关于工程中灌注桩后注浆技术应用探析 陈庆猛 摘要：本文分析了建筑工程中灌注桩后注浆技术的应用，并以工程的施工实例，介绍了该技术的可行性和实际应用效果。 关键词：灌注桩后注浆；技术作用机理；工艺要点；效益分析 １概述 注浆法创始于１８０２年，由一位法国工程师开发应用于水 闸工程。此后，注浆法成为坝基帷幕、地铁、隧道以及建筑地基 加固中一种广泛使用的方法。在此理论基础上，中国建科院于 １９９４年研究开发了灌注桩后注浆技术。此项技术初始应用于解 决泥浆护壁钻孔灌注桩存在的桩底沉渣和桩侧泥皮的固有缺 陷。随着施工实践经验的积累，在进一步改良了注浆装置设备， 优化工艺参数和工艺流程后，灌注桩后注浆技术已经日臻成 熟，越来越广泛应用于城市高层甚至超高层建筑的桩基工程 中，取得了重大的经济效益和社会效益。 可以减少桩径，缩短桩长，还可避免穿透较难穿越的地质土层， 大大降低了施工难度，加快了施工速度。￣Ｌ４＇１－，后注浆预埋的内 导管可以利用作声波透射法检测桩身完整性，注浆后可代替等 强度截面钢筋，一管三用，也可提高经济效益。 （３）适用范围广。灌注桩后注浆技术几乎可以适用于各种 地质土层及强、中风化岩层，开始多用于泥浆护壁钻孔、冲孔、 挖孔灌注桩，近几年已经逐渐在各种干作业灌注桩工程中使 用，效果明显。 （４）施工工艺简单，便于操作，易于普及推广。 ３技术作用机理 灌注桩后注浆技术提高桩承载力，减少桩沉降量的作用机 理分析如下： （１）浆液高压注入桩底，改变了虚土沉渣的物理化学力学 性能及桩与岩层土体的边界条件。当桩底及周围土体为粗粒土 时，浆液靠渗入胶结效应使其强度提高，粗颗粒沉渣被水泥浆 液固化为中低强度混凝土：当土体为细粒土时，浆液以劈裂效 应注入，与细颗粒土形成强度和刚度较高的网状加筋复合土 体；在非渗透性中风化基岩中注浆时，如注浆压力不够大，浆液 受岩体约束，只能渗透到沉渣孔隙，形成浆泡，挤压沉渣颗粒， 沉渣问的泥浆充填物产生脱水固结，如压力足够大，则会发生 劈裂注浆和挤密现象，从而提高端阻力。另外，由于浆液的充填 胶结作用，在桩底会形成扩大头，增加了桩端受力的面积，也进 步提高了桩端承载。 （２）桩侧后注浆中侧阻力的提高依赖于由桩侧注入的浆液 以相同机理与土体结合。同时桩底后注浆中，由于浆液直接注 一２特点 灌注桩后注浆技术是灌注桩施工的一种辅助工艺，它的基 本原理是利用钢筋笼底部和侧面预先埋设的注浆管，在成桩后 ２－３０ｄ内进行高压注浆，浆液通过渗入、劈裂、填充、挤密等作用 与桩体周围土体结合，固化桩底沉渣和桩侧泥皮，起到提高承 载力，减少沉降等效果。后注浆技术包括桩底后注浆、桩侧后注 浆和桩底、桩侧复式后注浆。目前以桩底后注浆技术使用较为 广泛。 灌注桩后注浆技术实用性很强，主要有以下优点： （１）可固化桩沉渣、泥皮，大幅度提高桩的承载力，减少沉 降量。根据资料显示，对于桩底持力层为细粒土的单桩承载增 幅达３０～７０％，对于粗粒土增幅可达４０ １２０％，甚至更高。 （２）可节省工程造价，技术经济效益显著，特别对于大直 径，超长桩效果更为明显。采用后注浆技术与普通灌注桩相比 够确切反映客观实际的数字和资料，实践经验证明，一种科学 只有成功地运用数学时，才算达到了真正完善的地步。全面质 量管理，需要运用数理统计方法，从而研究工程质量的被动情 况，找出影响工程质量的主要原因，采取保证质量的有效措施， 才能得到保证和提高工程质量的目的。 数据是质量管理的基本依据，没有数据或数据不准确，甚 至使用假数据，质量管理就无从谈起。 过去，我们在质量管理中也有许多数据，但是，往往对这些 数据没能很好地分析，研究和利用。这是缺乏用数据说话的观 点表现。 工组织设计或施工方案；③要有经过综合平衡的施工作业计划； ④要有健全的施工指挥和岗位责任制，以及工人技术操作规程； ⑤要进行生产计划，技术、质量、安全交底，并有下达的施工任务 书为据；⑥要有足够而确切的原材料，半成品及物配件，质量检 验证明，出厂合格证，不合格的材料坚决不使用；⑦要有工序质 量交接卡（即质量自检三级检查表）做到上一个程序的质量合格 才能进行下道工序施工，并建立健全隐蔽工程检查记录验收制 度；⑧要准确按照施工现场平面布置图做临时设施；⑨要按文明 施工有关规定，现场道路畅通，场地不积水，材料堆放整齐，场容 整洁；⑩要有常备消防设施方案和现场临时用电方案。 另外我们还有存在搜集数据目的性不明确，常常凭个人 “经验”去估计数据的毛病，因而有些数据缺乏可靠依据，没有 多大的使用价值。 ｌ０总结 综上所述，项目组织文明施工，开展全面质量管理，是保证 和提高工程质量的必要条件。施工企业把工程建设项目从规划 设计图纸变为建筑工程实体，形成基本建设的最终产品，负有 不可推卸的直接责任。因此，施工企业对建筑的质量问题要认 真重视，不断总结经验，提高企业的素质和技术水平，这样才能 从根本上保证建筑工程质量。 （作者单位：厦门市同安区第三建筑工程公司） ９文明施工管理的方法 尊重科学规律，按基本建设程序和施工程序管理，搞好文 明施工是开展全面质量管理，保证和提高工程质量的前提。 实现文明施工管理的基本条件应当满足： ①要有整套经过技术会审的设计图纸；②要经过审批的施 广东科技２０１１ ７第１４期 １８３ 专版ｌｆ施工技术 入桩底，随注浆压力及注浆量增加，～部分浆液克服桩侧摩擦 力及上覆土压力沿桩土界面不断向上泛浆，高压浆液冲破泥 皮，渗入桩侧土体，使土体得到挤密加强，从而提高侧阻力。另 外，桩底注浆可以使桩上抬而产生反向摩阻力，相似于“预应 力”原理，提高侧阻力。 （３）注浆处理后土体刚度加强使桩沉降量减少，除此以外， 在注浆压力作用下，使桩端压缩变形有部分在施工期内提前完 成，也减少了日后使用期的竖向变形。 ４施工工艺要点 ４．１后注浆施工工艺流程 成孔施工一清孔、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（２～３０ｄ）一后注浆施工一养护（２０ｄ）一检测 验收。 ４．２注浆浆液的制备 注浆浆液的稠度和可灌性是注浆工艺的重要因素之一。根 据注浆泵的特点及场地地层条件，选择注浆液及注浆稠度。国 内后注浆工程多采用以水泥浆为主的浆液，根据需要添加外加 剂，而水玻璃类（硅酸盐）浆液以其具有无毒、价廉、凝结时问易 控制的特性，在国际上应用较广。 ４－３注浆终止控制标准 后注浆最大注浆压力由桩身结构如有效桩长、桩径、桩入 土深度等因素、桩的抗拔能力、土质条件决定。注浆前可根据上 述条件估算其最大注浆压力，当注浆压力达到此压力并稳定一 定时间后即可终止注浆：另一方面，也可根据地层条件及要求 承载力提高幅度确定注浆量，当注浆量达到要求时也可终止注 浆。由于注浆量的大小目前还没有成熟的公式可以预先计算， 一般都是根据经验积累估算，通过试验来确定比较合理的注浆 量，也可以采用注浆压力和注浆量双控制。 ４－４最佳注浆时间 根据泥浆护壁灌注桩后注浆成套技术资料显示，后注浆可 在成桩后２－３０ｄ内实施。事实上，由于注浆是通过高压注入这 就要求桩本身强度要足够；如果注浆过早，有可能因为桩身强 度过低而破坏混凝土自身结构，或由于桩侧阻力不足导致浆液 溢出地面；如果注浆过晚，则可能会因桩身泥皮硬化而影响浆 液向上泛浆挤入桩身周围的土体，以致浆液向远处散溢流失， 甚至引起串孔现象；所以在确定施工方案时一定要根据桩的设 计强度和注浆压力来推算确定最佳注浆时间。 ５质量要求与检验 （１）成桩质量标准应符合ＪＧＪ９４—２００８《建筑桩基技术规范》 的相应要求，承载力检验应在后注浆２０ｄ后进行，浆液中掺入 早强剂时可提前进行。 （２）后注浆施工操作及质量标准可执行中国建科院企业标 准《灌注桩后注浆技术规程》。 （３）施工过程中，应经常对后注浆的各项工艺参数进行检 查，发现异常及时整改。 （４）后注浆施工完成后应提供下列资料：材质检验报告、试 注浆记录、设计工艺参数、后注浆作业记录、后注浆桩检验及特 殊情况处理记录。 ６ 实１歹０分析 某综合楼工程是成功应用了后注浆技术的工程实例之一。 １８４厂东科技２０１１ ７第１４期 ６．１工程概况 该工程为框架一剪力墙结构，建筑面积为７０００ｍｚ，主楼１０ 层，地下设有～局部地下室，主体建筑高度４３．５ｍ。（５２程地质条 件如下表） 地质土层类别 厚度（ｍ） 桩极限侧阻力标准值（ｋＰａ） 人工填土 １．０－２０ １８ 粉质粘土 ３．６－３．９ ２５ 砾质粘土 ｌ３～１８．５ ３０ 全风化花岗岩 ０－３ ５ ３５ 强风化花岗岩 ３＿３～ｌＯ ４５ 中、微风化花岗岩 未揭穿 ５５ 基础采用钻孔灌注桩，设计桩径为１０００ｒａｍ及１２００ｒａｍ两 种类型，设计桩长为２３～３２ｍ，桩端持力层位于中、微风化花岗 岩层。但新建综合楼与原先旧楼相连接，交接处设有一道剪力 墙。该剪力墙基础布桩时桩间距、位置均受到旧楼的限制，必须 另行处理。由于该剪力墙刚好位于新楼与旧楼交接处，墙的轴 力及弯矩均较大，因此，其基础只能采用承载力较大的单排桩。 原先设计方案对此采用了钻孔灌注扩底桩，桩径为１２００ｍｍ，扩 底端桩径为２０００ｒａｍ，桩长为３０ｍ，单桩极限承载力为 １４８００ｋＮ。按此布置能够满足剪力墙基础布桩以及承载力的要 求，但在中、微风化花岗岩层施工钻孔灌注扩底桩难度大、工期 长、造价高，施工技术、设备也不够成熟，鉴于此，经与设计人 员、建设单位讨论分析，修改了原设计方案，采用灌注桩后注浆 技术，灌注桩采用了反循环钻孔，泥浆护壁，每桩埋设３根注浆 钢管，注浆终止实行注浆压力及注浆量双控，注浆压力为 １．５ＭＰａ，终止注浆压力３．ＯＭＰａ，在保证～定泵压下，浆流量控制 在５０～７５Ｌ／ｍｉｎ左右，注浆量每根桩为１５００～１８００ｋｇ水泥。 ６．２单桩承载力、效益分析 （１）桩基完成后试桩报告表明：采用后注浆技术的灌注桩 试验压力加载到１４８００ｋＮ时，总沉降量为２２．９１ａｒｍ，沉降量不 大，且０ Ｓ曲线平缓，无明显陡降段，Ｓ～Ｉｇｔ曲线呈平行规则排 列。综合分析，该桩极限承载力达到设计要求。 （２）经济效益分析：采用后注浆技术灌注桩和钻孔灌注扩 底桩的工程造价比较如下表所示： 技术经济指标 后注浆钻孔灌注桩 钻孔扩底灌注桩 桩径（ａｒｍ） １２ｏｏ Ｉ２００（扩径为２０００） 桩长（ｍ） ３０ ３０ 单桩极限承载力（ｋＮ） １４８００ ｌ４８００ 单桩混凝土量（ｍ，） ３３．９３ ３６．２５ 平均单桩施工费用（元） ３３２９０ ４６７００ 平均单桩注浆费用（元） ２７１４ Ｏ 平均单桩总费用（元） ３６ｏｏ４ ４６７００ 单位极限承载力费用（元／ｋＮ） ２．４３ ３．１６ 注：后注浆灌沣桩施工费Ｈｊ为工程决算价，钻孔扩底灌沣桩施工费用为施工队伍报价 由上表可以看出，只从桩的施工费用上就可以节省２３％的 造价，而且施工过程简捷方便，避免了外请施工队伍，施工工期 也相应缩短，大大提高了本工程的经济效益。 ７结语 灌注桩后注浆技术可以大幅度提高桩承载力，减小桩的沉 降，在工程应用上可获得很大的经济和社会效益。正因为如此， 此项技术应用推广越来越受到重视，也必然不断成熟、完善，在 持续改进中成为灌注桩必备的配套技术，发展潜力不可估量。 参考文献： ［ 】中国建筑科学研究院．灌注桩后注浆（ＰＰｅ）工法（ⅥＧｆ１Ｏ４—９８）．施工技 术，２００ｌ（１）：４６～４７． 陋筑桩 基技术规渤ＩＪ ＿厦『］特房建设工程集聊艮公司）
