钻孔灌注桩端后压浆技术在桩基工程中的应用

钻孔灌注桩端后压浆技术在桩基工程中的应用

钻孔灌注桩端后压浆技术是一项正大力推广应用的建筑施工新技术，本文结合工程实例，详细分析阐述了钻孔灌注桩承载力和桩端后压浆施工技术及质量控制措施。

标签钻孔灌注桩；后压浆；单桩竖向承载力

钻孔灌注桩后压浆技术即是针对传统工艺所存在的缺陷而发展起来的一种施工工艺，它是指钻孔成桩后，利用预埋在桩身的注浆管，通过地面压力系统，将以水泥为主剂的固化液（如纯水泥浆、加外加剂及掺合料的水泥浆、超细水泥浆、化学浆液等），经桩端注浆装置均匀地注入桩端地层。根据浆液性状、土层特性和注浆参数等不同，压力浆液对桩端土层、桩端沉渣及极端附近的桩周土体起到渗透、填充、置换、劈裂、压密及团结等不同作用，通过改变土体的物理力学性能及桩土间边界条件，从而提高桩的承载力以及减少桩基的沉降量。因此，对其在实践中的应用及效果进行科学基础上的分析研究有极强的现实意义。

1 工程概况

济南高新经济开发区某高校教学综合楼工程，总建筑面积28 280.45㎡，建筑物为地上10层，地下1层，基础为钢筋混凝土钻孔灌注桩基础。该工程的钻孔灌注桩直径为0.7m，设计桩长10.24～12.40 m，极限承载力分别为23 00kN和5 600kN，桩身混凝土强度等级为C30。本工程场地范围内地层由第四纪杂填土，粘性土，粗砂，碎石土和强风化泥岩组成。

2 钻孔灌注桩试桩承载力分析

按照先施工试桩再确定大面积桩基方案的原则，第一次做了2根试桩，桩长按设计桩长分别取IO.48 m和12.40m。.

竖向静载试验采用反力系统为锚桩与配重联合法，加载方式采用慢速维持荷载法。对2根桩进行了竖向静载试验，具体标准按《建筑桩基技术规范》（JGJ106-1994）及《建筑桩基检测技术标准》（JGJ106-2003）进行，具体分析如下：

（1）S1桩端作用于碎石层上，人碎石1m，桩长10.48m。静载荷试验第一级荷载为700 kN，加载级差为700 kN，Q-S曲线为陡变型，历时23 h，桩顶累积沉降已达79.39mm，超过60 mm，已破坏，最大加载量为2 800 kN，取极限荷载为2 100 kN。

（2）S2桩端作用于强风化泥岩上，人强风化泥岩1m，桩长12.40 m。试验第一级荷载为1200 kN，加载级差为600 kN，Q-S曲线为缓变型，历时37.5 h，桩顶累积沉降已达70.84 mm，超过60 mm，已破坏，最大加载量6 000kN，取极

限荷载为5 400 kN。

试桩结果发现单桩竖向极限承载力均不满足设计要求2 300 kN和5 600 kN，究其原因，主要是因为沉降量过大，桩端阻力未得到充分发挥。经研究，决定采用钻孔灌注桩后压浆技术来提高桩基的承载力，减小沉降量，再通过第二次试桩加以验证。

3 灌注桩樁端桩侧后压浆施工技术

3.1 后压浆施工工艺

工艺流程：方案设计→（注浆参数）钻孔→下钢筋笼→埋设注浆管→（清孔）浇注混凝土→（经过7～24 h）清水劈裂注浆→（经过7～25 d龄期）初注浆→（监测上抬及泛浆）观测注浆压力、注浆量→记录最大压力最终注浆量→成桩

3.1.1 压浆管的制作

在制作钢筋笼的同时制作压浆管。压浆管采用直径为25 mm的黑铁管制作，接头采用丝扣连接，两端采用丝堵封严。压浆管长度比钢筋笼长度多出55 cm，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。压浆管在最下部20 cm制作成压浆喷头（俗称花管），在该部分采用钻头均匀钻出4排（每排4个）、间距3 cm、直径3 mm的压浆孔作为压浆喷头；用图钉将压浆孔堵严，外面套上同直径的自行车内胎并在两端用胶带封严，这样压浆喷头就形成了一个简易的单向装置：当注浆时压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碎石层中，而混凝土灌注时该装置又保证混凝土浆不会将压浆管堵塞。

3.1.2 压浆管的布置

将两根压浆管对称绑在钢筋笼外侧。成孔后清孔、提钻、下钢筋笼，在钢筋笼吊装安放过程中要注意对压浆管的保护，钢筋笼不得扭曲，以免造成压浆管在丝扣连接处松动，喷头部分应加混凝土垫块保护，不得摩擦孔壁以兔车胎破裂造成压浆孔的堵塞。按照规范要求灌注混凝土。

3.2 施工中的注意事项

3.2.1 及时进行注浆管的“劈裂”

桩体混凝土浇筑后，在7-24 h内应用清水对注浆管进行“劈裂” 和清洗，这样可以将注浆管头部周围的混凝土与土体的混合物及时劈通，保证注浆通畅。本次40#试桩的一根注浆管埋深不够，导致注浆头部被混凝土覆盖，无法劈通。

3.2.2 控制好浆液的浓度

在注浆过程中，浆液受到注浆压力与灌浆阻力的共同作用，悬浮在浆液中的水泥颗粒不断沉积在管壁上，导致管道系统的摩擦力不断加大，流通截面逐渐缩小，直到完全堵塞。浓度过大是导致堵塞的主要原因。因此要控制好浆液的浓度，宜先压稀浆后压浓浆。

4 施工效果分析对比

4.1 注浆桩的承载力分析

（1）S3桩端作用于碎石层上，人碎石lm，桩长10.24m，压浆量为1.25 t，平均压浆力为0.8 MPa。试验第一级荷载为1400 kN，加载级差为700 kN，Q-S 曲线为缓变型，历时65 h，桩顶累积沉降已达60.15 mm，超过60 mm，已破坏，最大加载量为6 300 kN，取极限荷载为5 600 kN。

（2）S4桩端作用于强风化泥岩上，人强风化泥岩1m，桩长11.02 m，压浆量为1.75t，平均压浆力为0.6MPa。试验第一级荷载为1400 kN，加载级差为700 kN，Q-S曲线为缓变型，历时44 h，桩顶累积沉降已达62.06 mm，超过60 mm，已破坏，最大加载量为7 700 kN，取极限荷载为7000 kN。

4.2 试验结果对比

同一持力层上注浆桩与未注浆桩的承载力对比，碎石层上注浆桩的极限承载力为5 600 kN，未注浆桩的极限承载力为2 100 kN，5600/2100=2.57，注浆后承载力提高了157%，而且破坏时间大幅度提升，前者是后者的2.83倍，后压浆对提高桩基承载力效果相当明显。强风化泥岩上注浆桩的极限承载力为7 000 kN，未注浆桩的极限承载力为5 400 kN，7000/5400=1.30，注浆后承载力提高了30%，破坏时间前者是后者的1.2倍，注浆效果比较明显。

4.3 经济效益分析

采用后压浆技术后，与普通混凝土灌注桩相比，桩基工程量、造价节约幅度可达30～50%。该次试桩碎石土上压浆桩的承载力增幅达157%，强风化泥岩上桩的承载力增幅为30%，可通过优化设计，相应地桩基M程量可减少25～65%，本工程采用后压浆的灌注桩比未采用设计前均响应减少桩长0.8～2.15 m，节约了大笔工程资金，而且施工工期大大缩短。

5 结语

综上所述，在碎石层上及强风化泥岩上进行桩底后压浆，能显著增强桩土的整体性能，改变了相互作用的特性，桩的承载力明显提高，提高幅度为30-157%，在碎石层上注浆比在强风化岩上压浆效果显著。桩底桩侧后压浆能胶结固化桩底沉渣、桩周土体，消除了降低普通钻孔灌注桩承载力的诸多因素，改善了桩的承载性能。