大直径扩底桩后注浆在工程中的应用

楼希龙

【摘 要】结合工程实例,介绍了大直径扩底桩后注浆在工程加固中的施工工艺及应用效果,分析了后注浆提高桩底承载力的机理. 【期刊名称】《建材技术与应用》 【年(卷),期】2003(000)002 【总页数】3页(P52-) 【关键词】扩底桩;后注浆;加固 【作 者】楼希龙

【作者单位】浙江省金华市建筑设计院,浙江,金华,321000 【正文语种】中 文 【中图分类】TU74 引言

随着高层和超高层建筑物的大量兴建，大直径灌注桩因其具有承载力高、无挤土、无振动、能贴近已有的建筑物施工、适应性强等优点，已在桩基工程中得到了广泛应用。在大直径灌注桩的应用中，有两个方面的问题值得关注。一是桩底沉渣、桩端及持力层存在相对软弱夹层、桩身离析和断桩等桩身质量问题，大大降低了其单桩承载力，严重困扰其使用。如何有效地处理此类事故桩，提高单桩承载力，对桩基工程具有重大意义；二是当不改变灌注桩的有关参数时，如何在设计和施工中大

幅度地提高单桩承载力，从而达到减少投入、缩短工期的目的。本文主要介绍了大直径扩底桩后注浆在工程中的实际应用。 1 工程概况

某工程地层最大埋深-11.5 m，采用框筒结构，框架柱网一般为7.5 m×7.5 m，基础采用人工成孔的大直径扩底桩基础，其持力层为卵石层。卵石层呈中密—密实状，主要成分为石英砂岩及灰岩，粒径在3～11 cm之间，呈圆形及亚圆形，卵石含量在70 %左右，颗粒间多被砂类土及黏性土充填，局部有钙质胶结。该层卵石中存在有粉质黏土、卵石混土及土混卵石等相对较软弱的夹层，均匀性相对较差，属不均匀地基。

该工程采用人工成孔大直径扩底桩基础，根据现场地质情况及设计要求，浅层后压浆的桩共计180根，桩身直径为Φ 1.00 m～Φ 1.20 m，扩底直径为Φ 1.60 m～Φ 2.90 m；桩身穿过黄土状粉土、粉质黏土及中、细砂层，桩端置入强度较高的卵石层中，桩的竖向承载力主要由桩端承力提供。 2 后注浆原因

该工程采用以卵石层为持力层的大直径扩底桩基础，由于地下水埋深较浅，桩端处于地下水位以下3～4 m，受场地及城市排水系统的，难以进行大面积降水，只能在桩孔内边降水边施工。基桩施工地下水抽排时，开挖后应力已松弛的桩底卵石层中充填的细砂颗粒随着水流排出，扰动了卵石层，降低了其密实度；同时，桩底沉渣难以清除，降低了桩端阻力。因此，对此部分扩底桩基只有通过桩后压力注浆，使水泥浆经渗入、充填及挤密等过程，填充于卵石之间的空隙，恢复由于被扰动而降低的强度，同时依靠水泥浆固结不易清除的桩底沉渣，以增加桩底卵石层的均匀性，从而最终提高桩端承载力。 3 桩端后注浆提高桩端承载力的机理 3.1 改善了持力层条件，提高了桩的端承力

在大直径灌注桩成孔过程中，对桩周土的扰动降低了桩端土体条件，水泡软化作用又进一步加剧了其强度的降低。而桩端注浆通过渗透、劈裂和挤密作用，使桩端持力层在一定范围内形成浆液和土的结石体，可改善持力层的物理力学性能，从而恢复和提高了持力层的土体强度。 3.2 大幅度提高了桩侧摩阻力

桩端注浆在压力作用下，浆液从桩端沿桩侧向上，通过渗透、劈裂、充填、挤密和胶结作用，对桩周泥皮进行置换和空隙充填，在桩周形成脉状结石体，如同树根植入土中，从而使桩侧摩阻力大幅度提高。 3.3 改善了持力层的受力状态和荷载传递性能

桩端注浆通过渗透、劈裂、挤密和胶结作用形成桩端扩大头，增大了桩端的受力面积，同时注浆对持力层的加固又改善了其受力状态。 4 注浆施工工艺流程及操作要点 4.1 施工工艺流程

注浆施工的工艺流程为：注浆管、注浆室制作→桩成孔→地基验槽、埋置注浆室→钢筋笼吊装→安装注浆管并固定→加防撞、防渗混凝土预制块→灌注桩身混凝土→水泥浆配置→注浆。

对于采用桩底干砖混凝土封底的桩，可不加防撞、防渗混凝土预制块，但应确保不损坏注浆室。

4.2 注浆管、注浆室的制作和安放

本工程采用双管预埋注浆，注浆管采用两根DN25普通焊接钢管，注浆管顶部与桩顶竖筋相齐，底部与注浆室相接。注浆管中间靠丝扣连接，在制作和运输过程中，上端用丝堵保护，下部用尼龙袋等材料缠绕保护。

注浆室采用两根长为1.5 m的竖管，底部0.5 m范围内，钻若干个Φ 6 mm～Φ 8 mm的小孔，小孔内放置专用材料，管外用胶带或编织麻布等材料进行包裹，

使其具有单向阀的作用。

将注浆室底部0.5 m置入桩底卵石层中。进行基桩持力层检验时，在桩底中心两侧对称定出注浆室竖管位置，两管间距在0.7～1.0 m之间。在确定的位置处，先将特制的双管成孔设备砸入卵石中0.5 m，然后拔出内管，装入注浆室竖管，最后拔出外管，并将注浆室竖管四周用碎石填牢。

注浆室埋设的好坏是注浆能否成功的关键。在浇注桩身混凝土的过程中，应确保注浆管中不进入水泥砂浆，同时为防止在浇注混凝土时，因瞬间冲击造成的注浆室四周堵塞，对于采用水下浇注桩身混凝土的桩，在灌注混凝土的导管或串筒下加1～2块0.6 m×0.6 m×0.1 m的混凝土预制块，此项工作由专人负责监督实施并与基桩施工人员密切配合，在上提潜水泵及钢筋笼吊放入孔时，严防将注浆室竖管碰坏。 4.3 开始注浆的时间

基桩混凝土浇注与注浆应有一定的间隔时间。若注浆过早，会因桩身混凝土强度过低而破坏桩身，因此，以成桩混凝土强度达到60 %左右时注浆为宜。 4.4 注浆设备

根据本工程的岩土工程条件，施工中采用2～3台工作压力高达6～7 MPa、性能稳定、操作方便的BW型系列注浆机，以满足冲孔及注浆压力的需要。同时在每台注浆泵处配置2台搅拌桶，搅拌桶容积≮0.5 m3。将注浆泵、搅拌桶安放在固定位置，采用长度≮30 m的高压注浆管进行注浆操作，以发挥注浆管移动方便的特点，提高工作效率。 4.5 压力冲孔、开塞

实施压力注浆前，先进行压水试验，通过压水试验检查注浆管的埋设质量，查清持力层的可灌性，压水试验以压水时间和压水量进行控制，压水时间为3～5 min，压水量控制在0.5～2.0 m3。通过注入清水，打开注浆“通道”，开塞压力控制在0.5～4 MPa。

4.6 注浆量

注浆的目的主要是填充持力层(卵石)中的空隙，以确保端承力满足设计要求，卵石层的密实度、受扰动的程度、桩径及桩间距的大小等因素将直接影响桩的注浆量。根据本工程卵石层为中密至密实的特点，考虑空隙率为25 %～40 %，稳定桩的水泥注入量为0.4～1.5 t。具体的注浆量根据最初两根桩的试注情况而定。 4.7 注浆材料及注浆控制

注浆材料采用素水泥浆，水泥采用P·O 32.5水泥。浆液浓度控制的原则是：依据压水试验情况选择初注浓度，先稀浆，随后渐浓。根据本场地卵石层的密实度特点，工程采用的水灰比W/C=0.7～2.0。注浆的终止标准以注浆量为主，并参考注浆压力的大小。本工程注浆过程的注浆压力控制在0.5～2.0 MPa之间，具体每根桩的情况视桩底验槽及最初两根桩试注浆的情况而定。当桩端下软弱夹层较厚时，可视具体情况加大注浆压力，确定注浆终止压力为2 MPa。 4.8 注浆顺序

由于桩间距相对较小，为减小注浆时的相互影响，避免因水泥浆渗透堵塞相邻的注浆管以及在相邻桩开挖抽水时水泥浆随水流走，原则上应根据桩间距的大小将每幢楼划分为若干个区域，每区分片集中开挖，集中注浆。 4.9 注浆记录

注浆过程中，对于每根桩均应进行注浆记录。其主要内容有：桩号、桩径、成桩时间、压水时间、压水压力、压水量、注浆开始时间、注浆压力、终止压力、水灰比、注浆量、注浆终止时间等。 5 注浆加固效果

本工程框架单根轴力设计值主楼部分为16 000～18 000 kN，裙楼部分为3 000～9 000 kN。该场地进行静载试验桩3根，桩径Φ 1.2 m，扩底直径分别为Φ 2.42 m、Φ 2.35 m、Φ 2.30 m，静载试验的极限承载力分别为28 420 kN，

30 000 kN，30 000 kN，高应变动力检测极限承载力分别为28 851 kN，31 988 kN，31 639kN。试验结果表明，该工程采用后注浆桩加固的效果良好。 参考文献：

[1] 牛志荣，李宏，穆建春，等.复合地基处理及其工程实例[M]. 北京：中国建材工业出版社，2000.65-76.