关于灌注桩后注浆质量控制

关于灌注桩后注浆质量控制

李中林,孔培翰,罗铃

中建八局第四建设有限公司华东公司 上海市 200120

摘要：

根据萧政储出【2021】33号地块二期（XSCQ020207-01）项目的灌注桩施工实例，结合现场调查数据进行分析发现后注浆对提高灌注桩承载力，减小灌注桩沉降有重要作用，本论文分析了后注浆技术的工作原理及作用机理，详细介绍了后注浆技术的施工工艺流程及施工要点。

关键词：注浆量；速度；安装

引言:钻孔灌注桩由于施工噪音小，穿透不同土层能力强，单桩承载力可调整范围大，相对承载力较高，在工程中得到了广泛的应用，但钻孔灌注桩成桩质量可靠性低，桩端沉渣厚度较难控制。后注浆技术不但能通过后处理方式有效的解决桩端沉渣问题，还能大幅度提高灌注桩的承载力。因此后注浆质量控制是灌注桩施工过程中重要的一环。

1工程概况

萧政储出【2021】33号地块二期（XSCQ020207-01）项目位于杭州市萧山区钱江世纪城市心北路核心板块，总占地面积65219m2，地下建筑面积24.15万m2，工程质量目标为达到鲁班奖创奖要求。场地地面类型为冲积海积地貌，拟建场地内无暗塘、暗浜，场地地势较为平坦，稳定性良好。工程桩桩型均采用泥浆护壁钻孔灌注桩，桩径为800mm/1000mm，抗拔桩采用桩端桩侧复合注浆，桩端持力层：8-1层圆砾，抗压桩采用桩端后注浆，桩端持力层：8-2层圆砾。

2后注浆技术工作原理

灌注桩后注浆技术是将土体加固技术与桩土技术相结合的一项创新技术，即通过对具有一定强度的灌注桩桩底静压注浆达到固化桩底沉渣和桩侧泥土，同时加固桩底和桩侧一定范围的土体，从而大幅度提高桩侧阻力和桩端阻力。

2.1桩周土阻力的提高

在灌注桩成桩后，通过预埋的注浆管进行桩侧压力注浆，且一般注浆终止压力控制在3MPa～5MPa不少于5min，如压力过低，宜采用间歇式注浆，间歇时间宜为30～60min，这样水泥浆在压力作用下被强制压入桩壁与其周围土层接触面存在的空隙之处并填实，从而使桩侧与桩周土体接触良好。同时通过水泥浆的水解、水化作用，粘土颗粒与水泥水化物的作用，水泥的碳酸化作用等在桩侧土体中形成水泥石骨架、水泥土团粒结构及不溶于水的稳定结晶化合物，能进一步增强桩壁与其接触土体之间的胶结力并封闭土团的空隙，从而提高了桩侧的摩阻力。另一方面，通过桩侧压力注浆，对桩身质量存在缺陷的桩(如桩身有裂缝、桩身存在缩颈等)也是一种很好的加固措施，它可以对桩身裂缝、缩颈进行很好的修复，从而提高了桩的整体性和完整性，以及桩身的承载能力。

2.2桩端承载力的提高

在压力3MPa～5MPa的作用下，水泥浆通过注浆管的端部扩散器(如带单向阀的注浆管)直接注入土体，对桩端的沉渣及其四周的泥皮进行固化。同时在压力的作用下，浆液沿阻力最小的方向流动，对桩底四周一定范围的土体起到固化、填实作用，对于粗粒土浆液会渗透到土体中的空隙中，使土体密实，甚至固结四周的粗粒土(如砂层、风化岩层等土质)，从而提高地基土的承载力；而对于细粒土，浆液在压力下，通过劈裂、挤密和胶结作用对土体进行加固，从而提高桩基土的承载力，但其效果较粗粒土而言，要差一些。对于粗粒土持力层，通过桩底后注浆处理，单桩和承载力增幅可达80％～120％，而对于细粒土增幅为40％～60％。

3后注浆的施工

3.1施工工艺机具

后注浆工艺施工机具大体上可分为地面注浆装置和地下注浆装置两大部分。地面注浆装置由注浆泵、浆液搅拌机、储浆桶、滤网、地面管路系统及观测仪表等组成；地下注浆装置由桩身注浆导管和桩端注浆装置组成。整个系统组成示意如图：

图３－１后注浆工艺系统示意图

3.2 施工工艺流程

注浆管及扩散装置制作→注浆装置预埋→通管开阀→注浆前压水试验→注浆（达到终压）→注浆管闭浆。

3.3 施工要点

3.3.1 选择合理的注浆管结构

注浆管一般采用无缝钢管，其结构为三部分：端部注浆管(多采用花管)、中部直管及上部带丝扣的接头。如采用花管，其侧壁一般按梅花形设置出浆小孔，孔径6mm或7mm。注浆形状有：菱形、直筒形、内分叉形、外分又形。
3.3.2 注浆管制作安装

安装注浆管时必须保证浆管之间的对接，确保焊缝饱满、连续、密封良好；如采用花管必须在花管全长范围内用胶带缠绕紧密，再用胶皮铅丝包裹扎牢，以保证密封良好。端部花管、注浆管连接完成后，每节或每段均应用具有一定压力的自来水灌水检验其是否密封，且安装时宜在管内灌满自来水，以防止土粒、地下水及灌注料渗入管内堵塞管路。同时，注浆管安装时还必须保证花管端部与桩底端齐平，最好能比桩底稍低10cm～20cm。
3.3.3 通管开阀

当灌注桩混凝土达到一定强度后(一般在24h～48h之内)应及时对注浆管道实施预压水试验，以预先劈裂花管侧边的混凝土保护层和花管端部胶带，打通注浆通道，这是保证注浆设置成功的重要措施。
3.3.4 注浆前压水试验

注浆前必须先进行压水试验，以确认注浆管是否重新堵塞，确定注浆初压力，并把细粒沉渣推至注浆范围之外。压水压力以保证疏通注浆管道为准(成桩28d内实施压水试验，压水压力一般不大于4MPa)。由于压水压力随混凝土浇灌时间越长其预压所需的水压力越大，因此将注浆前的压水试验时间控制在成桩后的2个月内比较合适。

3.3.5 注浆量计算

桩底浆液注入量可根据桩端的持力层的岩土性状、沉渣量等因素按下式计 算：

Q＝ＡＲ２Ｈβｎ

式中：Q ——每根桩浆液注入量，m3；

　　　A——浆液损耗系数 ，取１.１－１.３；

　　　R——浆液有效扩散半径，m；

　　　H——需要加固段高，一般取０.５ｍ－１ｍ；

3.3.6 控制注浆压力

注浆压力一般与桩长和地层岩土体性有关，注浆压力不是一个固定的指标，但压力过大或过小均影响桩底注浆质量，注浆压力过大易产生冒浆和跑浆；压力过小浆液在土体内不易实现劈裂、挤压和渗透。同时注浆压力的调控应由小到大。一般以压水试验疏通注浆管时的压力为注浆的初压力，注浆的终压力为初压力的2倍～3倍。

3.3.7 浆液浓度调控

不同浓度浆液的特征不同：稀浆便于输送、渗透能力强；中等浓度起填充、压实、挤密作用；浓浆对已注入的浆液有脱水作用。注浆时浆液浓度一般为先稀浆、再中等浓度浆、最后浓浆，在条件许可时尽量用浓浆。在注浆过程中若发现注浆压力突然下降、流量突然增大，应立即停止注浆，检查是否有冒浆、跑浆。当产生冒浆、跑浆时，应停止注浆，并采取封堵、减小注浆压力、加大浆液浓度、间歇注浆或采用速凝浆等应急措施。
3.3.8 注浆结束

为保证注浆效果能达到设计要求的单桩承载力，应根据试桩时确定的注浆结束标准完成注浆，一般应满足：

（１）注浆压力达到要求的终压，并保持终压5min～l0min，终压力为初压力的2倍～3倍；

（２）终压稳定条件下达到大于设计要求的浆液注入量。注浆结束后，注浆管端部应采取机械封堵闭浆，闭浆时间一般至少应保持24h～48h才能撤离，以防地下水对浆液的局部稀释，造成浆液固结强度的降低。

4 结语

4.1 后注浆技术不但是修复灌注桩成桩质量低，沉渣厚度大等质量缺陷的经济有效方法，而且采用该技术还能经济实惠地大幅度提高灌注桩的承载力(增幅30％～120％)，特别适合持力层为风化岩层、砂砾层等粗粒土层的灌注桩。

4.2 由于后注浆技术在全国其应用实例少，又无相应的设计规范，故采用该技术处理的灌注桩承载力取值应通过试桩对比后确定。

4.3 采用后注浆技术成败关键之一是确保预埋的注浆管注浆前畅通无堵塞，可通过多埋设注浆管等方式确保注浆顺利进行。

4.4 采用该技术，宜在成桩时确定合适的注浆量与终压压力等注浆参数，从而达到既经济又能保证质量的目的。

参考文献：

[1]郭志业，陈运荣，水泥灌浆对地基土和桩基进行加固补强。

[2]石晓红，灌注桩后压浆技术及应用。