灌注桩桩基后注浆施工工法

陈立新等：灌注桩桩基后注浆施工工法
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和度、渗透性确定，对于饱和土水灰质量比宜为 ０．４５～ｏ．６５，非饱和土宜为０．７～Ｏ．９，松散碎石、砂
砾宜为０．５～Ｏ．６。按照先稀后浓原则，可选定二个
配比分别供二轮注浆使用。
２）单桩注浆量估算：单桩注浆量应根据桩径、桩
长、桩端桩侧土层性质、单桩承载力增幅及是否复式
Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｃａｓｔ－ｉｎ－ｐｌａｃｅ Ｐｉｌｅ Ｐｏｓｔ Ｇｒｏｕｔｉｎｇ
Ｃｈｅｎ Ｌｉｘｉｎｌ Ｈｕ Ｂｉｎｌ．Ｙａｎｇ Ｚｏｎｇｙａ０２ （１．Ｔｈｅ Ｆｏｕｒｔｈ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ ｏｆ Ｈｕｎａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１０００１，Ｈｕｎａｎ，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｕｒｈａｎ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｓｈａｏｙａｎｇ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｓｈａｏｙａｎｇ ４２２０００，Ｈｕｎａｎ，Ｃｈｉｎａ） 【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｏｆ ｃａｓｔ－ｉｎ－ｐｌａｃｅ ｐｉｌｅｓ ｐｏｓｔ ｇｒｏｕｔｉｎｇ，ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｑｕａｌｉｔｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅａｓｕｒｅｓ，ｅｌａｂｏｒａｔｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｏｐｅｎ－ｇｒｏｕｔｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｄｉｓｔｉｎｃｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ａ ｃｌｏｓｅｄ ｇｒｏｕｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ，ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｅｄ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ ａｎｄ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｃａｓｔ—ｉｎ－ｐｌａｃｅ ｐｉｌｅ ｐｏｓｔ ｇｒｏｕｔｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｐｐｌｉ— ｃａｔｉｏｎｓ ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ． ［Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓｌ Ｃａｓｔ－ｉｎ？ｐｌａｃｅ ｐｉｌｅ；ｐｏｓｔ ｇｒｏｕｔｉｎｇ；ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ
０引 言 灌注桩桩基后注浆（Ｃａｓｔ－ｉｎ－ｐｌａｃｅ ｐｉｌｅ ｐｏｓｔ
ｇｒｏｕｔｉｎｇ，简称ＰＰＧ）系指混凝土灌注桩成桩后，通 过设置于桩侧、桩底的后注浆装置，将水泥浆加压注 入桩侧、桩底，通过浆液的渗扩、劈裂、填充、压密和 固结作用，消除灌注桩固有的桩身泥皮和桩底沉渣 （虚土）－－大缺陷，改善桩土工作界面，增大桩侧摩阻 力和桩端承载力，从而大幅度提高单桩极限承载力 并减少桩基沉降，是建设部列为科技成果推广项目 的桩基改进技术。 １工法特点
作者简介：陈立新，１９６７年生，男，汉族，高级工程师，一级注册建造师，主要从事建筑施工技术和项目管理。Ｅ－ｍａｉｌ： Ｙ·ｚｏｎｇｙａｏ＠１６３．ｃｏｒｎ
万方数据
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岩土工程技术
２０１０年第１期
量，并形成扩大头，增加了桩端的承压面积；在注浆 压力作用下，桩身自重使土体产生反向摩阻力，桩底 土体经预压提前完成部分压缩变形，可减少使用阶 段的桩基竖向沉降［１］。 ２．２桩侧注浆的加固作用机理
成孑Ｌ施工一清孑Ｌ、安放钢筋笼及注浆管一二次 清孔一灌注桩身混凝土一养护２～３ ｄ一后注浆施 工一２０ ｄ养护一检测验收。 ３．２注浆装置的设置
１）注浆导管：注浆导管应采用钢管，直径宜为 ２５～３２ ｍｍ，导管之间接头应采用螺纹管箍连接，不 宜采用焊接接头。导管长度宜在桩底部伸出钢筋笼 不少于２０ ｃｍ，以利于单向注浆阀扎入沉渣或虚土 层不小于８０ｍｍ，上部高出桩顶约５０ｃｍＥ３ｌ。注浆喷 头以安装具备逆止功能的单向阀为佳。亦可将导管 底部制成花管式压浆喷头，沿高度方向布置四排，排 距３０ｍｍ，每排环向布置３～４个直径４～６ｍｍ注浆 孔。（见图１）
１）采用桩基后注浆技术，可从根本上改变桩底 沉渣（泥浆护壁成孔）和孔底虚土（干法成孑Ｌ）影响灌 注桩混凝土浇筑质量、降低桩端承载力的技术难题， 克服泥浆护壁成孔时桩身泥皮降低桩侧摩阻力的缺 陷，对提高单桩承载力、减少桩基沉降、确保桩基工 程质量有重要意义。
２）能大幅提高单桩承载力，有利于持力层的灵 活选择，可缩短桩长或减少桩基数量，降低施工难
复式注浆对于饱和土宜先桩侧后桩端，非饱和 土则宜先桩端后桩侧；多断面桩则应先上后下；桩侧 注浆与桩端注浆的时间间隔不少于２ ｈ。
注浆作业与成孑Ｌ作业的直线距离不宜小于８ ｍ。 ３．４注浆材料及制备
１）浆液配比：注浆材料宜采用普通硅酸盐水泥， 水泥强度等级不宜低于Ｐ·０４２．５，受潮结块或过 期水泥不得使用。浆液的水灰质量比应根据土的饱
度，加快施工进度，技术经济效益显著。 ３）桩底后注浆可采用管式单向注浆阀或花管式
压浆喷头，与构造复杂的注浆预载箱、注浆囊、Ｕ形 注浆管不同，为开敞式注浆；桩侧注浆是外置于桩土 界面的弹性注浆管阀，可实现桩身无损注浆。注浆 装置安装简便、成本较低、可靠性高，注浆机具轻巧、 移动方便。
桩基后注浆技术适用于除沉管灌注桩外的各类 钻、挖、冲孔灌注桩。端承桩宜采用桩底单注浆，摩 擦端承桩宜采用桩底、桩侧复式注浆。 ２工艺原理 ２．１桩底注浆的加固作用机理
注浆等因素确定，可按下式估算［４］：
Ｇｃ一口ｐｄ＋口。ｎｄ
（１）
式中：口。、ａ。一分别为桩端、桩侧注浆量经验系数，
ａｐ一１．５～１．８，口。－－－－０．５～０．７； 咒一桩侧注浆断面系数，由设计确定；
ｄ一基桩设计直径，ｍ；
Ｇｃ一注浆量，以水泥质量计，ｔ。
对于独立单桩、桩距大于６ ｄ的群桩和群桩初始
注浆的数根桩的注浆量应按估算值乘以１．２的系数。
５０ Ｌ／ｍｉｎ控制，最大注浆流量不宜超过７５ Ｌ／ｍｉｎ。
第一轮的注浆量约占总压浆量的７０％，同一根桩
Ａ、Ｂ管的注浆时间间隔为３０～６０ ｍｉｎ。
３）第二轮注浆在初始注浆结束后的３ ｈ即可进
行。第二轮注浆的压力可高于初始注浆压力，对于
风化岩、非饱和黏性土及粉土，注浆压力也不宜超过
１０ ＭＰａ，对于饱和土层则不宜超过６ ＭＰａ［６３；注浆流 量宜按１５～３０ Ｌ／ｍｉｎ控制，最大注浆流量不宜超过 ５０ Ｌ／ｒａｉｎ。
【摘要】介绍了灌注桩桩基后注浆技术的特点、工艺原理、操作要点和质量控制措施，阐述了开放式注浆工艺与传统
封闭式注浆工艺的区别，总结了近年来桩基后注浆技术应用的经验和成果。 【关键词】灌注桩；桩基后注浆；工法
【中图分类号】ＴＵ ４７３．１４
【文献标识码】Ｂ
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７—２９９３．２０１０．０Ｉ．０１４
桩底后注浆技术在不同地基土中的加固机理不 尽相同。在非渗透性中等以上风化基岩的桩底注浆 时，浆液对桩底沉渣颗粒进行置换、挤密、固结，将桩 底沉渣层处理加固成复合地基；在砂砾、含砂砾黏性 土及黏性土层的桩底注浆时，桩底虚土与注入浆液 发生物理化学反应形成结石体，压力浆液通过渗透、 挤密、填充及固化作用，提高持力层的强度和变形模
阀堵头或花管式注浆喷头的密封包裹，确认管路疏
通、喷头打开后，即可转人正常注浆作业。初始注浆
的入口压力，对于风化岩、非饱和黏性土及粉土，注
浆压力宜为２．５～６ ＭＰａ；对于饱和土层宜为１．２～
４ ＭＰａ，软土宜取低值，密实黏性土宜取高值。为提
高浆液渗透分布的均匀性和有效性，注浆速度宜慢 不宜快，注浆流量宜小不宜大，一般按３０～
钢筋笼长度在１５ ｍ以内，导管应一次组拼固定 在钢筋笼上整体吊放；长度超过１５ ｍ应随钢筋笼的 分段拼接在孔口安装。钢筋笼应沉放到底，不得悬 吊，下笼受阻时不得撞笼、墩笼、扭笼。 ３．３桩位选择及注浆顺序
应在符合最佳注浆时间的前提下，按先深后浅 的原则选择桩位，一个承台下的多桩宜一次性连续 注浆，群桩注浆应先外围桩、后中间桩；大直径桩的 桩底注浆应采用２根桩循环注浆，即先注第１根桩 的Ａ管，注浆约占总注浆量的７０％，再注第２根桩 的Ａ管，然后依次为第１根桩的Ｂ管和第２根桩的 Ｂ管，最后按总注浆量轮番补足，并保证同一根桩两 根管的时间间隔为３０～６０ ｍｉｎ，以利于浆液在土层 中流动和扩散曲Ｊ。
３）浆液制备：水泥浆应采用机械搅拌，浆液应拌
合均匀，不能有明显的团粒或混有水泥结块、水泥袋
等杂物。搅拌好的浆液通过滤网（网眼不大于
３ｍｍ）置于储浆桶中，并不断搅拌，以防泌水沉淀。
搅拌后３ｈ泌水率不超过３％，泌水应能在２４ ｈ内
重新被水泥浆全部吸收；浆液应有足够的流动度，采
用流锥法测定时，流动度控制在１４～１８ ｓ间。低水
４）终止注浆的控制：注浆过程中对注浆量、注浆 压力与桩身上抬进行“三控”，注浆结束前应按设计 最大注浆压力稳压持荷８ ｒａｉｎ。满足下列条件之一 时可终止注浆［７］：
①注浆总量和注浆压力均达到设计要求； ②注浆总量已达到设计值的７５％，且注浆压力 已超过设计最大值； ③桩身上抬超过３ ｔＯ＿Ｉｌｌ。 ３．６常见问题的处置 １）当注浆压力长时间低于正常值、浆液流速较 快，或地面出现冒浆、周围桩孔串浆时，应改为间歇 式注浆，间歇时间为３０－－一，９０ ｍｉｎ，同时可采取降低水 灰比、加浓浆液、掺加促凝剂等施工措施。 ２）同一根桩的一根注浆管出现注浆压力很高、 注浆量不足时，可在另一根注浆管补足整根桩的注 浆量，邻近桩的的相邻注浆管也应适当补足相应的 注浆量。 ３）注浆过程中注浆压力或注浆流量无变化，但 桩身或地面出现明显上浮，如注浆总量未达设计值 的７５％，应查找原因采取相应措施，注浆总量已达 设计值的７５％则可终止注浆。 ４）如遇注浆管堵塞、碰坏无法注浆时，可在离桩 侧壁２０～３０ ｃｍ处钻声１５０小孔作引孔，埋置内导管 进行补压浆，补压浆量应大于设计注浆量Ｌ８］。 ４质量控制措施 ４．１注浆喷头位置控制 导管安放时应将注浆喷头埋人沉渣或虚土中一 定深度，既避免出浆口被水泥浆包裹，防止初始注浆 就需高压冲裂，又可保证水泥浆充分加固桩底沉渣 或虚土，还为浆液向桩底周边土层渗透提供充分条 件。桩侧注浆的注浆喷头位置宜选在砂性土层，对 桩侧摩阻力最小的薄弱部位的加固效果最好。 ４．２注浆压力及速度控制 注浆过程中，宜优先采用低压、慢速注浆，让浆 液在土层中均匀渗透和缓慢刺入，以得到最佳加固 效果。只有浆液注入困难，才逐步提高注浆压力，最 高注浆压力一般在终止注浆阶段使用。 ４．３注意不同注浆工艺的区别 本工法不同于传统的封闭式注浆，封闭式注浆 设有回浆管路，注浆前需进行管路清洗，开放式注浆 未设回收管路，压水清洗有害无益；封闭式注浆～般