泵注入水泥浆或其他浆液，在浆液的渗透、填充、劈裂、置换、压密、固结的作用下，也可能是多种形式联合作用，达到加固桩端沉渣、桩与桩周土间的泥还有附近松散的土体或裂缝的目的。

1.根据注浆工艺的不同，后注浆可分两种类型，即封闭式注浆和开放式注浆。对封闭式注浆而言，弹性腔体或压力注浆室是预先制好的，将其固定在钢筋笼底部，顺着钢筋笼往下放到孔底，成桩后弹性腔体内要注入水泥浆液，接着注浆压力越来越大，注浆量不断增加，弹性腔体也跟着扩大，使桩端的沉渣和土体受到挤压而压实，与此同时部分浆液会和一些桩端的土体进行交换，桩端会慢慢出现一个扩大头，类似半圆形，使钻孔灌注桩具备更高的承载力。该方法的优点有注浆浆液利用效率高及可控的注浆范围，缺点是工艺较为复杂，因此成本较高，目前该方法在国内应用的不多。对开放式注浆而言，在注浆管端部安装上一注浆阀，这种注浆阀管壁上带有若干孔，具有逆止功能，随着钢筋笼往下放到桩孔的某个部位。在成桩完成后，待其达到一定强度，利用压浆设备，水泥浆液将被直接注入到桩端和桩侧的土体中，与桩端沉渣、桩侧泥皮以及周围土体发生多种作用，如渗透、填充、劈裂、置换、压密、固结等，从而使桩端桩侧一定范围内土体的强度得到提高。该种有一定的缺点，如浆液分布范围，浆液流向的控制不好把握，但施工工艺比较简单，操作简便和易于推广使用，所以在我国应用比较广泛。

2.根据注浆部位的不同，后注浆可分为三种类型，即桩端注浆、桩侧注浆、桩端桩侧联合注浆。桩端注浆是指只对桩端土体进行注浆。实验及工程实践表明，桩端注浆不仅能提高桩端土体承载力，而且由于压力作用，水泥浆液会沿桩侧上升一小段，从而达到固化泥皮，提升桩侧土体性能的效果。在我国应用最为广泛就是桩端注浆。桩侧注浆是指只对桩侧某一部位或若干部位土体进行注浆。按照注浆装置设置方式的不同，桩侧注浆又可以分为两种基本类型，即直管法和环管法。桩端桩侧联合注浆是指两种方法同时使用。可使桩端、桩侧阻力提高，但其施工工艺比较复杂，而且不易控制，因此在我国应用并不广泛。

3.2传统钻孔灌注桩的缺陷

以往的钻孔灌注桩采用的是泥浆护壁钻孔成桩工艺，其施工工艺复杂且成孔质量不稳定。对桩基承载力的影响因素有好多，其存在于钻孔与灌注混凝土等环节中，就传统钻孔灌注桩施工的不足进行如下分析。

其一，在施工过程中，钻孔灌注桩十分容易发生塌孔现象。为了保持孔壁的稳定性，应该要采取泥浆护壁的方式。泥浆压力能够平衡地下水压，就会对孔壁产生侧压力。在泥浆中由于胶体颗粒在压力的作用下或是进入到孔隙中，就会形成一层薄厚不均匀的泥皮，就会促使孔壁胶凝，对孔壁起到保护作用。所以由于泥皮的存在就会阻碍混凝土与桩周土的粘结能力，就会在桩周与土体之间形成薄弱层。其二，在钻孔施工时，很容易产生土屑与泥浆混合溶液，在孔内循环结束以后就会产生沉渣。因为其采用的是泥浆，其作为冲洗材料，致使桩端的沉渣不会清除干净，即便是二次清孔也不能保证去除干净。由于孔底沉渣的存在，就会使得桩端混凝土与持力层之间形成一个软垫，进而降低桩端阻力。其三，钻孔时，因为孔的土壤被切除，土地形成自由面时，就会造成土地侧压力的应力释放就会出现弛豫现象。其四，在进行施工时，桩孔内充满流动泥浆，使得桩端土体浸泡后强度明显下降，致使桩侧阻力与桩端阻力降低。其五，在桩身混凝土结合固化的过程中，在一定程度上，混凝土的体积会进行收缩，降低了桩侧阻力。

3.3钻孔灌注桩后注浆法的作用和优点

3.3.1钻孔灌注桩后注浆法的作用

第一点，后注浆施工工艺固化了桩端的沉渣。对桩端一定范围内，通过浆液渗透，压密与固结等作用，对土层进行加固并提高了桩端的阻力。第二点，在桩端注浆时，由于注浆压力桩身就会产生上抬现象。使得桩侧产生了反向摩擦阻力。第三点，在桩端的土层施工中，能提前提前完成部分压缩变形其减少了在后来使用时的压缩变形。第四点，后注浆施工能够固化桩侧的泥皮，同时在一定范围内，通过浆液的渗透，压密与固结作用对桩侧的土层进行加固并且能够提高桩侧的阻力。第五点，在对群桩桩端进行后注浆以后，使整个建筑物的桩基持力层强度提升。不仅提升桩基承载力与降低沉降，也能减少地基不均匀沉降。第六点，当桩基承载力不满足设计要求时，就会采用后注浆法进行加固。

3.3.2后注浆法钻孔灌注桩的优点

第一点，其保留了以往的灌注桩的优点。第二点，其可提高桩基的承载能力且减小沉降量。第三点，其具有设备构造简单，施工方便灵活与可靠性高等优势。第四点，其施工成本较低，性价比较高和具有显著的经济效益。第五点，后注浆方法与设备能和传统的灌注桩施工能够有效结合使用。第六点，注浆工作可在成桩后一个月内进行保证不影响钻孔灌注桩正常的施工。第七点，其后注浆法采取注浆量与注浆压力双控，保证了其质量。

4试桩参数与技术要求

试桩属于旋挖钻孔灌注桩。采用桩端后压浆法，桩径2吨/桩与注浆压力为2.0MPa。试桩的桩顶标高应该高出自然地面700mm左右且应该采用慢速维持荷载法竖向静载试验。试桩的桩帽应该提前处理。静载荷试验应该在桩身强度达到设计要求后才能进行。试桩参数如见下表1所示，其中，1号-5号，6号-10号桩分别为后注浆法钻孔灌注桩与为钻孔灌注桩。

5试桩试验数据

根据GB50007-2002建筑地基基础设计规范与《试桩设计说明》规定，单桩的极限承载力要按着下面方法分析确定:（1）对于陡降型Q-s曲线来讲，要取Q-s曲线上明显发生的陡降起始点所对的荷载定为极限荷载。（2）对于s-lgt曲线来讲，要取尾部出现下弯曲明显的上一级的荷载定为极限荷载。（3）对于缓变型Q-s曲线来讲，要取s=40mm-60mm对应的荷载，但是对于大直径桩来讲，要取s=0．03D-0．06D（D为直径）所对应的荷载。依照上面的方法对上述10根试桩的Q-s，s-lgt与s-lgQ进行分析，如表2所示。

从以上的数据可以看出：在分别进行5组的后注浆法钻孔灌注桩静载荷试验与钻孔灌注桩静载荷试验中桩长分别为9.2m-24.0m与24.6-34.8m。桩径都为800mm，最大加载量分别为8800与9000kPa。计算得出对应桩顶最大沉降量的平均值为11.2mm与24.0mm。可以看出以上两工程选用的场地地层情况相近，最大加载量相近，但是计算得出的静载荷试验后桩顶最大沉降量的平均值差别较大。这主要是因为所采用的工艺方式是不同的。不难看出两种类型的试桩工艺对比可见，后注浆钻孔灌注桩要比钻孔灌注桩沉降变形的数值小。

6结束语

后注浆技术不仅仅保留下了先前钻孔注浆桩的优势，还弥补了先前的钻孔注浆桩的不足。因其后注浆法所用的设备构造简单，施工便易，可靠性较高且能够广泛使用。后注浆技术在我国某些地区有着十分巨大的发展前景。在合适的工程地质在，要尽可能的采用后注浆技术，其一可以节省工程造价。其二，为日后此项技术的完善提供更多的宝贵资料。

参考文献

[1]王智.钻孔灌注桩后注浆技术应用［J］.厦门科技，2006（6）:32-34．

[2]陈威.钻孔灌注桩后压浆技术在工程中的应用[J].福建建材，2011（9）：61-62.

[3]高明赞.钻孔灌注桩桩底注浆技术的研究与应用进展[J].宁波工程学院学报，2010，22（2）：63-67.

[4]何景愈.大直径后注浆桩尺寸效应、受力性状及残余研究[D].浙江：浙江大学，2012.

[5]蒋海涛，李宏，周娟英等.桩端压力注浆桩的应用实例[J].水泥工程，2013（1）：36-37，63.

[6]马锐.钻孔灌注桩后注浆技术及应用[J].山西建筑，2012（18）：88-90.

[7]李仲玉.钻孔灌注桩施工中各种钻孔方法的优缺点[J].科技信息，2011（10）：I0310.