钻孔灌注桩后压浆设计与施工技术
发布日期：2014-08-26 查看次数：2989
[摘要]本文简要介绍灌注桩桩侧、桩端后压浆对桩承载力的增强机理，并结合实际工程阐述后压浆施工的工程应用效果，最后介绍操作工艺和施工异常现象处理。
[关键词]灌注桩 后压浆 单桩承载力 机理 施工工艺 堵管冒浆
§1 前言
大、中直径的钻孔灌注桩，以其适用性广、承载力大、穿透力强、技术经济效益好等优势，业已成为我国高层建筑、铁路公路、桥梁、大型河岸港口码头及其他建筑物的主导基础型式。但是，钻孔桩在成孔过程中，孔壁残留泥皮和孔底不可避免的沉渣，减弱了桩侧摩阻力和桩端阻力，从而导致桩基沉降量加大。灌注桩后压浆正是针对这一问题而成为近年来新兴的补偿性新工艺，而且，由于其良好的应用效 果，后压浆施工技术已被纳入桩基设计的技术参数之中。
在武汉地区，钻孔灌注桩施工应用已极为广泛，施工技术和施工工艺已较为成熟。武汉武建机械施工公司在近年来施工的十余项后压浆工程中，效果较为理想，其中武汉天立广场桩基工程采用桩侧及桩端后压浆工艺，孔深达57m，单桩承载力加载荷载达到20000kN。
后压浆分桩侧后压浆和桩底后压浆。根据桩的承载性状和工程地层条件的不同，采用不同的压浆方式。
§2 后压浆对桩承载力的增强机理
实际应用和理论分析结果表明：后压浆对桩底、桩侧土体的加固效应可以归纳为以下两种：置换固化效应，充填胶结效应。
2.1 置换固化效应
桩侧表面的泥皮和桩底沉渣因后压浆液的渗入，使其劈裂发生物理化学作用而固化，实际的效果相当于置换了泥皮和沉渣，从而增大了桩的摩阻力和端阻力。
2.2 充填胶结效应
土是由固体矿物、液体水和气体组成的三相体，对单粒结构的土层(卵砾石、砂)，因渗入土体中的高压水泥浆充填了液态水和气体而与单粒体胶结，使土体的强度大幅度提高。在桩底，一定范围内形成类似“扩大头”的胶结体，不仅提高了持力层的抗压强度，而且能达到桩嵌入中、微风化岩层的效果，从而限制了桩的沉降和基础的不均匀沉降；在桩侧，由于土体的不均匀性，在桩身周围，不可避免会存在相对强度较弱的夹层土，高压水泥浆渗入软弱夹层后，与土体胶结形成强度较高的网状结石，从而形成复合土体，在实际效果上相当于“增大了桩径”，从而增大了桩的摩阻力。
但胶结效应的效果随桩底土层性质的不同而不同，砂层中的效果不如卵石层中效果显著。在砂层中由于砂层性质稳定，孔隙率小，水泥浆对砂层的渗透力在砂层中显各向同性，因而高压水泥浆对砂层的渗透力有限，在砂层中的胶结体积小；而在卵石层中，由于孔隙率大，在高压水泥浆的作用下，水泥浆克服卵石与
砂间的初始应力引起土体结构的破坏和扰动，使卵石层中原有的孔隙扩张，高压水泥浆压入这些孔隙后，通过充填、挤密、扩散，使原有土质结构孔隙率降低，水泥浆凝固后与卵石层、砂胶结成固结体。
由于固化效应和充填胶泥效应，灌注桩经后压浆后的单桩极限承载力值与压浆前比较，据实际施工资料，其提高幅度一般在在30%左右，最高可达200%，如武汉武建机施工公司在福星惠誉·金色华府的试桩工程中，后压浆对桩的承载力提高幅度即接近了这一水平。
§3 工程应用效果
工程实例一：湖北省交通厅综合楼桩基工程
湖北省交通厅综合楼位于汉口航空路，桩基采用钻孔灌注桩，桩直径为Φ800，地质条件较为复杂，基岩埋深于65~70m以下，采用后压浆技术后，桩底持力层为细砂层，其上为厚度较大的粉质粘土层，部分亚层夹淤泥或淤泥质粉质粘土，桩承载性状为典型的端承摩擦桩，桩长45.5~46.5m不等。其试桩效果如下(4#试桩未后压浆)：
|
桩号 |
桩径(mm) |
设计极限承载力Q(kN) |
试压最大荷载QN(kN) |
比 较(QN/Q) |
最终沉降量S (mm) |
|
1# |
1000 |
8200 |
9500 |
116% |
9.3 |
|
2# |
1000 |
8200 |
11200 |
137% |
12.9 |
|
3# |
1000 |
8200 |
11200 |
137% |
15.4 |
|
4# |
1000 |
8200 |
7800(未后压浆) |
95% |
40 |
需要指出的是：三后压浆桩均非破坏性试压，其试压承载力也非极限承载力，在桩身完好、桩顶沉降量不大(小于规范要求S=40mm)的情况下所承受荷载。
不难发现，采用后压浆技术后，桩持力层为细砂层即可，而且沉降量S很小的情况下，桩承载力已远远超出设计要求。
工程实例二：福星城市花园1#楼桩基工程
福星城市花园位于汉口江汉北路，桩基选型为Φ700钻孔灌注桩，试桩有效桩长为40.0m，桩持力层为细粉砂层，其中4#试 桩为桩端压浆，6#、7#、8#试桩为桩侧、桩端压浆，桩型为端承摩擦桩，单桩压浆量为1.5吨，其试桩检测效果如下：
|
桩号 |
桩径 (mm) |
无后压浆理论计算承载力Q(kN) |
试验加载 QN(kN) |
比 较 (QN/Q) |
备注 |
|
4# |
800 |
4500 |
6000 |
143% |
未破坏 |
|
5# |
800 |
4500 |
6650 |
147% |
未破坏 |
|
6# |
700 |
4090 |
6825 |
167% |
破 坏 |
|
7# |
700 |
4100 |
6826 |
166% |
破 坏 |
|
8# |
700 |
4100 |
6500 |
158% |
破 坏 |
工程实例三：武汉天仙大厦试桩工程
天仙大厦位于武汉市汉口建设大道与妙墩路交汇处，桩选型为Φ800钻孔灌注桩，桩长约46.5m，桩持力层为中粗砂，其上为细砂层，粉砂层、粉质粘土及粘性土，采用桩底后压浆施工工艺，压浆管为两根，压浆量为单桩约2.0t，压力值为0.8~2.0Mp。其检测效果如下：
|
桩号 |
桩径 (mm) |
无后压浆计算极限承载力Q(kN) |
试验加载 QN(kN) |
比 较 (QN/Q) |
最终沉降量 （mm） |
|
1# |
800 |
6260 |
8700 |
139% |
18.15 |
|
2# |
800 |
6140 |
8700 |
142% |
17.35 |
工程实例四：武汉天立广场试桩工程
武汉天立广场位于武汉市建设大道与台北路交汇处东北角，试桩采用钻孔灌注桩加后压浆技术（1#试桩除外）,桩径为Φ1000桩长44.5m~57m不等，桩持力层为卵石层或中风化岩层，持力层为卵石层、砂性土、粘性土杂填土，试桩检测情况如下表所示：
|
桩号 |
桩长（m） |
桩持力层 |
施工工艺 |
最大加载 （kN） |
最终沉降(mm) |
极限承载力Quk（kN） |
Quki/Quk1 |
|
1# |
56.8 |
中风化岩层 |
无后压浆 |
16227 |
67.42 |
12400 |
|
|
2# |
57.0 |
中风化岩层 |
端 压 |
20409 |
26.86 |
20409 |
165% |
|
3# |
55.7 |
中风化岩层 |
端 压 |
20409 |
62.05 |
18588 |
150% |
|
4# |
57.0 |
砂 岩 |
端 压 |
20409 |
27.68 |
20409 |
165% |
|
6# |
44.9 |
卵石层 |
端压加侧压 |
16327 |
15.53 |
16327 |
132% |
|
7# |
57.3 |
砂 岩 |
端 压 |
20409 |
67.84 |
17300 |
140% |
从以上工程实例静载试验效果发现，采用后压浆技术，在沉降量未超出规范要求时，单桩承载力增幅较大，说明采用后压浆对提高桩承载力是非常有效的。
但须注意的是，后压浆对桩承载力的增幅是有限度的，超出某一定的界限，桩沉降量增大，承载力的增幅也就停止了。
§4 设计参数的确定
至目前止，后压浆还没有施工规范出现，各地施工时主要以试桩施工时参数为准，武汉地区也不例外。武汉武建机械施工公司承建的钻孔灌注压压浆工程项目中，设计院在确定试桩后压浆的工艺参数时，主要以施工单位的施工经验及施工单位对场区的地质情况评价为主，工程桩则视试桩施工情况和检测情况而定。
§5 施工工艺
§5.1 材料
Æ25~Æ40国标黑铁管、堵头、接头、自行车轮胎、生胶带、铁丝、PVC软管、32.5普硅水泥、三通接头。
§5.2 设备
压浆机、水箱、过滤筛、水泥浆搅拌器
