1、桩底后压浆技术在钻孔灌注桩中的应用及效果中交三航局三公司 郭彬摘 要： 文章阐述了影响钻孔灌注桩承载力的主要因素及桩底后压浆后可提高桩基承载力的机理、 施工工艺和质量控制要点。通过压浆前后试验测试结果对比，分析了桩底后压浆桩的承载特性，说明了桩底后压浆技术的有效性。关键词：钻孔灌注桩；桩底后压浆；施工方法；提高；承载力；经济效益随着我国工程建设的发展，钻孔灌注桩被广泛应用。由于常规灌注桩施工过程中不可避免地产生孔底沉渣和孔壁泥皮，降低了桩的承载力。为此，国内外把地基处理灌浆技术引用到桩基，采取对桩端实施压力注浆措施，即所谓的后压浆技术。钻孔灌注桩后压浆技术是成桩时在桩底预埋置注浆管路和注浆装置
2、，待桩身砼强度达到 50%75%后，通过注浆管路，利用高压注浆泵压注以水泥为主剂的浆液，对孔底沉渣和桩侧泥皮及桩底桩侧一定范围内的土体进行固化，从而消除传统灌注桩施工工艺所固有的缺陷，以达到大幅提高桩的承载力的一种科学先进的技术方法。1 机理分析1.1 影响钻孔桩单桩承载力的主要因素1.1.1 孔壁完整性差。1.1.2 孔壁泥皮阻碍桩身混凝土与桩周土体的粘结，起到润滑作用，降低了桩侧摩阻力。 1.1.3 施工中无论怎样二次清孔，孔底残渣仍是不可避免的。孔底残渣是影响单桩承载力的最重要的因素之一。1.1.4 混凝土初灌时，由于导管细而长、落差大，混凝土出现离析现象在桩底部形成“干渣石”、“虚尖”
3、，影响桩底混凝土强度。1.1.5 由于桩身混凝土的固结发生体积收缩，使桩身混凝土与孔壁间发生间隙，减少了桩侧摩阻力。1.2 加固机理由于采用了桩底压浆（二次压浆）工艺，钻孔灌注桩的性能有了很大的改善，现分析如下：1.2.1 改善了桩与桩底及桩周土体的咬合性能普通钻孔灌注桩钻孔取土的过程，也正是桩周及桩底土体应力释放的过程，这一施工工序降低了桩与土体的摩擦力和端承力，这也正是普通灌注桩承载力低的主要原因，而桩底压浆的钻孔灌注桩，利用桩身自重使桩身周边及桩底的土体得到预压，回到或接近它原有的应力状态，从而大大改善了桩与土体的咬合性能。1.2.2 较好地处理了桩底沉渣长期以来，普通钻孔灌注桩桩底沉渣
4、量较大（一般厚达 100500mm），且难以检测和处理，也正是之一原因制约了灌注桩的应用，而采用孔底压浆技术，能有效地清理孔底沉渣或对其进行机密加固处理（见下图 3、4）1.2.3 桩周泥皮及缝隙得到了处理由于采用泥浆护壁工艺，在桩与桩周土之间，不可避免地存在着一层泥皮并有缝隙（件下图 1）。这大大减小了桩与桩周土体的摩擦力。采用孔底压浆技术，浆液由桩底进入桩周缝隙，使桩周泥皮得到了预压处理，改变了桩与桩周土之间的摩擦系数，图高了桩的承载力。1.2.4 对持力层起到了加固作用桩底的压力注浆，浆液沿持力层的孔隙，由桩底向其周围辐射，取代原孔隙中的地下水（见下图 4），使桩基矗立在由浆液贯通而形成
5、一体的坚固持力盘上，从而起到了加固持力层的作用。 泥浆护壁 泥 浆 护 壁 成 孔时 的 桩 周 泥 皮 持 力 层 持 力 层 持 力 层桩 底 沉 渣持 力 层 桩 身 混 凝 土压 浆 管 桩 底 残 余 沉 渣桩 身 残 余 泥 皮 桩 身 混 凝 土 桩 身 混 凝 土注 浆 管 进 水 理 想 的 水 流 通 道 注 浆 管注 浆 管 浆 液 散 充 在持 力 层 中桩 周 泥 皮 及桩 底 沉 渣 形 成 混 凝 土 灌 注 完 成 压 浆 前 清 水劈 裂 水 流 通 道 图 桩 底 压 浆 时 浆液 通 道 示 意 图图 1图 2图 3图 42 施工工艺钻孔灌注桩后压浆技术是
6、一项实践先于理论研究的技术。目前研究主要集中在工艺的介绍、机理的定性分析、工程实例比较。本工程位于长江入海口，地质条件以粉土为主，在桩端持力层以粉土夹粉质粘土为主，属中低等压缩性，中高强度土层，工程特性良好。本工程钻孔灌注桩共 171 根，在开工前期，做了 K14-P2、K10-P2、K5-P2、K1-P2 四根试桩。下文结合本工程的工程实例阐述一下后压浆灌注桩的 施工工艺及应用效果。2.1 压浆管的制作与布置每根桩用两根压浆管，绑扎在钢筋笼上，与钢筋笼同时下放。压浆管采用直径为 30mm 的标准无缝黑铁管，用丝扣连接，在桩底超出钢筋笼底20cm，在压浆管底部 30cm 范围内梅花布置打孔，用
7、图钉、胶带封闭，压浆管底口用丝套封死。压浆管下放过程中注意不能有石子等杂物掉进管内，保证后续压浆通顺。钢筋笼及压浆管下方完成及时用丝套将管口封堵，以免掉进杂物。2.2 安装压浆设备，铺设压浆管路压浆泵选用 BW-150 型，水泥浆搅拌机选用自制式搅拌机，地表输浆软管选用耐压值超过 10MPa 的钢丝编织高压胶管。2.3 压水为确保压浆管路的畅通，在桩身混凝土灌注后 24h 内进行压注清水，疏通压浆通道，冲开密封的压浆管头包裹的胶带和混凝土覆盖层，如不及时采取措施冲开这些，待混凝土强度提高，极易导致无法压浆。2.4 泥浆配制后注浆钻孔灌注桩要求水泥浆浆液粘度低，渗透力强，流动性好，易控制凝固时间
8、，浆液凝固体积不收缩，浆液稳定性好，不离析不沉淀。本工程选用 42.5 级普通硅酸盐水泥，起始水灰比 0.70.8，压力正常后逐渐配成0.50.6，水泥浆搅拌时间在 25min，浆液经过 16 目纱网过滤进入储备桶。在压降过程中，储备桶中的浆液要经常搅拌，保持不沉淀。2.5 桩底压力注浆在成桩 7 天后，混凝土强度达到 75%后开始注浆，压浆设备压力表经过计量部门计量认可。注浆压力控制在 0.40.6MPa，终止注浆压力控制在1.2MPa，注浆连续，中途停待时间不超过 30 分钟，四根试桩注浆量分别为2.0M3、 1.8 M3、1.8 M3、1.8 M3，压浆总的控制原则是以压浆量为主，压力控
9、制为辅，当压注水泥量达到设计要求，稳压 5min 后方可终止压浆，视为合格。压浆结束将地面压浆管口封堵，以防浆液回流。2.6 施工质量控制压浆压力、压浆量、压浆速度、桩顶抬升量及其相互间关系是桩底压力注浆施工质量控制的关键，应根据桩底持力层的地质情况合理选用压力注浆参数。2.7 检验及应用效果在注浆完成 7 天后，按设计要求进行承载力试验，检验其单桩承载力是否达到设计要求。高应变检测实验证明，本工程钻孔灌注桩采用后压浆施工技术效果是非常显著的（见下表分析）。压密注浆前（KN） 压密注浆后（KN）桩号桩径（mm）传感器以下桩长（m）桩侧土阻力桩端土阻力总阻力桩侧土阻力桩端土阻力总阻力K1-P2
10、800 61.3 / / / 5346.8 1615.9 6962.7K5-P2 800 59.3 / / / 5170.4 1662.2 6832.6K10-P2 800 59.3 4888.0 415.1 5303.1 5145.5 1652.5 6798.0K14-P2 800 59.3 4968.6 448.9 5415.5 5280.2 1612.0 6892.2由上表可以看出，桩端土阻力约提高 200%300%，整桩承载力提高约 28%，钻孔灌注桩桩端后压浆可明显改善桩端持力层和桩周条件，提高桩端阻力和桩侧摩阻力，改善荷载的传递性能，大幅提高单桩承载力等。简单地结合本项目部单价合同
11、，从经济效益方面分析，若不采用后注浆工艺，800 灌注桩桩长要达到 78 米，才能达到 60 米灌注桩采用后注浆工艺的承载力效果，就是说用 2M3（1600 元）的注浆达到了 18 米（6570 元）桩长的承载力效果，本工程 171 根钻孔灌注桩便节约造价 84.987 万元。3 结束语桩端压浆的钻孔灌注桩噪音低，既满足了设计要求，又解决了施工扰民问题。桩端后压浆可明显改善桩端持力层和桩周条件，提高桩端阻力和桩侧摩阻力，改善荷载的传递性能，大幅提高单桩承载力和减少沉降量，且适用于各种土层，技术工艺简单，施工方法灵活，压浆设备简单，便于普及推广。能够降低工程造价，同时缩短施工工期，具有显著的经济效益，因而具有广阔的使用前景。
