后注浆灌注桩的应用

后注浆灌注桩的应用

摘要：通过对后注浆灌注桩力学机理的分析，阐明了后注浆灌注桩提高桩端持力

层承载力及桩侧土的侧摩阻力，改善桩身质量和桩的荷载传递性能，从而使桩基

综合承载力得到大幅度提高。

关键词：后注浆承载力桩基检测 1、前言

近几年，随着城市规模的飞速发展，高层建筑如雨后春笋般越来越多，在高层建筑地基基础的设计中，为了满足地基承载力的要求，灌注桩后注浆工法得到广泛采用。灌注桩后注浆工法，用于各类钻、挖、冲孔灌注桩及地下连续墙的沉渣（虚土）、泥皮和桩底、桩侧一定范围土体的加固。通过成桩后桩体内预埋设的高压注浆管或钻孔后埋设管，用一定的压力把水泥浆压入桩底、桩身或桩侧，在桩底形成扩大头，在桩身（侧）形成置换包裹体，并使水泥浆对桩侧泥皮、桩身和桩端的沉渣、桩周土层起到冲蚀、填充、置换、劈裂、压密和固结的作用，增加桩体与土体的侧摩阻力和端阻力，从而改善桩身质量，提高桩的承载力。

2、桩端高压注浆

当桩端持力层承载力无法满足设计要求，或存在过厚桩底沉渣时，往往采用桩端高压注浆处理。特别是当桩端持力层为破碎岩石、裂隙发育的风化岩石、卵石层或其他孔隙度高的地层时，高压注浆技术处理取得的效果尤为显著。采用正确的施工方法和工艺，准确的水泥浆浓度及压力控制，高压注浆工艺将使桩端承载力得到较大提高，同时大幅度减小桩的整体沉降量。

2.1桩端高压注浆的施工方法及力学机理

桩端高压注浆前，先做好准备工作。后注浆导管应采用钢管，并应与钢筋笼加劲绑扎固定或焊接，桩端后注浆导管及注浆阀数量宜根据桩径大小设置。在后注浆作业开始前，先进行注浆试验，优化并最终确定注浆参数。然后把配置好的水泥浆用高压泵将浆液注入桩端持力层处，浆液在一定的压力下，首先渗透到最疏松的桩端残渣和持力层岩土体间隙中，冲走沉渣，以水泥浆液充填，固结后形成了强度较高的混凝土。随着泥浆量和注浆压力的增加，桩端逐渐形成了梨形体扩大头，压密区范围也逐渐扩大，从而使得桩端土的应力路径和固结状态改变。

桩端高压注浆在提高桩端阻力的情况下，还同时提高桩侧摩阻力，一方面桩端后注浆使得桩进入持力层部分的侧阻力明显提高，而且在桩端后注浆过程中，浆液沿着桩壁泥皮向上渗透，充填桩周土体间隙，也加固了桩端部分的桩侧土。

2.2桩端后注浆工法提高单桩承载力的表现

a、水泥浆与桩端沉渣相结合形成了强度较高的混凝土，消除了桩端沉渣的影响。

b、水泥浆随着注浆压力的增加，使桩端混凝土的强度得到增加。

c、水泥浆不断向桩端持力层中的岩土体渗透、压密，提高了桩端岩土体的承载力，桩端形成类似扩大头或桩底效应，增加了桩端的承载面积，从而提高灌注桩桩端的承载力。

d、当水泥浆在压力作用下，沿着桩侧壁向上渗透、挤压，充填桩侧和桩周土体的间隙，提高桩端部位的桩侧摩阻力。

2.3桩端高压注浆实例

某24层商住楼工程，建筑场地位于鲁中山地向华北平原的过度地带。地层自上而下为杂填土、粉质粘土、圆砾、强风化砂岩、中风化砂岩，该商住楼设计基础埋深6.0m，以砾石为桩端持力层，有效桩长13m，单桩承载力极限值为2500kN，采用后注浆钻孔灌注桩工法，经桩基检测结果表明，单桩承载力均能满足设计要求，桩基沉降量也在规范允许范围之内，达到了良好的使用效果。

3.1桩侧高压注浆的方法及力学机理

当桩侧摩阻力较低，桩的承载力不能满足设计要求，在钻孔灌注桩施工过程中，通过预埋设管式单向阀与内管组成后注浆装置，在成桩8-10d后，通过后注浆装置，用一定的压力把水泥浆液压入到桩侧土层中。当浆液注入时，对桩侧泥皮进行破坏，对桩侧土体起到渗透和挤密作用，充填桩侧混凝土与桩侧周围土体的间隙。桩侧高压注浆可挤出在桩基成孔时，土体应力释放和受泥浆浸泡而松软的桩侧土，另一方面，浆液在后注浆过程中，随着泥浆量的增加，不断渗透到桩侧土体中，与桩侧土体相结合，提高了桩侧土体的强度，以及桩侧混凝土与桩侧土体间的粘结力，随着注浆压力的不断增加，注浆半径也不断扩大，相当于增加了桩径，提高了桩侧摩阻力，因而也就提高了单桩承载力。

3.2桩侧高压注浆实例

某住宅小区18层住宅楼工程，地处黄河下游冲洪积平原上，第四系覆盖层巨厚，以杂填土、粉土、粉质粘土为主组成，土层性质为中软场地土，地下水位较浅，在自然地坪下2.0m左右。设计基础采用钻孔灌注桩桩侧后注浆工法，桩径700mm，有效桩长20m，单桩承载力极限值3500kN。经桩基检测结果表明，承载力均能满足设计要求，桩基沉降也在规范允许范围之内，使用效果良好。

4、钻孔灌注桩后注浆工法注意事项

a、对于桩长超过15m，且承载力增幅要求较高的桩基，宜采用桩端桩侧复式注浆。

b、对于非通长配筋桩，下部应有不少于2根与注浆管等长的主筋组成的钢筋笼通底。

c、钢筋笼应沉放到底，不得悬吊，下笼受阻时，不得撞笼、墩笼、扭笼。

d、注浆阀应能承受1MPa以上净水压力，应具有逆止功能。

e、后注浆作业宜于成桩2d后开始，不宜迟于成桩30d。

f、在后注浆施工过程中，应经常对后注浆的各项工艺参数进行检查。

5、钻孔灌注桩后注浆工法存在的问题 a、钻孔灌注桩工法，在设计施工过程中，应充分考虑不同地层类型的特点，进一步总结施工方法和经验，避免在施工过程中，由于注浆管失败、注浆过程因冒浆而停注；

b、应考虑因地下水量过大，易冲走尚未凝固的水泥浆，造成高压注浆效果不佳。

c、因岩土工程条件千差万别，对于钻孔灌注桩后注浆的侧阻力及端阻力增加系数，应该合理取值，避免造成计算数据差异较大。建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）提供经验值如下表

后注浆侧阻力增强系数βsi、后注浆端阻力增强系数βp

土层

名称 淤泥

淤泥质土 粘性土

粉土 粉砂

细砂 中砂 粗砂

砾砂 砾石

卵石 全风化岩

强风化岩

βsi 1.2-1.3 1.4-1.8 1.6-2.0 1.7-2.1 2.0-2.5 2.4-3.0 1.4-1.8

βp —— 2.2-2.5 2.4-2.8 2.6-3.0 3.0-3.5 3.2-4.0 2.0-2.4

6、后注浆桩基工程质量检查和验收要求

后注浆施工完成后应提供水泥材质检验报告、压力表检定证书、试注浆记录设计工艺参数、后注浆作业记录、特殊情况处理记录等资料；在桩身混凝土强度达到要求的条件下，承载力检验应在注浆完成20d后进行。

7、结论与建议

钻孔灌注桩后注浆工法，由于充分考虑了原有桩基利用以及对桩身和桩底沉渣的置换优势，对提高桩端土的承载力以及桩侧土的摩阻力幅度较大，造价较低，时间较快，经济效益和工期效益非常明显，是一种比较有效并且经济的桩基础加固手段。广大工程技术人员应进一步搜集数据，总结经验，以期对该工法不断完善，取得更好的成果。

参考文献

中华人民共和国行业标准.建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）.北京：中国建筑工业出版社，2008