后压浆桩基施工技术分析

■熊斌

(湖北省城市地质工程院 湖北武汉 430070)

后压浆桩基施工技术分析

■熊斌

(湖北省城市地质工程院 湖北武汉 430070)

针对钻孔灌注桩未压浆的不足与缺陷，分析了后压浆的作用机理，并对后压浆桩基施工技术与质量控制进行了细致的讨论和分析。

后压浆桩基施工

1 后压浆桩基的作用机理分析

1.1 桩基未压浆的不足与缺陷

钻孔灌注桩成孔过程中，为了保持孔壁稳定并减少塌孔和缩径现象，很多情况下都采用泥浆护壁措施，但是泥浆颗粒会在孔壁形成泥皮（见图1），而泥皮会妨碍混凝土与桩侧周边土的粘结，势必降低桩侧摩阻力。桩成孔后桩底和桩周土的密度和强度都会降低，这是因为孔壁临空面土体应力释放以后很难恢复，随着时间延长这种效应更加明显，其结果也使桩侧摩阻力减小。为了减少桩底沉渣厚度，施工上通常都会采用二次清渣工艺，但无论二次清渣效率多高都不可能彻底清除沉渣。在以导管灌注混凝土时，桩中心部位的沉渣会冲向边缘形成盆状沉渣，如图1所示。盆状沉渣的出现，相当于桩底端承面积减小了，从而导致桩端承载能力下降。而且混凝土从细长导管中冲出到桩底很容易离析，而使桩底混凝土出现 “虚尖”、“干渣石”等现象，造成桩底混凝土强度下降[1]。以上种种因素终会导致桩的承载力显著降低。

1.2 桩基后压浆的作用机理

桩基后压浆技术是指成桩后桩身达到一定强度，通过预埋在桩身中的压浆管及压浆装置，将高压水泥浆液或水泥砂浆注入到桩端、桩侧周边的土层中，从而起到加固桩端、桩侧周边薄弱环节，提高桩基承载力的目的。按照压浆部位的差别，后压浆技术分为桩端压浆、桩侧压浆和桩端桩侧联合压浆三种类型。根据压浆工艺的不同，后压浆技术分为开式压浆和闭式压浆两种形式，开式压浆的部位不封闭，浆液通过渗透、填充、劈裂、置换等作用进行加固；闭式压浆是在密闭腔体内对桩端土体进行压密。依据压浆循环与否，后压浆技术分为单向压浆和循环压浆两种方式[1]。从注浆机理上看，后压浆技术主要通过渗入性注浆、压密注浆和劈裂注浆三种效应达到增强效果，当桩侧为粗粒土时以渗入性注浆为主；桩侧为细粒土时以劈裂注浆为主；在地下水位以下且桩侧高渗透性土层可能以压密注浆为主。压浆后，桩侧粗粒土层呈现渗入胶结效应，而桩侧细粒土呈现劈裂加筋效应，而桩底沉渣和桩侧泥皮因与浆液反应而显示固化效应。除此以外，桩底桩侧土体还存在一定程度的压密效应，如图2所示。桩基经过后压浆后一般承载力明显提高，如图3所示。沉降值s相同时，压浆后与压浆前柱顶荷载Q2>Q1。

2 后压浆桩基施工技术

2.1 工艺流程

压浆管制作→压浆管安装→压浆管与钢筋笼下放→检查压浆管质量→灌注桩基混凝土→压浆管开塞→桩基声测→检查压浆设备→桩侧压浆→桩端压浆→桩基承载力检测→交工验收。

2.2 工艺参数选择

后压浆技术的主要工艺参数包括水灰比、压浆量、压浆压力、压浆持续时间、压浆顺序等。

水灰比直接影响浆液的流动性、稳定性以及加固效果。水灰比大小与工程地质、水文地质、成孔工艺等多种因素有关。一般土层水灰比可取0.45～0.65，其中细粒土、密实性较大的土取较大值；粗粒土可取较小值。非饱和性土水灰比可取0.6～0.9。

压浆量与桩径、桩长、桩底桩侧土层性质、桩基承载力增幅等因素有关[2]，可采用公式计算，为以水泥质量计的压浆量，t；、分别为桩端、桩侧压浆经验系数，=1.5～1.8，=0.5～0.7，其中粗粒土取较大值，细粒土取较小值；为桩侧压浆断面数量；为桩径，m。

压浆压力与地层性质、桩长、地下水静压力等有关，可按经验公式[1]估算，再通过试桩确定。式中为桩端、桩侧压浆处的静水压力，MPa。

压浆持续时间与压浆流量有关，还与压浆终止条件有关。按照《建筑桩基技术规范》（JGJ 94-2008）6.7.4规定，压浆流量不宜超过75L/min。

压浆顺序，按JGJ 94-2008第6.7.5规定，饱和土宜先桩侧后桩端，非饱和土宜先桩端后桩侧，多断面压浆宜先上后下，群桩宜先外围后内部。

2.3 施工技术要点分析

后压浆技术主要包括压浆装置安装、压浆管开塞和压浆操作等内容。

后压浆装置安装的主要内容是压浆管制作以及与钢筋笼一起下放，其中压浆管一般采用钢管制作，因为可同时兼作超声检测管道，所以除了要注意接头防渗以外，还要注意不影响超声检测，管道不能错位，为此要确保各节钢筋笼和压浆管正确对接，每节钢筋笼需对应编号，上下同一根压浆管可漆成同样颜色。查漏应从每一节下放的压浆管做起，每下放一节就在管内注入清水，5min液面不下降说明密封正常，否则要对钢筋笼吊起处理。

压浆前要对压浆管开塞，其目的是检查管路是否畅通，并冲开密封的胶皮和混凝土覆盖层。规范中没有明确开塞时间，文献中有两种做法，其一是在桩体混凝土终凝后，即混凝土灌注后8～12h，压入水压约为压浆压力的清水，时间3～5min，水压稳定且能不断注入时说明开塞成功[1]；其二是在注浆前采用逐级升压法开塞，当压力骤降及水量突增时说明开塞成功，随即停机，避免大量水灌入地下[3]。两种方法比较，前一种开塞更容易一些，因为开塞早混凝土强度不是很高，容易冲开压浆“通道”，但后一种也在实践中有不少应用。

压浆操作时间按规范应在成桩后2～30d之间，如果压浆管兼作桩身超声检测需在成桩15d超声检测合格后进行。压浆参数应通过试验优化确定，控制方式以双控法为宜，即以压浆量为主，压浆终止压力为辅。

3 后压浆桩基施工技术应用

3.1 工程概况

某高层住宅小区工程，地下1层，地上13～17层，采用剪力墙结构及桩筏基础。根据地质勘查报告，桩基范围土层以粉质黏土、黏土、粉土为主，设计采用钻孔灌注桩，桩径650mm，17层住宅楼的有效桩长为38m。但是该小区不同区域的地质状况并不一致，其中15号楼地质条件非常复杂，由于曾为旧河道和坑塘，覆盖层不仅存在淤泥质土，还有建筑垃圾、灰渣等杂填土。经过试桩该处单桩竖向极限抗压承载力只有3300～3600kN，达不到设计单桩竖向极限抗压承载力3800 kN的要求。这种情况下，采用后压浆技术可能是既经济又安全的选择。

3.2 关键技术分析

分析了15号楼的地质特点，由于杂填土的不均匀性，若采用潜水钻施工，存在塌孔、成孔困难、钻头磨损、缩径等一系列问题，在综合比较工期以及技术经济条件以后，决定上部杂填土层采用旋挖钻孔工艺，以下采用潜水钻孔方案，后压浆采用桩端桩侧联合压浆方式。桩端、桩侧各设置2根对称布置的33.5mm×3.25mm压浆管，并等量取代钢筋笼上的主筋。压浆管底部设45mm单向压浆阀，管端布置8mm出浆孔，并以2层胶皮密封。采用42.5R普硅水泥，水灰比0.45～0.55。压浆量计算为1.6t，虑及杂填土的不利影响，确定设计压浆量2.5t，其中桩端1.5t，桩侧1t。压浆压力初段和末段1.5～2MPa，中段1～2 MPa。施工时初注水泥浆采用水灰比2：1稀浆，注入250L左右转换为正常后压浆施工。经超声检测成桩质量正常，3根桩试后压浆并进行静载试验，2根加载1.3倍的设计荷载，1根进行破坏性试验。结果2根加载1.3倍设计荷载的桩沉降量分别为17.13mm、21.17mm，破坏性试验的桩加载到6400 kN才出现破坏迹象，说明这3根桩都达到了设计要求，后续施工中其他桩的静载试验也都满足设计要求，表明施工方案尤其是后压浆技术的应用获得了圆满成功，经济性比较也证明采用后压浆远比加密普通钻孔灌注桩合理。

4 结语

后压浆技术已广泛用于桩基工程中，但是岩土工程的复杂性决定了后压浆施工中很多细节问题仍需按照工程实际情况采取针对性的措施。压浆效果不仅与桩受力方式有关，还与成孔工艺、成桩工艺和压浆工艺有关，因此施工人员应多学习压浆技术的理论和经验总结，这样才能确保预期的压浆效果。

[1]周志贞.大直径深长灌注桩桩端后压浆施工质量控制 [J].建设监理，2014(7)：62-66.

[2]李朋远，解一君.深杂填土区钻孔灌注桩后压浆施工技术 [J].工程质量，2014,32 (10)：57-61.

[3]张淑娟，李洪厂.中钢天津响螺湾工程后压浆钻孔灌注桩施工技术 [J].探矿工程（岩土钻掘工程），2014,41(3)：68-72，79.

F407.1[文献码]B

1000-405X（2015）-11-51-2