论文部分内容阅读
【摘 要】 后压浆是一种新的钻孔灌注桩基础处理技术，即在成桩过程中，预埋压浆管路于桩底或桩侧，待桩身达到一定强度后，用高压注浆泵对桩端或桩侧注入特殊配方的浆液。桩端浆液通过渗透、劈裂和挤密作用，改善持力层的物理力学性能，以提高桩端承载力。桩侧压浆可充填桩身与桩周土体间隙，提高桩侧摩阻力。
【关键词】 钻孔灌注桩；后压浆技术；高层建筑；承载力
一、前言
近年來，随着我国经济的不断增长，国内城市中高层建筑日益增多，建筑物对地基基础处理的要求也越来越高，钻孔灌注桩桩基础也因此在高层建筑中得到了广泛的应用。相对于传统灌注桩成孔工艺存在的桩底沉渣等缺陷.钻孔灌注桩后压浆桩技术可大大减少桩底的沉泥，从而减轻桩周泥皮的影响提高桩基承栽力。桩基础通常应用于地下或水下等隐蔽区域，属于隐蔽的根基工程，工程的质量直接关系到整个工程的安危。因此如何科学准确的在工程建设中使用钻孔灌注桩后压浆技术显得尤为重要。下面本文将从后压浆施工工艺着手，结合实例来分析钻孔灌注桩后压浆技术在高层建筑中的应用，并就压浆效果及特点进行简要的分析。
二、后压浆施工工艺
1、施工流程
灌注桩成孔—钢筋笼制作—压浆管制作—灌注桩清孔—压浆管绑扎—下钢筋笼—灌注桩混凝土—后压浆施工
2、施工要点
（1）压浆管的制作。在制作钢筋笼的同时制作压浆管。压浆管采用直径为25mm的钢管制作，接头采用丝扣连接，两端采用丝堵封严。压浆管长度上端应高出地面30cm，在桩底部长出钢筋笼5cm。压浆管在最下部20cm制作成压浆喷头（俗称花管），在该部分采用钻头均匀钻出4排、每排4个、间距3cm、直径3mm的压浆孔作为压浆喷头；用图钉将压浆孔堵严，外面套上同直径的自行车内胎并在两端用胶带封严，这样压浆喷头就形成了一个简易的单向装置。当注浆时压浆管中压力将车胎迸裂、图钉弹出，水泥浆通过注浆孔和图钉的孔隙压入土层中，而混凝土灌注时该装置又保证混凝土浆不会将压浆管堵塞。
（2）压浆管的布置。将2～3根压浆管对称绑在钢筋笼外侧。成孔后清孔、提钻、下钢筋笼，在钢筋笼吊装安放过程中要注意对压浆管的保护，钢筋笼不得扭曲，以免造成压浆管在丝扣连接处松动，喷头部分应加混凝土垫块保护，不得摩擦孔壁以免车胎破裂造成压浆孔的堵塞。按照规范要求灌注混凝土。
（3）泥浆制备工艺。桩的承载能力大小，与孔底沉渣和成孔泥浆有直接的关系。控制沉渣的厚度和终孔泥浆的比重，是提高钻孔灌注桩承载力的关键。①根据地层情况，要配制好适当的泥浆比重，钻进中严加控制水量，防止坍孔。②本地地层自然造浆能力较强，可以采用原土造浆钻进保护孔壁工艺，设专人管理泥浆，用泥浆比重计定期测试泥浆性能和携砂能力，并做好记录，将孔内沉渣及时携带出孔。③终孔后，要稀释替换泥浆，比重降低到1.15-1.20以内，含砂率不大于8%，粘度降到28s以内。
（4）压浆施工顺序。压浆时最好采用整个承台群桩一次性压浆，先施工周圈桩位再施工中间桩；对于饱和性粘土先桩侧压浆，后桩端；桩端压浆应对同根桩的各个压浆管依次实施等量注浆。压浆时应做好施工记录，记录的内容应包括施工时间、压浆开始及结束时间、压浆数量以及出现的异常情况和处理的措施等。
三、钻孔灌注桩后压浆技术在高层建筑中应用
1、工程概况
某住宅小区工程（1～8栋），该工程基础采用钻孔灌注桩，设计总桩数为768根，桩径分别为Φ800、Φ900、Φ1000、Φ1100、Φ1200、Φ1400mm，有效桩长10～18m经过多个设计方案论证，桩基工程采用后压浆钻孔灌注桩，桩荷载形式为端承一摩擦桩，其中该工程工程地质条件为：（1）填土：褐色稍湿、中密、不均匀；层厚：2.2～3.2m；（2）黄土状粉质粘土：浅褐色、硬塑、具湿陷性；层厚：2.4～4.3m；（3）粉土：黄褐色、中密、属中等压缩性土；层厚：3.0～5.5m；（4）黄土状粉质粘土及粉土；层厚：3.9～5.5m；（5）粉细耻、灰色、中密局部为中砂；层厚：1.8～3.3m；（6）卵石、杂色、中密、粒径3～10cm、最大>20cm；层厚：5.0～7.5m。
2、钻孔灌注桩后压浆技术设计与计算
（1）注浆管及压浆器的设计
桩端压浆导管选用内径Φ32mm的国际标准黑铁管，桩侧压浆导管选用内径Φ20mm的国际标准黑铁管，两端加工连接螺纹。为提高注浆质量，沿钢筋笼周边均匀设置三根注浆管，注浆管采用无缝钢管，注浆管的接长采用丝扣连接，注浆管下端伸出钢筋笼底端0.50m，在0.50m段钻Φ8mm的孔眼，孔眼按四行呈梅花型排列成花管（计孔眼38个）。管底部用60锥型铁棒焊接封堵。注浆管的上端埋入地表面0.20m～0.30m，平时用管帽盖好以免杂物掉入管内堵塞而影响注浆。花管部位用橡胶环密封，最下面的一个环用铁丝绑扎牢固。
（2）注浆材料的配比
在钻孔灌注桩后压浆技术中，浆液的配比是一项重要的工作，该技术应用效果的好坏在很大程度上取决于水泥浆液的配比。水泥浆液的结石强度随着水灰比的降低而提高，但是，如果水灰比过小，浆液的流动性差，既难于泵送，又不易渗透到致密的地层中。因此，浆液的水灰比需要根据地层条件的不同而改变。为了改善水泥浆液的性能，可以在水泥浆液中掺入适量的外加剂。施工中，注浆材料一般选用po42.5水混，受潮结块变质的水泥不允许使用。浆液水灰比可选用1：1，0.8：1，0.6：1，0.5：1四个配比（重量比）。注浆原则上从稀浆开始灌注，到浓浆结束。起始灌浆墩度的选择视现场具体情况调整。
（3）注浆压力的计算
注浆开环压力比较大，理论计算上由于影响因素比较多，难于精确计算，一般凭经验估计为2.0MPa～4.0MPa，必要时还可采用更高的压力强行开环，最高可达到8.0MPa，注浆压力系指克服浆液流动阻力进行扩散的压强，通常按注浆深度确定，采用下式计算：P0=（0.2～0.23）H/10其中，P0为注浆终压（MPa）；H为注浆深度（m）。注浆时压力表一般安装在注浆泵的出口，因注浆管路的压力损失，一般表压比计算值偏大。 四、压浆效果及特点分析
根据桩基检测部门检测结果，该工程单桩承载力满足设计要求，且承载力提高40～60%，达到了后注浆工艺提高承载力的目的。該楼钻孔灌注桩施工中成功地使用了桩后注浆这种新技术工艺，取得了较好的效果，其特点为：
1、提高单桩端承力
由于后注浆的挤压、充填、固结作用，在桩底形成扩大头且消除了钻孔灌注桩沉渣的存在，使桩体与桩端持力层有效地结合在一起。另外，由于高压注浆使桩底产生反向预应力，能有效地发挥和增加单桩端承力。
2、提高桩侧摩阻力
由于浆液沿桩周向上扩散泛浆，能部分增加单桩摩阻力。根据现场开挖情况，部分桩在桩上部可见5～15mm厚的注浆层。
3、消除不良地质影响
在施工中，桩注浆量均大于设计注浆量1.5吨，部分桩的注浆量大于2.5吨，个别桩达到9吨。根据基础开挖到桩顶标高时，发现脊脉状注浆物存在，厚为50～150mm不等，且不规则，说明后注浆工艺能消除部分不良地质的影响。
4、加固地基
由于全部工程均采用后注浆法施工，浆液对桩周土的压密作用，使部分浆液渗透土粒、砂粒、砾石粒之间的间隙里，使其固结，并与四周地层紧密相依，从而使整个地基得到加固。
5、工艺先进
后注浆工艺是我国20世纪90年代初形成的一种先进的施工工艺，是科学技术在工程施工中的具体运用。由于其科学性和先进性，已在世界范围内多领域得到了广泛的应用和发展。
6、不足之处
高压注浆易损件多，成本升高。地质情况复杂时，注浆量不易控制。
五、结束语
钻孔灌注桩后压浆技术随工程地质条件的不同，各项参数有较大变化，除了参照以往的施工经验外，在条件允许下可采用不同压浆参数进行试桩试验，以确定最佳施工方案。
参考文献：
[1]张韬亮，魏强：《钻孔灌注桩基施工与桩基后压浆技术浅谈》，《中国科技信息》，2009年20期
[2]陈飞，兰凯：《钻孔灌注桩后压浆作用机理与应用》，《地质科技情报.》，2005年S1期
[3]朱江海，何佩珠：《钻孔灌注桩后压浆技术在某工程中的应用》，《宁波大学学报（理工版）》，2010年03期
[4]梁健：《钻孔灌注桩桩底后压浆技术的探讨》，《科技信息》，2009年09期
【关键词】 钻孔灌注桩；后压浆技术；高层建筑；承载力
一、前言
近年來，随着我国经济的不断增长，国内城市中高层建筑日益增多，建筑物对地基基础处理的要求也越来越高，钻孔灌注桩桩基础也因此在高层建筑中得到了广泛的应用。相对于传统灌注桩成孔工艺存在的桩底沉渣等缺陷.钻孔灌注桩后压浆桩技术可大大减少桩底的沉泥，从而减轻桩周泥皮的影响提高桩基承栽力。桩基础通常应用于地下或水下等隐蔽区域，属于隐蔽的根基工程，工程的质量直接关系到整个工程的安危。因此如何科学准确的在工程建设中使用钻孔灌注桩后压浆技术显得尤为重要。下面本文将从后压浆施工工艺着手，结合实例来分析钻孔灌注桩后压浆技术在高层建筑中的应用，并就压浆效果及特点进行简要的分析。
二、后压浆施工工艺
1、施工流程
灌注桩成孔—钢筋笼制作—压浆管制作—灌注桩清孔—压浆管绑扎—下钢筋笼—灌注桩混凝土—后压浆施工
2、施工要点
（1）压浆管的制作。在制作钢筋笼的同时制作压浆管。压浆管采用直径为25mm的钢管制作，接头采用丝扣连接，两端采用丝堵封严。压浆管长度上端应高出地面30cm，在桩底部长出钢筋笼5cm。压浆管在最下部20cm制作成压浆喷头（俗称花管），在该部分采用钻头均匀钻出4排、每排4个、间距3cm、直径3mm的压浆孔作为压浆喷头；用图钉将压浆孔堵严，外面套上同直径的自行车内胎并在两端用胶带封严，这样压浆喷头就形成了一个简易的单向装置。当注浆时压浆管中压力将车胎迸裂、图钉弹出，水泥浆通过注浆孔和图钉的孔隙压入土层中，而混凝土灌注时该装置又保证混凝土浆不会将压浆管堵塞。
（2）压浆管的布置。将2～3根压浆管对称绑在钢筋笼外侧。成孔后清孔、提钻、下钢筋笼，在钢筋笼吊装安放过程中要注意对压浆管的保护，钢筋笼不得扭曲，以免造成压浆管在丝扣连接处松动，喷头部分应加混凝土垫块保护，不得摩擦孔壁以免车胎破裂造成压浆孔的堵塞。按照规范要求灌注混凝土。
（3）泥浆制备工艺。桩的承载能力大小，与孔底沉渣和成孔泥浆有直接的关系。控制沉渣的厚度和终孔泥浆的比重，是提高钻孔灌注桩承载力的关键。①根据地层情况，要配制好适当的泥浆比重，钻进中严加控制水量，防止坍孔。②本地地层自然造浆能力较强，可以采用原土造浆钻进保护孔壁工艺，设专人管理泥浆，用泥浆比重计定期测试泥浆性能和携砂能力，并做好记录，将孔内沉渣及时携带出孔。③终孔后，要稀释替换泥浆，比重降低到1.15-1.20以内，含砂率不大于8%，粘度降到28s以内。
（4）压浆施工顺序。压浆时最好采用整个承台群桩一次性压浆，先施工周圈桩位再施工中间桩；对于饱和性粘土先桩侧压浆，后桩端；桩端压浆应对同根桩的各个压浆管依次实施等量注浆。压浆时应做好施工记录，记录的内容应包括施工时间、压浆开始及结束时间、压浆数量以及出现的异常情况和处理的措施等。
三、钻孔灌注桩后压浆技术在高层建筑中应用
1、工程概况
某住宅小区工程（1～8栋），该工程基础采用钻孔灌注桩，设计总桩数为768根，桩径分别为Φ800、Φ900、Φ1000、Φ1100、Φ1200、Φ1400mm，有效桩长10～18m经过多个设计方案论证，桩基工程采用后压浆钻孔灌注桩，桩荷载形式为端承一摩擦桩，其中该工程工程地质条件为：（1）填土：褐色稍湿、中密、不均匀；层厚：2.2～3.2m；（2）黄土状粉质粘土：浅褐色、硬塑、具湿陷性；层厚：2.4～4.3m；（3）粉土：黄褐色、中密、属中等压缩性土；层厚：3.0～5.5m；（4）黄土状粉质粘土及粉土；层厚：3.9～5.5m；（5）粉细耻、灰色、中密局部为中砂；层厚：1.8～3.3m；（6）卵石、杂色、中密、粒径3～10cm、最大>20cm；层厚：5.0～7.5m。
2、钻孔灌注桩后压浆技术设计与计算
（1）注浆管及压浆器的设计
桩端压浆导管选用内径Φ32mm的国际标准黑铁管，桩侧压浆导管选用内径Φ20mm的国际标准黑铁管，两端加工连接螺纹。为提高注浆质量，沿钢筋笼周边均匀设置三根注浆管，注浆管采用无缝钢管，注浆管的接长采用丝扣连接，注浆管下端伸出钢筋笼底端0.50m，在0.50m段钻Φ8mm的孔眼，孔眼按四行呈梅花型排列成花管（计孔眼38个）。管底部用60锥型铁棒焊接封堵。注浆管的上端埋入地表面0.20m～0.30m，平时用管帽盖好以免杂物掉入管内堵塞而影响注浆。花管部位用橡胶环密封，最下面的一个环用铁丝绑扎牢固。
（2）注浆材料的配比
在钻孔灌注桩后压浆技术中，浆液的配比是一项重要的工作，该技术应用效果的好坏在很大程度上取决于水泥浆液的配比。水泥浆液的结石强度随着水灰比的降低而提高，但是，如果水灰比过小，浆液的流动性差，既难于泵送，又不易渗透到致密的地层中。因此，浆液的水灰比需要根据地层条件的不同而改变。为了改善水泥浆液的性能，可以在水泥浆液中掺入适量的外加剂。施工中，注浆材料一般选用po42.5水混，受潮结块变质的水泥不允许使用。浆液水灰比可选用1：1，0.8：1，0.6：1，0.5：1四个配比（重量比）。注浆原则上从稀浆开始灌注，到浓浆结束。起始灌浆墩度的选择视现场具体情况调整。
（3）注浆压力的计算
注浆开环压力比较大，理论计算上由于影响因素比较多，难于精确计算，一般凭经验估计为2.0MPa～4.0MPa，必要时还可采用更高的压力强行开环，最高可达到8.0MPa，注浆压力系指克服浆液流动阻力进行扩散的压强，通常按注浆深度确定，采用下式计算：P0=（0.2～0.23）H/10其中，P0为注浆终压（MPa）；H为注浆深度（m）。注浆时压力表一般安装在注浆泵的出口，因注浆管路的压力损失，一般表压比计算值偏大。 四、压浆效果及特点分析
根据桩基检测部门检测结果，该工程单桩承载力满足设计要求，且承载力提高40～60%，达到了后注浆工艺提高承载力的目的。該楼钻孔灌注桩施工中成功地使用了桩后注浆这种新技术工艺，取得了较好的效果，其特点为：
1、提高单桩端承力
由于后注浆的挤压、充填、固结作用，在桩底形成扩大头且消除了钻孔灌注桩沉渣的存在，使桩体与桩端持力层有效地结合在一起。另外，由于高压注浆使桩底产生反向预应力，能有效地发挥和增加单桩端承力。
2、提高桩侧摩阻力
由于浆液沿桩周向上扩散泛浆，能部分增加单桩摩阻力。根据现场开挖情况，部分桩在桩上部可见5～15mm厚的注浆层。
3、消除不良地质影响
在施工中，桩注浆量均大于设计注浆量1.5吨，部分桩的注浆量大于2.5吨，个别桩达到9吨。根据基础开挖到桩顶标高时，发现脊脉状注浆物存在，厚为50～150mm不等，且不规则，说明后注浆工艺能消除部分不良地质的影响。
4、加固地基
由于全部工程均采用后注浆法施工，浆液对桩周土的压密作用，使部分浆液渗透土粒、砂粒、砾石粒之间的间隙里，使其固结，并与四周地层紧密相依，从而使整个地基得到加固。
5、工艺先进
后注浆工艺是我国20世纪90年代初形成的一种先进的施工工艺，是科学技术在工程施工中的具体运用。由于其科学性和先进性，已在世界范围内多领域得到了广泛的应用和发展。
6、不足之处
高压注浆易损件多，成本升高。地质情况复杂时，注浆量不易控制。
五、结束语
钻孔灌注桩后压浆技术随工程地质条件的不同，各项参数有较大变化，除了参照以往的施工经验外，在条件允许下可采用不同压浆参数进行试桩试验，以确定最佳施工方案。
参考文献：
[1]张韬亮，魏强：《钻孔灌注桩基施工与桩基后压浆技术浅谈》，《中国科技信息》，2009年20期
[2]陈飞，兰凯：《钻孔灌注桩后压浆作用机理与应用》，《地质科技情报.》，2005年S1期
[3]朱江海，何佩珠：《钻孔灌注桩后压浆技术在某工程中的应用》，《宁波大学学报（理工版）》，2010年03期
[4]梁健：《钻孔灌注桩桩底后压浆技术的探讨》，《科技信息》，2009年09期