灌注桩桩底沉渣超厚的加固补强

灌注桩桩底沉渣超厚的加固补强

王元中

深圳大学建筑设计研究院有限公司 518060

摘要：高压后注浆工法已广泛用于各类钻、挖、冲孔灌注桩及地下连续墙的沉渣（虚土）、泥皮和桩底、桩侧一定范围土体的加固，以提高其承载能力，减小沉降量效果显著。本人在南充万科金潤华俯一期二标段（16、17#楼及有关扩大地下室）的设计中，采用了钻孔灌注桩基础（施工时采用旋挖成孔）。施工后，经抽芯检测，大部分桩桩底沉渣超厚，最厚有超过1.00m的。针对此情况，经质检站、设计院、监理、甲方、施工单位等相关专家商议决定，拟对桩底采用高压注浆处理，对沉渣段注浆加固补强。

关键词：桩底沉渣超厚；高压注浆处理；加固补强

1 工程概况

1.1 工程简介

该工程地处南充市高坪区下中坝，距离嘉陵江主河道东侧约900m，距离城南高速北侧约100m。本次（二标段）拟建工程为2栋35层（16、17栋）的高层住宅（地面以上），地面以下设两层扩大地下室，作为地下车库及设备用房。

1.2 结构体系

三栋主楼均为钢筋混凝土剪力墙结构体系，扩大地下室为框架结构体系。

1.3 地基与基础

（1） 场区地层构成及特征

本工程场地地势平坦，为嘉陵江河漫滩地貌，地质构造简单，稳定性较好，适宜建筑。

勘察揭露的地层由第四系全新统人工填土层（Q4ml）、第四系全新统冲、洪积层（Q4al+pl）及侏罗系中统遂宁组（J2sn）泥岩组成。

（2） 基础及持力层

本工程地下二层处为钻孔扩底灌注桩基础，其桩径d/D分别为800/1400、900/1600、1000/1800、1100/2000、1200/2200mm，桩端入中风化岩层≥3.0m且 ≥3d（d为桩身直径，D为扩大头直径），有效桩长约11.00m。单桩竖向承载力特征值分别为3950、5000、6200、7550、9000kN。中风化岩层岩石单轴天然抗压强度标准值为6.60MPa,桩端阻力特征值Qpa=6.6×0.4×0.8=2112kPa，取2100kPa。

扩大地下室部分的桩兼作抗拔桩。单桩抗拔力特征值为2600KN。

2 基桩检测情况

2.1 基桩施工完成后，先对16#楼做了3根抽芯检测，有2根桩桩底沉渣超厚，最大厚度达1.20m；

2.2 经全数抽芯检测后表明：有约20%的桩桩底沉渣超厚，最厚者达1.20m。 以17#楼为例：有20根桩的桩底沉渣厚度超厚，不能满足设计及规范的要求，占该楼总桩数的17.24%。

2.3、抽芯结果显示：桩身完整性均完整，满足设计要求。

3 确定处理方案

经多方案分析比较，拟决定采用高压注浆技术，利用抽芯孔进行高压注浆，对桩底的沉渣段进行加固补强。

4 处理方案的技术要求

4.1 因对全数桩做了抽芯检测，故需对全数桩的桩底做高压注浆，对桩底沉渣进行加固处理。采用“置换注浆+二次注浆”方案。

4.2 甲方委托有相应资质并经验丰富的施工单位施工。

5 加固、补强压浆方案设计

5.1 设计依据

(1)专题会议确定的方案；

(2)《建筑地基基础处理技术规范》 (JGJ 79-2012)

(3)《既有建地基基础加固技术规范》 (JGJ 123-2012)

(4)《注浆技术规程》（YSJ211-92）

(5)《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）

(6)《四川省建筑地基基础质量检测若干规定》（川建厅质安发[2001]1265号）

5.2 设计简述

拟采用“置换注浆+二次注浆”的方案来加固处理桩底沉渣，具体做法如下：

(1)清洗沉渣：

通过抽芯所形成的钻孔，利用旋喷设备，将高压注浆管（旋喷注浆管）下插到孔底，用高压水力反复清洗孔底沉渣，将沉渣从钻孔中排出。

反复清洗，直至从孔内排出仅为清水为止。

(2)用水泥浆填充、置换沉渣引起的空桩段:

沉渣清洗结束后，将清水换成水泥浆，用高压旋喷注浆设备向孔底高压注浆，置换孔内的清水和沉渣，将沉渣清除后的空隙全部水泥浆冲满。清水和浮浆从钻孔溢出，直至溢出的水泥浆水灰比达到0.45以上时结束。

(3)二次孔底注浆：

置换注浆结束后，立即向首次已注浆孔内插入二次注浆导管；待首次注浆体初凝后、终凝前进行二次高压注浆。本次注浆为劈裂注浆，对已经形成的注浆体进行补强，（因首次注浆孔为抽芯孔，孔经过大，不能使注浆体完全充实），同时也对灌注桩本身进行补强，以提高其承载力。

5.3 清洗沉渣及置换注浆方案设计

（1）注浆孔：

要处理的灌注桩桩径为800mm~1200mm ，桩径800mm的桩因桩径较小，直接用抽芯孔作为高压旋喷注浆孔，桩径900mm~1000mm的桩用2个孔（在原有抽芯孔的基础上增加钻孔1个），作为高压旋喷注浆孔及沉渣清水溢流孔，桩径1100mm~1200mm的桩用3个孔（在原有钻芯孔的基础上增加2个）作为高压旋喷注浆孔及沉渣清水溢流孔。

（2）清洗和注浆作业：

先清洗，清洗合格后再注浆。清洗和注浆作业的控制压力10MPa，转速20～25转/分，提速180mm/min，在需要处理的范围内反复清洗和反复注浆。

5.4 二次注浆方案设计

本工程的二次注浆即相当于灌注桩的后注浆技术。后注浆是将注浆导管事先埋设于桩内或桩侧，而本工程是将注浆导管插设于抽芯孔的置换浆体内。

（1）所谓后注浆：

就是在灌注桩成桩2d后（一般不宜迟于30d），采用高压注浆泵通过预埋于桩底或桩侧的压浆导管（导管底部设置多孔管阀，导管向上延伸到桩顶或地面）向桩底或桩侧高压注入水泥浆液，通过浆液的劈裂、填充、压密、固结等作用，塞实桩底的松软地，达到固结底泥和挤压土层的目的；同时浆液沿桩侧向上返浆扩散，增强土层与桩体的侧摩阻力，在软土地基条件下，可改善灌注桩成桩工艺，提高基桩承载力、减少沉降量。

灌注桩后压浆施工技术主要有桩底后注浆、桩侧后注浆、复式后注浆（桩底和桩侧同时后注浆）三类。其主要作用机理如下：

高压注入的水泥浆液在桩周土中渗透至一定程度后，剩余浆液沿桩周孔壁上返，从而弥补、填充成桩中留下的缺陷，以提高桩身质量。

后压浆液可改善和根除循环介质（泥浆）形成的桩与桩周土间的泥皮和孔底沉渣，密实周围土体，恢复被扰动和软化的松散土体强度和内聚力，这是后压浆技术提高钻孔灌注桩效能的最主要机理。因后压浆液可使浆液填充土颗粒间孔隙，从而改变桩间土的孔隙度和饱满度，增强土的物理性能，且浆液的渗入可使土颗粒间的胶结力明显增强，加强了土体的颗粒骨架，使土体具备更坚实的结构。并且桩端可形成一定的扩大头，改善桩的工作状态提高灌注桩的承载力，降低沉降量。

后压浆技术除可提高灌注桩的承载力、降低工程沉降量以外，在普通灌注桩试桩结果达不到设计要求时，后压浆可作为一项行之有效的补救措施，即可在成桩侧打入压浆管进行压浆，以提高单桩承载力。当灌注桩出现断裂时，通过后压浆，水泥浆液可渗入断桩裂隙内而封闭裂隙，保证桩的受力筋不受地下水的腐蚀而提高桩的使用寿命。

本工程设计的二次注浆，属于桩底后压浆，主要目的是对置换注浆后形成的注浆体进行补强，一方面对第一次注浆可能形成的孔隙进行弥补、填充，另一方面也对注浆体本身强度进行加固、补强，以确保加固的质量，第三方面也希望通过桩端的后注浆，提高单桩的承载能力。

6 结束语

充分利用桩身完整性较好的有利条件，选择经济合理的方案，方便施工、保质保量；置换注浆：先置换冲满桩底沉渣段及抽芯孔的体积；二次注浆：待置换注浆体初凝后、终凝前，二次劈裂注浆，对已经形成的注浆体进行补强，同时也对灌注桩本身进行补强，以提高其承载力。

参考文献

[1]建筑地基处理技术规范（JGJ 79-2012）.北京：中国建筑工业出版社.2012

[2]既有建筑地基基础加固技术规范（JGJ 123-20012）.北京：中国建筑工业出版社.2012

[3]建筑桩基技术规范（JGJ 94-2008）北京：中国建筑工业出版社.2008

[4]注浆技术规程（YSJ 211-92）YSJ

[5]建筑基桩检测技术规范（JGJ 106-2003）北京：中国建筑工业出版社.2003