灌注桩后注浆的施工与优缺点

【摘要】上海赵家沟航道整治工程5标位于上海市浦东新区高东镇，该工程驳岸长2000多米，其中灌注桩1800多根。泥浆护壁灌注桩为驳岸基础的主导桩型，然而由于存在桩底沉渣和桩侧泥皮的固有缺陷，影响桩承载力的发挥和质量的稳定性。为了解决这一问题，工程运用了桩底、桩侧后注浆的技术。

    【关键词】：灌注桩后注浆；特点；工艺原理；优缺点

【 Abstract 】 : Shanghai zhao home ditch waterway regulation project 5 standard located in Shanghai Pudong new area GaoDong town, the project of Suzhou. Luzhi is more than 2000 meters long, of which more than 1800 root pile. Slurry supporting filling pile foundation for the leading Suzhou.Luzhi pile type, however, because existence pile bottom settlings and piles of mud skin inherent defect, the influence of the pile bearing capacity play and the stability of quality. In order to solve this problem, the operation of the project pile bottom, the pile of grouting technology Lientang.

【 key words 】 :after grouting pile; characteristics; process principle; advantages and disadvantages

    中图分类号：U443.15+4文献标识码：A文章编号：

    上海赵家沟航道整治工程5标位于上海市浦东新区高东镇，是一条浦东新区内河的主航道，全长1.6公里，通过综合整治，达到三级航道标准，起到改善上海市内河航道状况及总体水平形象和美化城市周围的景观与生态环境。工程由航道浚深拓宽工程、护岸工程（含基槽支护）、航道扫床与清障工程、停泊区码头、防汛道路工程、排水工程、集水井工程、拆除工程、支流桥工程。该工程驳岸长2000多米，其中灌注桩1800多根。

    泥浆护壁灌注桩为驳岸基础的主导桩型，然而由于存在桩底沉渣和桩侧泥皮的固有缺陷，影响桩承载力的发挥和质量的稳定性。为了解决这一问题，工程运用了桩底、桩侧后注浆的技术，该技术的原理是在钢筋笼底部和侧面预设注浆装置，成桩后20d～30d内实施后注浆，因此桩底沉渣和桩侧泥皮得到加固，并加固了桩底和桩侧一定范围的土体，从而大幅度提高桩的承载力，减小沉降。

1 概念及特点

    灌注桩具有施工简单、对地层适应性强和造价经济等特点，自上世纪80年代开始，被广泛应用于全国各地，特别是大型的水利工程、高层建筑、道路桥梁工程等基础中；但灌注桩存在着孔壁易坍塌、桩侧有泥皮、桩底沉渣难处理等缺陷。因此，如何提高灌注桩的侧阻力和端阻力，提高灌注桩的单桩承载力，已经成为工程中急需解决的问题。近些年来，国内的灌注桩后注浆法较好的解决了这一问题。

    灌注桩后注浆法技术是指桩身混凝土达到预定强度后，通过预置于桩底和桩侧中的压浆管道，用高压泵将特殊配置的水泥浆压入桩周或桩端土层中，使桩底沉渣及桩周土间的泥皮隐患得到有效的加固或压密，从而提高灌注桩的单桩承载力。

    应用灌注桩后注浆工艺是为了固化灌注桩的沉渣和泥皮，加固桩底和桩侧一定范围的土体，从而大幅度提高桩的承载力和质量稳定性。后注浆分为桩底后注浆和桩底、桩侧复式后注浆。

    后注浆工艺是灌注桩施工的一种辅助工艺。在成桩前将后注浆内导管和管阀与钢筋装配成整体预设于桩孔中，灌注混凝土成桩，成桩后一定时间内实施后注浆。

2 适用范围

    灌注桩后注浆法使用范围主要是桩底及桩侧，后注浆技术对持力层为卵砾石层最为有效，注浆后比注浆前单桩竖向极限承载力可提高约30%，粉砂土持力层亦有效，黏土持力层主要对沉渣和泥皮固结有效，也能对桩群的变形起到一定的控制作用。

3 工艺原理及施工要点

3.1后注浆加固机理

    在灌注桩施工中将管道沿桩钢筋笼外壁预埋，桩混凝土达到预定强度后，将水泥浆通过管道由高压泵作用压入桩底及桩侧的土层孔隙中，使得原本松散的沉渣、碎石、土粒结成一个高强度的结合体。水泥浆在高压泵作用下由桩底及桩侧在土层的孔隙里向四周扩散，对于单桩区域，向四周扩散相当于增加了端部的直径，向下扩散相当于增加了桩长；群桩区域所有的水泥浆连成一片，使得土层成为一个整体，从而使得原来不满足要求的土层满足结构的承载力要求。在灌注桩施工过程中，无论如何清孔，孔底都会留有或多或少的沉渣；在初灌时，混凝土从细长的导管落下，因落差太大造成桩底部位的混凝土离析形成“虚尖”；孔壁的泥皮阻碍了桩身与桩周土的结合，降低了摩擦系数，以上几点都影响到灌注桩的桩底承载力和桩侧壁摩阻力。水泥浆压入桩底后首先和沉渣、离析的“虚尖”、“干碴石”相结合，增强该部分的密实程度，提高了承载力；水泥浆沿着桩身和土层的结合层上返，消除了泥皮，提高了桩侧摩阻力，同时水泥浆横向渗透到桩侧土层中也起到了加大桩径的作用。以上几点均对提高灌注桩的单桩承载力起到不可忽视的作用。

3.2压水试验

    成桩后至注浆实施前，应先通过压水试验来认识桩底桩侧的可灌性，探明并疏通注浆管道，检查管道是否通气等，提高桩底桩侧的可灌性。

3.3最佳注浆时间

    注浆施工宜在成桩后1周到3周内进行。注浆过早，会导致因桩侧阻力溢出地面；注浆过晚，肯能难以形成混凝土注浆通道，导致水泥浆向流失，从而使桩中心形成低强度区。

3.4注浆压力

    注浆压力与地质的渗透性、水泥浆浓度有关。当桩底桩侧的可灌性好时，注浆压力就低；当桩底桩侧的可灌性较差时，注浆压力就高。由于注浆的扩散半径与注浆压力的大小密切相关，因此在注浆时一般采用“一次升压法”和“分级升压法”。“一次升压法”即当正常压力下注入速度缓慢时，可提高压力尽量使一些细小的裂隙不致在低压下提前被封堵，可较多的灌入一些水泥浆；“分级升压法”，即在正常压力下就很容易将水泥浆轻松的压入时，说明土层吸入量大，这时可改用低一级的压力进行注浆，当吸浆量逐渐减少时，再加一级压力，如此反复提升压力，直至达到规定的压力。

3.5注浆参数的设定

    注浆参数主要包括水灰比、注浆量以及闭盘压力，由于地质条件的不同，不同工程应采用不同的参数。在工程桩施工前，应该根据以往工程的实践情况，先设定参数，然后根据设定的参数，进行试桩的施工，试桩完成后达到设计的强度，进行桩的静载试验，最终确定试验参数。

（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，一般采用0.15～0.17 。

（2）注浆量 

    注浆量是指单桩压浆的水泥用量，它与土层的碎石含量以及桩间距有关，取决于土层的孔隙率。它是控制后压浆施工是否完成的主要参数。

（3）闭盘压力

    闭盘压力是指结束注浆的控制压力，一般来说什么时候结束一根灌注桩的注浆，应该根据事先设定的注浆量来控制，但同时也要控制注浆的压力值。在达不到预先设定的注浆量，但达到一定的压力时就要停止注浆，注浆的压力过大，一方面会造成水泥浆的离析，堵塞管道，另一方面，压力过大可能扰动土层，也有可能使得桩体上浮。一般闭盘的最大压力应该控制在3.5MPa 。

4 优缺点

4.1 优点

（1）保留了各种灌注桩的优点

（2）可大幅度提高桩的承载力，技术经济效益显著。

（3）采用桩端压力注浆工艺，可改变桩端虚土的组成结构，形成水泥扩大头，可解决普通灌注桩桩端虚土这一技术难题，对确保桩基工程质量有具体重要的意义。

（4）适应性广。

（5）压力注浆时可测试注浆量、注浆压力和桩顶上抬量等参数，进行注浆材料的质量管理。

（6）施工方法灵活，注浆设备简单，便于普及推广。

4.2 缺点

（1）须精心施工，否则会造成注浆管被堵、注浆管被包裹、地面冒浆和地下窜浆等现象。

（2）需注意采用相适应的灌注桩的成孔和成桩工艺，确保施工质量，否则将影响桩端压力注浆工艺的效果。

（3）压力注浆必须在桩身混凝土强度达到一定值后方可进行，故延长了施工周期。

5质量要求与检验

5.1桩底和桩侧的注浆量应达到设计规定的标准值。

5.2桩底和桩侧的压浆量不少于设计标准的60%，高压泵压力达到3.5MPa时可视为合格，结束注浆工作。

5.3后注浆的施工操作及质量标准应执行中国建筑科技研究院企业标准Q/JY14-1999灌注桩后注浆技术规程。

5.4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，发现异常应采取相应处理措施。

5.5对于注浆量等施工主要参数达不到试桩的相应值时，应根据具体情况采取措施。

6 结 语

    综上所述，灌注桩后注浆技术不仅可以克服灌注桩自身的缺点，使桩底、桩侧土体得到加固，从而提高灌注桩垂直承载力及减小承载力离散性；其在提高承载力的同时，还可减少桩数、桩劲、桩长、缩短工期、节省投资，具有明显的经济效益和社会效益，但要注意的是，后注浆法其技术含量非常高，从形式上看似乎简单，但需要在施工中要工艺合理、措施得当、管理严格、精心施工，只有这样才能达到预期的效果。