后注浆钻孔灌注桩事故分析及处理

后注浆钻孔灌注桩事故分析及处理

作者：张建强梁朝书李俊强来源: 《中华建设》日期：2011-4-28 浏览：94次关键

字：后注浆，钻孔灌注桩

导语：随着城市的快速发展，城市用地渐趋紧张，高层建筑逐渐取代多层建筑，对桩基础的承载力要求也越来越高。

随着城市的快速发展，城市用地渐趋紧张，高层建筑逐渐取代多层建筑，对桩基础的承载力要求也越来越高。钻孔灌注桩具有承载力高、抗震性能强、地层适应性强的特点，多用于重要高层建筑。钻孔灌注桩施工时采用后注浆技术可以有效地处理桩底沉渣和泥皮过厚的问题，提高单桩竖向承载力。但是，由于钻孔灌注桩本身的施工工艺及施工队伍的技术水平原因，一旦注浆管堵塞不能有效注浆而未引起注意时，就会达不到预期效果反而影响单桩竖向承载力。具有高承载力的钻孔灌注桩一旦出现问题，将直接危及主体结构的正常使用和安全，而对质量事故的分析及处理是否正确往往影响建筑物的工程造价、建设周期及建成后的安全使用。

1.桩底后注浆处理的计算理论分析

对灌注桩的桩底进行高压注浆，使桩底的沉淤和桩侧的泥皮产生物理化学反应而固化，从而使得桩底和桩侧的水泥浆产生胶结作用和加筋效应，起到了扩底和扩径的效果，提高了桩的单位端阻力和侧阻力，它将较大地改善钻孔灌注桩的抗荷载特性，许多工程事例表明，桩底注浆不仅能提高端阻，而且能使下部桩身12m内的侧阻因浆液沿桩土界面上扩而增强，使得单桩的竖向承载力提高。

根据《建筑桩基技术规范》（JGJ94—2008）5.3.10节，后注浆单桩极限承载力标准值可按下式估算：Quk=Qsk Qgsk Qgpk （1）

=uΣqsjklΣj uβsiqsiklgi βpqpkAp

式中Qsk——后注浆非竖向增强段的总极限侧阻力标准值；Qgsk——后注浆竖向增强段的总极限侧阻力标准值；

Qgpk——后注浆总极限端阻力标准值；

U——桩身周长lj——后注浆非竖向增强段第j层土厚度；

lgi——后注浆竖向增强段内的第i层土厚度：对于泥浆护壁钻孔灌注桩，当为桩端桩侧复式注浆时，竖向增强段为桩端以上12m及各桩侧注浆断面以上12m，重叠部分应扣除；

qsik、qsjk、qpk——分别为后注浆竖向增强段内的第i土层初始极限侧阻力标准值、非竖向增强段第j土层初始极限侧阻力标准值、初始极限端阻力标准值；

βsi、βp——分别为后注浆侧阻力、端阻力增强系数。取值按下表

2.工程实例

2.1工程地质概况

2.1.1工程概况：拟建建筑物为22层住宅楼，框剪结构。采用后压浆（桩侧桩底注浆）钻孔灌注桩基础，混凝土强度为C30，桩径1000mm，桩长17.5m，施工总桩数为311根，桩端持力层为6层细砂层，单桩竖向抗压承载力特征值不小于4300kN。

2.1.2施工流程：泥浆护壁成孔—清孔调泥浆—安放钢筋笼及注浆管、注浆阀—倒入两车石子—安放导管—二次清孔—灌注砼—2日后后注浆施工

2.3试验结果分析

2.3.1对Z-1（124#）桩进行低应变动力检测，其实测波形桩底反射明显，采用3800m/s的波速判定其桩长为16.2m，桩长未达到设计桩长。

2.3.2根据静载试验Z-1（124#）桩的Q—S曲线加压至6960kN时曲线发生陡降，可判定该桩桩底沉渣较厚。

2.3.3经与业主、设计、监理单位协商，增加了6根桩（3根静载试验桩和3根其它工程桩）的钻孔取芯检测。结果如下：静载试验桩：124#桩钻至16.3m见砂，从16.8m—17.2m取出的芯样中可见到松散石子和砂子混在一起。64#桩钻至17.1m见松散石子。263#桩钻至17.3m见松散石子。其它基桩：151#桩钻至16.9m见松散石子。60#桩钻至17.2m见松散石子。287#桩钻至17.4m见松散石子。根据钻孔取芯检测结果分析，施工过程中均存在桩底注浆管堵塞未能有效注浆的问题。Z-1（124#）桩承载力不满足设计要求，是由于桩底注浆管堵塞未能有效注浆，以及清孔不彻底造成沉渣过厚的原因所造成的。

2.4处理方案分析

该工程因单桩竖向抗压承载力不满足设计要求，故应进行工程处理以满足设计要求。

2.4.1补桩处理

对于基桩不满足设计要求常用的补救措施为补桩处理，该工程若进行补桩处理，其成本高，周期长，且基坑已开挖施工机械在现场不易进出。所以补桩处理不适合本工程。

2.4.2桩底后注浆处理

对每根桩进行桩底后注浆处理，使桩底土层固化，以提高桩端承载力达到设计要求。该方法简单、易行、成本小、工期短、可靠性强、对现场要求不高。所以桩底后注浆处理为最优措施。

该工程为桩身中部和桩端复式注浆，根据钻孔取芯结果124#桩实际桩长为16.3m，工程处理进行桩端后注浆施工后，应只考虑桩端和桩端以上8m所增加的承载力。根据（1）式由各地层的平均厚度可计算采用桩底后注浆后所增加的承载力如下：Quk增= uΣqsjklj uΣβsiqsiklgi βpqpkAp - uΣqsjklj-uΣqsiklgi-qpkAp

= uΣ（βsi-1）qsiklgi （βp-1）qpkAp

=0.5×3.14×[（1.6-1）×50×6.3 （1.6-1）×50×1.7] （2.6--1）×1600×0.52×3.14=2386kN 由静载试验结果可知，124#桩单桩竖向抗压极限承载力为6960kN。采用桩底后压浆后，

124#桩单桩竖向抗压极限承载力为：6960 2386=9346kN>8700kN，满足设计要求。

2.4.3注浆量的确定

根据《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）6.7.4节第4条规定，后注浆的注浆量可按下式估算：

Gc=αpd αsnd （2）

式中αp、αs分别为桩端、桩侧注浆量经验系数，αp=1.5—1.8，αs=0.5—0.7；n——桩侧注浆断面数；d——基桩设计直径（m）；Gc——注浆量，以水泥质量计（t）。由（2）式可知，桩底后压浆的注浆量为：Gc=1.8×1.0=1.8t

2.5技术措施

2.5.1注浆方法

采用打压水井的方法成孔，成孔直径50mm，在基桩相对两侧离基桩20cm处打两个孔。成孔后下注浆管，压浆管采用φ26×2.5mm焊管，注浆喷头深至桩底下300mm处，注浆管高于地面5—10cm，上端预先封堵，以利于保护压浆管。然后用水泥浆封孔，后压浆起始时间在成孔后10—20小时后进行，一般不宜超过成孔后2天（遇到特殊情况，可作提前注浆）。采用P.O 32.5普通硅酸盐水泥，并加入早强剂，水灰比为0.6，注浆量≥1800kg，注浆压力3Mpa。

2.5.2注浆时的注意事项

施工顺序为先外围桩注浆，后内部桩。后压浆施工与正在钻进孔应保证在10.0m(10倍桩径)以上，承台桩在该承台成孔完后进行后压浆施工；对同一根桩的各注浆导管依次实施等量注浆；当注浆压力长时间低于正常值、地面出现冒浆或周围桩孔串浆，应改为间歇注浆，间歇时间30—60min，或调低浆液水灰比。

2.5.3终止注浆条件

注浆总量和注浆压力均达到设计要求；注浆总量已达到设计值的75%，且注浆压力超过设计值。

2.6验证

在完成桩端后注浆处理20天后，对124#桩和另外抽取的3根基桩进行了单桩竖向抗压静载试验，4根基桩承载力均满足设计要求。（1）注浆后提高了单桩竖向承载力，使得单桩竖向承载力从注浆前的6960kN提高到了注浆后的8700kN，其增幅值达到25%。（2）注浆后减少了桩体的沉降量，注浆前加压至8700kN时总沉降为46.86mm，而注浆后在同样的荷载下，总沉降仅为7.94mm。

3.结论

钻孔灌注桩由于桩底沉渣过厚造成单桩竖向抗压承载力不满足设计要求时，采用桩侧成孔桩底后压浆的处理方法是可行、有效的。通过桩底后压浆使得桩底和桩底以上一定范围内桩侧土受水泥浆的注入而使之充填和劈裂，使得桩底土的刚度提高，桩底土的抗荷载能力增大，从而使得单桩竖向抗压承载力增大，桩体的沉降量减小，满足设计的要求。