阿衰online全集:灌注桩后压浆技术

浅谈灌注桩后压浆技术

摘 要：灌注桩后压浆技术是压浆技术与灌注桩技术的有机结合，要点是在桩身砼达到预定强度后，用注浆泵将水泥浆通过预置于桩身中的管路压入桩周或桩端土层中，利用浆液对桩端土层及桩周土进行压密固结、渗透、填充，使之形成高强度新土层及局部扩颈，提高桩端桩侧阻力，以提高桩的承载力、减少桩顶沉降量。

关键词： 灌注桩；后压浆；技术

1．概述

灌注桩后压浆技术是压浆技术与灌注桩技术的有机结合，其主要有桩端后压浆和桩周后压浆两种。所谓后压浆，就是在桩身砼达到预定强度后，用压浆泵将水泥浆通过预置于桩身中的压浆管压入桩周或桩端土层中，利用浆液对桩端土层及桩周土进行压密固结、渗透、填充，使之形成高强度新土层及局部扩颈，提高桩端桩侧阻力，以提高桩的承载力、减少桩顶沉降量。

1.1后压浆提高单桩承载力机理分析

(1) 桩端压浆提高单桩承载力机理分析

无论采用何种成孔工艺，都或多或少存在孔底沉渣，孔底沉渣是影响灌注桩承载力的重要因素之一。在首灌砼时，由于导管长而细，落差大，首灌砼因离析在桩底处产生“虚尖”，桩端砼强度低，也影响单桩承载力。因此，在桩端高压注浆时，浆液渗透到疏松的桩端虚尖及沉渣中，结合形成强度较高的砼，随着注浆量的增加，水泥浆液一方面不断向由于受泥浆浸泡而松软的桩端持力层中渗透，在桩端形成“梨形体”，增加了桩端的承压面积，相当于对钻孔桩进行扩底。当“梨形体”不断增大时，渗透能力受到周围致密土层的限制，使压力不断升高，对桩端土层进行挤压、密实、充填、固结，提高了桩端土体的承载力，从而提高了单桩承载力。

(2)桩侧压浆提高单桩承载力机理分析

由于钻孔灌注桩大多在疏松土层中钻进，孔壁完整性差，阻碍桩身砼与桩周土的粘聚力的发挥，大大降低了桩侧摩阻力。其次，桩身砼固结后也会发生体积收缩，使桩身砼与孔壁之间产生间隙，减小侧摩阻力，降低单桩承载力。当水泥浆液沿桩壁向上及向下渗透时，浆液充填桩侧砼与周围土体间隙，提高粘结力，当浆液压力大于桩周土体孔隙水压力时，浆液则横向向桩周土体中渗透，一方面可以挤压密实松软的桩壁土，提高了桩侧土体强度，改善了土的物理力学性能；另一方面浆液渗透到桩侧壁土体中与桩侧土体相结合，相当于增大了桩径，从而提高了单桩的承载力。

1.2 后压浆技术主要特点

该技术有如下主要特点：

（1）后压浆装置构造简单、安装方便、成本较低、可靠性高、适用于钻、挖、冲孔灌注桩。后压浆装置中的钢导管可与超声检测结合，压浆后可取代等强度截面钢筋。

（2）压浆可于成桩后一定时间内实施，不与成桩作业交叉，不破坏混凝土保 护层。

（3）在优化工艺参数的条件下，可使单桩承载力提高30%～80%，沉降减少30%左右，可大幅度减少工程造价。

1.3 适用范围

灌注桩后压浆技术可适用于高层、超高层、大跨度建筑物和重型构筑物的桩基础，以及地震设防区、其它动荷载、要求较好的抵抗水平向荷载的桩基础。一般适用于桩端持力层在砾石层、砂层、亚粘土、粉质粘土、强风化岩层的桩基，沉降效果较好，也可用于中风化岩层，以解决桩底的沉渣和岩层破碎带的不利影响，但在淤泥质粘土中不宜采用。该技术中桩的成孔条件几乎不受限制，既能用于在水位以上干作业成孔成桩，也能用于在地下水下成孔成桩，只要在成桩前先预埋注浆管和排淤管，均可在成桩后进行压力注浆。

1.4 压浆参数的确定

压浆参数主要包括压浆水灰比、压浆量以及注浆压力，由于地质条件的不同，不同工程应采用不同的参数。《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63—2007）和《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）中均对桩基础后压浆技术作了相关规定。

(1) 水灰比　水灰比一般不宜过大和过小，过大会造成压浆困难，过小会使水泥浆在压力作用下形成离析，应根据土的饱和度和渗透性确定。对于饱和土宜为0.5~0.7，对于非饱和土宜为0.7~0.9（松散碎石土、砂砾宜为0.5~0.6）；低水灰比浆液宜掺加减水剂；地下水流动时，应掺入速凝剂。

(2) 压浆量　压浆量是指单桩压浆的水泥用量，它是控制后压浆施工是否完成的主要参数。

压浆量计算     Q = V n

式中：Q ———理论灌浆量，m³；

V ———设计灌浆体积，m³ ；

n ———充填孔隙率。

根据Maag(1938) 的球形扩散理论简化计算模式：

式中：r₁ ———浆液扩散半径，cm；

k ———砂土、碎石粪土的渗透系数，cm/ s ；

h ———灌浆压力，厘米水头，cm；

r ———灌浆管半径，cm；

t ———灌浆时间，按稳定时间计算，s ；

β———浆液粘度与水粘度比。

特定的场地下，液浆扩散半径是灌浆时间及压力的函数，理论上假设压浆加固体为一直径为d 的球形体，故: V = 2πd²/ 6 。对于待定厚度的土层: V = 2πd² h ，d 为扩散半径。

(3) 注浆压力　一般来说什么时候结束一根灌注桩的压浆，应该根据事先设定的压浆量来控制，但同时也要控制压浆的压力值。在达不到预先设定的压浆量，但达到一定的压力时就要停止压浆，压浆的压力过大，一方面会造成水泥浆的离析；另一方面，压力过大可能扰动桩周土，也有可能使得桩体上浮。注浆在桩身混凝土强度达到75 %后进行为宜，以避免压浆对桩身的破坏。桩端压浆终止压力，根据土层性质、压浆点深度确定。对于风化岩，非饱和粘性土、粉土，宜为5MPa~10MPa；对于饱和土宜为1.5MPa~6MPa；软土取低值，密实土取高值。

2．后压浆施工工艺
2.1 后压浆施工工艺流程见图1

2.2 后压浆施工要点

 (1) 桩端压浆管的布置　钢筋笼制作完成后，沿圆周方向均匀布置3根压浆管（我合同段采用声测管），随钢筋笼下放，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，在下放钢筋笼前装上特制单向压浆阀，下放时不得摩擦孔壁以免单向压浆阀橡皮管破裂造成压浆孔的堵塞。

 (2) 桩侧压浆管的布置  按照设计要求的注浆地层深度，将桩侧压浆管绑在钢筋笼螺旋筋内侧，压浆管之间采用丝扣连接，连接时丝扣处需用防水胶带缠绕。桩侧压浆管底部通过三通与一段高压PVC塑料管相连，PVC塑料管沿钢筋笼主筋转一圈，其上等间距地钻一排孔眼，包好条带状橡皮内胎作好标记，使孔眼开口朝桩周外侧。

(3) 压浆桩位的选择　根据以往工程实践经验，水泥浆在工作压力作用下影响面积较大。为防止压浆时水泥浆液从临近薄弱地点冒出，压浆的桩应在混凝土灌注完成7-10天后，并且该桩周围至少8m 范围内没有钻机钻孔作业，该范围内的桩混凝土灌注完成也应在3天以上。

(4) 压浆施工顺序　压浆时最好采用整个承台群桩一次性压浆，压浆先施工周圈桩位再施工中间桩；同一根桩先上侧面→下侧面→底端面的顺序进行。压浆时应做好施工记录，记录的内容应包括施工时间、压浆开始及结束时间、压浆数量以及出现的异常情况和处理的措施等。

2.3 压浆施工中注意事项

(1) 压浆管连接时要保证其密封性，灌注砼前压浆管灌满水，管口堵严，防止砼进入管中造成堵塞。压浆管高出桩顶50cm为宜，且施工过程中应采取措施加强对压浆管的保护。

(2) 压浆时当压力达到10MPa以上仍然打不开压浆阀，说明压浆阀已经损坏，不要强行增加压力，可在另一根管中补足压浆数量。

(3) 压浆时最好采用整个承台群桩一次性压浆，压浆先施工周圈桩形成一个封闭圈，再施工中间，能保证中间桩位的压浆质量，若出现个别桩压浆量达不到设计要求，可视情况加大临近桩的压浆量作为补充。

(4) 浆液应进行多次过滤，防止压浆过程中堵塞压浆管，压浆泵及压浆管路使用完毕或停用三小时以上，应及时清洗以防堵塞。压浆泵应由专人操作，并做好施工记录。

(5)  压浆完毕后应立即将压浆管拧上堵头，以防回浆，影响压浆效果。

3．结语

后压浆技术能明显改善桩端和桩周土持力层条件，提高桩的端承载力和桩侧摩擦阻力，改善桩荷载传递性能，减少沉降。还可以消除灌注桩因施工质量、成孔深度等因素影响，使桩的综合承载力得到大幅度提高。由于承载力的提高还可以适当的减少桩的长度，从而降低工程造价、节约建设资金，缩短工程工期，在具备条件的工程中推广后压浆施工工艺有着重要的意义和广阔的前景。

参考文献

［1］张忠苗  灌注桩后注浆技术及工程应用. 建筑工业出版社，2009

［2］石晓红  灌注桩后压浆技术及应用  山西建筑，2004

［3］《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63—2007）

［4］《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）