冲(钻)孔灌注桩后注浆技术在岩溶地区的应用

第３２卷　第３期　Ｖ０１．３２　ＮＯ．３　

新乡学院学报　

Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｘｉｎｘｉａｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　２０１５年３月　

Ｍａｒ．２０１５　

冲（钻）孔灌注桩后注浆技术在岩溶地区的应用　许晓英　（闽西职业技术学院土木建筑工程系，福建龙岩３６４０２１）　摘要：通过岩溶地区某高层建筑桩基施工的工程实例，介绍了冲（钻）孔灌注桩后注浆技术的加固原理，结合工程　实践详细阐述了桩后注浆设计方案、注浆材料、注浆参数、注浆工艺和注浆时的异常情况及处理措施。结果表明，　采用冲孔灌注桩后注浆技术可取得良好的加固效果。　关键词：后注浆技术；加固原理；准备工作；施工方案　中图分类号：ＴＵ４７３．１　文献标识码：Ａ　文章编号：２０９５—７７２６（２０１５）０３－００５９—０４　

龙岩市区及周边大部分建设场地属于覆盖型岩溶　地貌，岩溶基本处于稳定状态，但由于存在着土洞、溶　洞，根据《建筑抗震设计规范》（ＧＢ５００１　１－２００１），此处　绝大多数的建筑场地划分为不利地段，还有部分建筑　场地为危险地段，大部分建筑地基都需要进行地基处　理才能满足地基承载力和地基沉降的要求。　目前龙岩地区的各类工程多采用冲（钻）孔灌注　桩，该桩型具有适用范围广、设备构造简单、操作方便、　不受施工场地限制、施工时振动和噪声影ｏｔ￣ｄ，等优点，　在高层建筑地基处理方面得到越来越广泛的应用。随　着建筑层数的增加，单桩承载力、桩的直径和长度Ｅｔ益　增大。冲（钻）－ｆＬ灌注桩这种单一的施工工艺产生的缺　陷——桩底沉渣、桩侧泥皮偏厚等成为制约承载力和　质量的主要因素…。为消除这些缺陷，提高单桩承载　力，减小沉降，国内外把注浆技术引用到灌注桩施工　中，桩端、桩侧后注浆技术应运而生。对后注浆技术中　单独进行灌注桩的桩端或桩侧后注浆的研究较多，也　比较成熟；但是在龙岩地区目前进行冲（钻）孑Ｌ灌注桩　桩端和桩侧联合后注浆的施工经验较少，也没有制定　详细的施工要求、方案，而桩端和桩侧联合后注浆对于　提高桩基承载力、减小沉降的作用远大于单独桩侧或　桩端后注浆。本文通过一个具体的工程实例介绍后注　浆技术在龙岩岩溶地区的应用。　１岩土工程概况　本工程位于龙岩市新罗区龙岩大道东侧、华莲路　南侧，框剪结构，ｌ５～２０层，８０　１ＴＩ高，地上建筑面积约　３０　６４０．４６　ｍ　。其中ＢＳＫ１５这根桩地质情况复杂而且　桩长达６７　１１１左右，桩径１　０００　ｍｉｌｌ，单桩竖向承载力特　征值Ｒ　＝６　８００　ｋＮ。根据设计单位要求需进行桩端和　桩侧复式注浆，且采用预埋管的方式进行注浆。　根据地质勘察报告，该桩自上而下土体分布依次　为杂填土、卵石、含角砾粉质黏土、中风化灰岩、土状强　风化砂岩和破碎灰岩，其中灰岩部分夹有连串溶洞，溶　洞充填物为含角砾粉质黏土。ＢＳＫ１５地质柱、注浆管　剖面详图如图１所示。　

注狂孽规格　啦雇连鼙量　ｆ２　Ｚ５　ＤＮ２５矗件铜管　２４　２５　

桩侧谴策　ＤＮ３２ｔ帕　

５３　Ｏ０　

图１　ＢＳＫ１　５地质柱、注浆管规格及位置　２后注浆技术的加固原理　冲（钻）孑Ｌ灌注桩后注浆技术是一种辅助施工工　

收稿日期：２０１４～１１—２Ｏ　作者简介：许晓英（１９７１一），女，福建龙岩人，讲师，研究方向：岩土工程。　・　６０　・　新乡学院学报　艺，它的基本原理是灌注桩成桩过程中通过在桩底部　或侧面依靠钢筋笼加劲筋预先绑扎或焊接注浆装置，　一般在成桩后２～３０　ｄ内，利用注浆装置通过注浆管　道注进工程所选用的浆液，对桩侧周围和桩底以下一　定范围的土体进行固结，加固桩侧泥皮和桩底沉渣，从　而达到提高桩的承载力、完善灌注桩施工中存在的缺　陷、降低在建筑使用期间桩基础沉降等效果。冲（钻）　孔灌注桩后注浆技术的作用机理主要表现在以下几个　方面。　２．１桩基持力层桩端阻力的提高　通过后注浆处理，浆液会优先渗入到桩底较疏松　的沉渣部位，与其混合，凝结硬化成整体。注浆开始阶　段，主要是对土体产生挤密效果，当浆液与桩端持力层　土体充分接触后，水泥浆液与土体凝结硬化，在桩底形　成凝结块，增加持力层强度。桩端注浆所产生的效果　与持力层的土的性质有关。如细粒土，以劈裂效应为　主；粗粒土，则以渗入、挤密、填充和胶结为主。在　非渗透性中风化基岩中注浆时，若注浆压力较小，　浆液会受岩体约束，仅渗透到沉渣孔隙，形成浆泡，　挤压沉渣颗粒，沉渣间的泥浆充填物产生脱水固　结；若压力足够大，则会发生劈裂注浆和挤密现象，　从而提高桩端阻力　。　２．２桩端受力面积的扩大　在桩底进行后注浆时，浆液除了对桩底周围的土　层起到填充、渗透、压密和固结作用外，多余的还会在　注浆位置集中形成球泡，以此挤密周围的土层，同时一　部分浆液会沿桩身与土的软弱接触面上方形成一个梨　状扩大头，从而增加了桩端受力面积，进一步提高桩端　承载力。　２．３桩侧摩阻力的提高　在桩端进行后注浆时，浆液会沿桩身与土体缝隙　上升至一定高度，然后再通过桩侧后注浆，来填充土体　与桩身之间的空隙，挤压土体和泥皮，加强桩身与土体　之间的黏结力，从而提高桩侧的摩阻力，进而提高桩的　竖向承载力。　３灌注桩后注浆准备工作　３．１注浆材料　．　注浆前，要选择注浆的材料，选择哪一种浆液关键　要考虑桩基土质情况、浆液材料的可灌性。　冲（钻）孑Ｌ灌注桩后注浆施工过程中，注浆机理、注　浆过程及注浆目的对浆液的性质要求很高，固结体长　期耐久性也对浆液有很高的要求，同时还要考虑注浆　用量及其经济效益，综合这几个方面的考虑工程中常　常采用水泥浆材料　。水泥浆材料的水胶比会影响注　浆时浆液的流动性和结石体固结后的强度。在实际工　程中，不同的土质情况要选择适宜的水胶比，这样才能　获得较好的注浆效果。如粉砂、粉土采用水胶比为　１．０～１．２（质量比），粉细砂采用水胶比为０．８～１．０，砾　石、碎石采用水胶比为０．５　０．６等。　本工程采用纯水泥浆，水胶比为０．５　０．６。本桩　不同标高采用的水胶比见表１。　

表１桩不同标高位置采用的水胶比　

３．２注浆管的制作　本工程的具体做法如下：（１）灌注桩桩侧注浆管采　用镀锌钢管，与钢筋笼加劲筋绑扎固定或焊接固定，放　置在钢筋笼内侧，环形花管分５个断面进行注浆，环形　花管放置在钢筋笼外侧，立管与花管之间安设浆液逆　止装置——单向截流阀。规格及位置如图１所示。　（２）桩端注浆管尾节制作（图２）是能否顺利注浆的关　键。桩端注浆管底部超出钢筋笼底端２００　ｍｍ，在注浆　管底部２５０　ｍｍ长度范围内沿注浆管四周钻４排间隔　１００　ｍｍ、孑Ｌ径为６　８　ｍｍ的灌浆孔眼，每排对称布置　４个，呈梅花状布置。为了防止压浆管的灌浆孑Ｌ眼被　灌注桩身混凝土时的浆液堵塞，在下放压浆管之前，先　

图２桩端注浆管尾节制作　许晓英：冲（钻）孔灌注桩后注浆技术在岩溶地区的应用　・　６１　・　用条带状橡皮内胎包裹孑Ｌ眼，用细铁丝绑牢最下面的　一环条带状橡皮内胎。压浆管连接好后，＃ＰＣＬ在钢筋　笼螺旋筋内侧上，随钢筋笼下放。注浆时压浆管与压　浆管之间的连接处是注浆压力作用下的薄弱之处，若　此处发生破坏，则无法完成预计位置的注浆，也无法进　行修补，所以加固管的连接很重要。一般采用丝扣连　接，连接时丝扣处需用生胶止水带缠绕。　３．３注浆量的计算　确定浆材之后，还需要计算浆液的理论注浆量。　单桩注浆量的设计应根据桩径、桩长、桩端和桩侧土层　性质、单桩承载力增幅及是否复式注浆等因素确定，可　按下式　估算：Ｇｃ＝　Ｐｄ＋口　ｎｄ。式中：　、　分别为　桩端、桩侧注浆量经验系数，　＝１．５～１．８，　＝０．５—　０．７，对于卵石、砾石、中粗砂取较大值；ｎ是桩侧注浆断　面数；ｄ是基桩设计直径（ｍ）；Ｇｃ是注浆量（ｔ），以水泥质　量计；对独立单桩、桩距大于６ｄ的群桩和群桩初始注浆　的数根基桩的注浆量应按上述估算值乘以１．２的系数。　本工程桩侧注浆量Ｇｒ　＝１．２ａｓｎｄ：０．７ｘ５ｘ１．０ｘ１．２＝４．２　ｔ，　每个断面注浆量按１　ｔ水泥进行；桩端注浆量　Ｇｒ，＝１．２ａｐｄ＝１．８ｘ１．０ｘ１．２＝２．１６　ｔ，桩端注浆量按３　ｔ水泥　进行。　３．４注浆压力　注浆压力的确定与桩长和桩周围土体的可灌性有　关，与桩的长度成正比。目前还没有确定注浆压力的　大小的统一标准。一般来说，以不使地表上起和桩上　抬过大为基础，同时根据桩的承载力、尺寸和土层的地　质条件进行设计。注浆压力的控制值可按下式　估　算：　＝ｋｙｔ＋ｍＡｈ。其中：Ｐ　为注浆压力控制值　（ｋＰａ）；　为系数，　取１～３；　为注浆点上覆土层重度　（ｋＮ／ｍ　）；ｔ为注浆点以上土的厚度（ｍ）；ｍ为桩底、桩侧　注浆段每加深１　ｍ容许增加压力值（６Ｏ一８０　ｋＰａ／ｍ）；　为与土性质有关的系数，一般取０．５～１．５，土层结构　松散且渗透性强时取大值，反之取小值；ｈ为桩底、桩　侧注浆段高度（ｍ）。本工程注浆压力宜控制在３．０～　１０．０　ＭＰａ，注浆速度宜控制在３０～５０　Ｌ／ｍｉｎ；桩端注浆　压力为８　ＭＰａ；桩侧注浆压力从上到下依次以１．５、２．５、　３．５、４．５和５．５　ＭＰａ为控制值。　４灌注桩后注浆施工方案　４．１工艺流程　制作钢筋笼，设置注浆管一检查注浆管质量一　吊装钢筋笼，安装注浆管一检查注浆管质量一灌注　混凝土一配制水泥浆，桩侧和桩底注浆。　４．２工艺要点　４．２．１安装注浆管　钢筋笼加工成形后，将内径为２０　ｍｍ钢管焊接固　定在钢筋笼内侧，在桩底端与环向桩侧管的短管连接，　并用铁丝与钢筋笼绑紧（至少绕三圈以上），桩侧注浆　管的周长要比钢筋笼周长大４００～５００　ｍｍ，将其余的　桩侧注浆花管也用铁丝绑在钢筋笼上固定。其离钢筋　笼外侧最近距离为５０　ｍｍ，最好紧贴侧壁土。注浆管　安装好后要检查安装质量。注浆管人孑Ｌ沿着钢筋笼分　节安放，每２　ｍ一道，用电焊与钢筋笼焊牢。上面悬空　部分采用注浆管与两根吊筋均布在孔中，并设置每２　ｍ一道的加强箍与注浆管固定。全部下放完毕，注浆　管内注满清水。　４．２．２压浆管试水及压水试验　每节压浆管随钢筋笼下放时应进行压浆管试水试　验，若发现水柱下降或水柱消失，则应检查压浆管是否　有砂眼、丝扣连接是否密封。在钢筋笼放置完毕后进　行第二次孔内清孔，然后再检查管内水面情况，无异常　后用堵头封住压浆管上口。　压水试验通常在灌注桩成桩后２４　ｈ内（正式压浆　前）进行。灌注桩成桩过程中，当桩身达到一定强度　时，要及时进行预注清水，打通注浆管道，这一过程称　为压水试验（开塞）。后注浆较为重要的是对压水试验　（开塞）时间的把握：如果太早，桩身强度不够，桩就会　被破坏；如果太迟，注浆头的橡胶膜可能出现难以打开　的情况，造成注浆管报废。本工程在冲孑Ｌ桩成桩后１２　ｈ用清水进行试验（开塞），目的是确保注浆管不被封　堵，贯通后即刻停止灌水。压水试验（开塞）时，需要专　人记录管路疏通情况及冲破压力值。　４．２．３试注浆及正式注浆　每个工程的设计要求、地质条件不一样，正式开始　注浆前会同设计、监理进行试注浆，其目的是确定终止　注浆的条件及注浆参数（注浆量、注浆压力、浆液配比　等）。压浆参数的选择与地质条件相适应，如桩端为密　实的卵石、砾石时，采取较大的压浆压力和大压浆量，　以压浆量为主要控制指标，压力控制为辅；如桩侧为密　实的沙土层，以压浆压力为主要指标，压浆量为参考指　标。本工程桩端理论注浆量为２．１６　ｔ，桩侧为４．２　ｔ，桩