后压浆技术在钻孔桩基础应用中的思考与探索Word格式文档下载.docx

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a.一般在钻孔桩钻孔清孔完成后，视其泥浆比重和孔中泥浆质量（即稠度），考虑可以吊放钢筋笼，浇筑水下混凝土，清孔后的泥浆质量因其在施工中的控制差别很大，不能按规范要求测其稠度，仅从控制比重来决定是否下钢筋笼，实际孔中的悬浮物是否会在下钢筋笼和导管的过程中产和沉淀，不仅比重这一个控制因素，而稠度在孔中悬浮物是否在一定时间内产生沉淀产生很关键的作用，尽管很多施工单位采取下导管后，利用导管二次清孔，但实际上这样的清孔方法仅在短时间内达到了清孔效果，但导管二次清孔往往是沉淀物即砂砾的含量较多，未开始浇筑砼即会回落，此时该桩底部位混凝土极易同沉淀物夹杂在一起，该段的桩身质量极易不稳定的。

b.在不同的规范中允许沉渣厚度不大于0.2~0.4D，但实际上沉渣厚度尽管满足了规范要求，但对桩的沉降仍产生极大影响，大幅度降低了桩端承载力。

c.由于地质情况的客观存在，个别地层处在流塑状态，产生局部桩径不能满足设计要求，即施工中经常遇到的缩径现象。

d.在灌注过程中出现的局部塌孔、夹泥以及混凝土离析等现象，使桩身质量达不到设计要求。

以上诸多质量通病是设计及施工者一直关注的问题，灌筑桩钻孔和浇筑质量控制是保证桩基承载力的前题，但如发生了上述潜在威胁或质量通病，如何采用补救，使缺陷部份得到可靠的改善，后压浆技术应是一个积极的方法。

它可以使桩底沉渣改善，亦可以加大桩底直径，形成扩大头，也可以改善夹泥、夹渣部份的桩身强度，使之达到设计要求，从而大幅度提高桩基承载能力。

二、后压浆技术

2.1后压浆技术机理

2.1.1桩底后压浆技术

钻孔灌注桩后压浆技术，是指其成桩前在钢筋笼上预置压浆钢管，成桩后采用高压注浆泵，将具有一定压力的水泥浆压入桩底，在桩底部位形成扩大头，并改善桩底沉渣的结构，如达到一定压力，则使部份桩侧泥皮甚至桩周土体起到冲击劈裂、渗透、填充、压密作用，以此来处理沉渣或增强，从而大幅度提高桩的承载能力的一项技术措施，它一方面增大桩端的几何尺寸，又可以使桩侧一定范围内的土体因高压水泥浆的注入而改变其形状、位置，产生不规则的变化，改善了桩底结构，桩身与桩周的磨擦系数，清除了部份因泥浆循环造成的护壁泥浆，尤其关键的是在其高压注浆的作用下，桩的端部变大，形成了扩大头，而高压注浆反向作用冲击护壁的泥皮，又使桩身与侧壁土体产生了枝节桩作用，从而大幅度的提高了桩的承载能力，无论从工程质量保证自身而言，或是从工程经济角度而论，都是一项十分值得推荐的技术方法。

2.1.2卵砾层中的压浆处理

当桩基设计持力层在卵砾层，且层厚能使设计者感到放心，故设计进入该层一定深度，因该层是钻孔难度最大的（仅对正循环钻机而言），此时如考虑采用后压浆方法，使卵砾石层的结构加以局部改变，亦可以收到事半功倍的效果，见下图

2.1.3利用声测孔作后压浆孔道管，可一举二得。

目前很多工程桩为保证其桩质量达到设计要求，不仅采用低应变法测其桩身质量，也采用超声波法测定其桩身质量，如在其中的一根声测管中加设单向阀，在声测完成后，将其作为注浆管，则可以收到一举二得之功效，其主要技术方法为：

将同一桩内的三根声测管选其一根，在管底部加一可靠的单向阀，在声测工作完成后将另外二根管在顶端加以封闭，此时将高压水泥浆注入该管，以求达到改善桩底之目的。

如在设计中能同时将部份富余系数加以综合考虑，不仅在质量上能得到可靠保证，并且在降低工程成本，控制工程造价中收到不可低估的效果。

2.1.4成桩后缺陷处理后压浆技术。

由于成桩后产生的质量缺陷不易修复，在一定的条件下，补桩又十分困难，使得后压浆技术又大大增加了其内涵。

钻孔灌注桩在经过桩身检测后发现桩身存在缺陷，如桩身某部位产生部份夹泥，此时后压浆技术又有了新的发挥亮点，届时在桩身钻孔至缺陷部位，置压浆管于其中，顶端管道与桩身间隙作良好封闭，采用高压注浆，使桩夹渣部位其成份得到改善，从而使桩的质量得到提高。

若夹渣相对问题较大，可采用多孔法，即一个孔道注浆，另外一至二个孔道排浆，届时夹渣部份在高压水泥浆的强冲击作用下产生流动，因同时存在循环排出孔，使压浆过程更可靠、更充分，其压浆质量更易得到保证。

2.2后压浆施工工艺

2.2.1后压浆施工主要机具、设置

主要机具设备有水泥浆搅拌机、高压注浆泵、CSYB浆压往复式高压泵、注浆管道、XY-1型液压钻机（成桩后处理缺陷用）。

见下图

2.2.2后压浆施工工艺及流程

（1）注浆管安装：

花管安装于注浆管的最下端，长度30~50cm，用1’自来水管钻孔制成，下入前花管用胶带封好，花管部分插入孔底土层中，注浆管间连接用1’管箍，注浆管绑扎或焊接在钢筋笼上。

（2）清水通孔：

成桩后48h内接好管路，用高压泵向管路压清水，当泵压升至一定高度后突然下降至0，或者是泵压保持恒定数值，而注水量已超过管路容积较多时，表明花管出浆口已被打通，可以注浆。

（3）水泥浆制备及注浆：

水泥用普通硅酸盐32.5#，水灰比0.5~0.6，可适量加入减水剂。

注浆宜在桩身混凝土具一定强度后进行，一般控制在3天之内，每根桩两根注浆管交替进行，注浆终止压力1.8MP或注浆量1.5m3桩。

（4）清洗泵体及管路：

注浆完成后，应马上用清水冲洗搅拌机、管道及注浆泵等。

2.2.3成桩后缺陷处理施工工艺

对于成桩后才发现有缺陷的桩，其处理同样可以采用后压浆术，只是工艺有所不同。

（1）首先在缺陷桩上钻Φ60-Φ75小孔数个（数量由桩径来确定，桩径超大，数量越多），深度至缺陷部位。

钻孔时必须严格控制垂直度，防止钻孔偏斜损坏钢筋或钻至桩外。

（2）下入喷头，首先用高压水喷射，并不停旋转和上下窜动，目的是将缺陷处的泥土或泥浆剥离砼面，然后用大泵量清洗、换浆，直到返浆清澈。

（3）水泥浆配制同前。

（4）注浆顺序：

堵塞c、d孔，由a孔注浆、b孔出浆→b孔水泥浆变稠→堵塞b孔数分钟→压力值下降→堵塞a、b孔→由c孔注浆→d孔水泥浆变稠→堵塞d孔维持压力数分钟→压力值下降→堵塞c孔→压浆结束→清洗设备。

三、压浆桩承载力的确定及静载对比试验分析

该工程桩底持力层选用便于压浆的8-2卵石层。

为了对桩底压浆前后桩受力性状的了解，分析压浆的效果，对四组桩进行了压浆前后的对比试验，见静载试桩成果表，试桩Q-S曲线图1~2，试桩桩端承载力Pb与桩端位移Sb曲线图3。

根据资料介绍，桩端压浆桩承载力可以按以下确定。

方法一[1]：

R=n1n2Rk

式中Rk为未压浆桩承载力标准值；

n1为土性参数；

n2为桩长径比参数。

对于粘性土，n1=1.1~1.2；

砂土，n1=1.2~1.4；

碎石，n1=1.4~1.5。

桩长径比，5≤1/d≤15，n2=1.3-1.5；

15<

1/d≤30,n2=1.2-1.3，30<

1/d<

80，n2=1-1.2。

l．S1、S。

试桩、注浆前桩侧极限摩阻力分别为2881．IKN，3226．6KN，注浆后桩侧极限摩阻力分别提高为3Q83．3KN、3694．6KN，分别提高了7％、14．5％，注浆工艺增大了桩侧摩阻力的发挥程度、提高了桩侧极限摩阻力。

2．S、S试桩注浆前桩端极限承载力，分别为2914gKN、2983．4KN注浆后桩端极限

承载力为4368．7KN、5485．4KN，提高了50％、84％。

由此可见，注浆工艺大大提高了桩端的极限承载力。

3．S、S4试桩、注浆前，桩顶沉降量3829mm、1224mm，桩端沉降量为肋．34mm，4，98mm注浆后，在其极限荷载下对应的桩顶沉降量为14．32mm、12．64mm，桩端沉降量1．72mm刃．43mm。

桩端注浆后，在同级荷载作用下，桩沉降远小于不压浆的桩，从沉降曲线分析；

荷载——沉降性能得到改善，Q—S曲线由陡降型转变为缓变型，增加了桩的安全储备，大大减少沉降。

这样在实际工程中相当有利。

4．根据计算与静载对比分析，方法—～四可以作为初步估算，方法三、四比较直观，合乎实际情况。

5经济效益分析

普通钻孔灌注桩，与桩底压浆钻孔灌注桩经济技术分析对比，见下表：

方洁二：

采用桩端承载力综合提高值来表示

R—unP“Ap十up∑liqni

对于粘土，n＝4～7；

对于纲砂土，n＝2．5～5；

对于砾、卵石，n＝2．5～3．5．

方法三

（2）：

Quk=Qnl＋qpk=u∑qnkili＋（εpqpkAp）λg，（3）

式中qnk、qpk——极限侧阻力和端阻力标准值，按JGJ94—94取值。

li——桩侧第i层土厚度；

u，Ap——桩身周长和桩底面积；

εp——端阻憎强系数；

λg——注浆量修正系统，λg＝实际注浆量／合理注浆量，取λg≤1，桩底注浆量：

Gcp=∏（h·

t.·

d＋ε·

n。

·

d３）

GcpG。

——桩底注浆量，以水泥用量计（t）；

d，L——桩直径，桩长（m）；

h——桩底注浆浆液上返高度（m），其值取10～20m，粘性土、粉土取高值，砂土

取低值；

t——包裹于桩身表面的浆液厚度（m），一般取0.01～0.03m，粘性土，正循环取

高值；

n。

——桩底、桩侧上的天然孔隙率，

no=e0／1+e0，eo为天然孔隙比；

ε——土体容浆率，卵砾、中粗砂ε取04～0．6，粉性土、粉上、粉细砂ε取0.2～

0.3，浆液水灰比小加入稀释剂者取高值。

方洁四（3）：

Rk=∏d∑qnkili十∏/4·

D2qpλ

式中：

D——桩头扩大后的直径（m）

λ——桩径修正系数，4∏D3/3·

e/8（1+e）=L

其中D（rn）和e分别为扩大头直径和土的初始孔隙比，L（m3）为注浆量。

静载试桩试验成果表

桩号

桩长（m）

桩径（mm）

静载所得单桩竖向极限承载力

极限荷载下对应的沉降量

方法一

方法二

方法三

方法四

桩顶

桩端

S1前

43.01

800

5796

38.29

24.34

S1后

7452

14.32

1.72

8251

8977

9895

10786

S2后

42.62

8280

14.65

1.52

8485

9130

10046

10938

S3后

42.58

20.85

1.41

8008

8819

9736

10627

S4前

42.83

6210

12.24

4.98

S4后

9108

12.64

0.43

8232

8965

9882

10773

S1前――表示压浆前，S1后――表示压浆后

桩型

钻孔灌注桩（不压浆）

钻孔灌注桩（压浆）

技术经济指标

桩径/桩长

Φ800/42

单桩承载力标准值（KN）

3500

5000

总桩数

385

264

施工总费用

826.62

628

压浆总费用

61

平均单桩压浆费用（元）

2310.6

平均单桩总费用（元）

21468.87

23779.47

采用压浆节省的灌注桩费用

259.62万元

费用比较

100%

75.97%

本工程采用桩底压浆拔术，与普通钻孔灌注桩相比较，节省费用19862万元，降低了整

个工程造价，减少桩数量121根，桩的单位面积承载力的提高，使布桩更适应基础的受力状

况，传力更直接，减少了承台尺寸、笺板的尺寸及配筋、基坑开挖深度，缩短了施工工期，综合

经济效益非常明显，为建设单位节省了大量的资金。

6结论

1．桩底压浆技术解决了普通钻孔灌注桩在复杂土层的施工难题。

具有工艺简便、操作简单、施工方便、流水作业、穿插进行、不占工期、效益显著。

2．压浆的技术系数控制要合理。

3．桩底压浆应有效控制压力与灌浆量，由于承载力提高幅度较大，目前工程经验不多的情况下，应迸行静载试验，应考虑压浆的长期效应，群桩效应，在使用中应留有一定的安全储备。

4．该项技术与持力层的选取有密切的关系，注意合理利用该技术的使用条件，根据上部结构特点优化选择持力层，在砂砾层中压浆效果特别明显。

参考文献

〔1）龚维明，雄明征，孙逊，桩底压浆记注桩承载力计算，《建筑结构》，1998．11．

（2）刘金硕，高文主，祝经戍，后压浆汕注桩承载佐状及工程应用，地下结构与岩上工程新进展

（3）刘世明，吕永进，吴向东等，桩底加固技末及承载力计算方法探讨，华东水电技术，1998年第4期

关键词：

钻孔灌注桩基础缺陷后压浆思考探索

目录

1、概述

2、后压浆技术

3、压浆桩承载力的确定及静载对比试验分析

4、经济效益分析

5、结论

金晓群

二○○五年八月五日