探讨钻孔灌注桩后压浆施工技术的应用
关键词：钻孔灌注桩；后压浆；承载力；
1工程概况
某高层综合楼项目，地上23层，地下1层，结构形式为框架剪力墙结构，基础拟采用φ800mm钻孔灌注桩163根，桩长32~35m，设计要求的单桩承载力特征值。场地地层情况如表1。
场地地基土的特点是，基岩为埋深较深的夹泥砾岩，其承载力比卵石层低。故应选择密实的卵石层为桩端持力层，桩端进入持力层的深度≥2d，取1.7m。根据《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)，普通钻孔灌注桩单桩竖向承载力特征值为：.
由此可见，采用普通钻孔灌注桩，单桩竖向承载力特征值远远达不到设计要求的5800kN。因此，本工程钻孔灌注桩在桩侧桩端采用后压浆工艺，以提高桩基的承载力。
2钻孔灌注桩后压浆提高桩基承载力的作用过程分析
本工程地面以下12m及22m处的桩侧土分别为渗透系数较小的稍密状态的粉土和稍密状态的粉细砂，压水泥浆主要对粉土和粉细砂起挤密作用(随着灌浆压力的增大有部分劈裂作用和渗透作用)，在洼浆点形成高度为0.5m的环状浆泡，浆泡凝结固化后局部扩大了桩身截面积，从而可以发挥出桩侧土的端承力。
本工程桩端进人卵石层1.7m，由于桩端卵石层的渗透系数较大，故桩端主要是渗入性灌浆，渗透灌浆是指在压力作用下，使浆液充填土的孔隙排挤出孔隙中存在的自由水，而基本上不改变原状土的结构和体积，一般只有在中砂以上的砂性土和有裂隙的岩石中才有渗透作用。
假定水灰比,水泥的相对密度,水的相对密度，则和的水泥可拌制的水泥浆体积V接（2）式计算分别为0.747m3和2.24m3。
（2）
如果桩侧段的加固高度为0.5m，则桩侧压浆处的桩身横截面积扩大了：
由于桩端卵石层的渗透系数较大，浆液渗透扩散范围相对较广，且对桩底沉渣也可起到渗透加固作用。经过桩底压浆处理的钻灌注桩可按预制桩在相应土层桩端阻力特征值来计算单桩承载力特征值。
在进行了桩侧两处压浆和桩底压浆后，同样的条件下，单桩承载力特征值，
能够满足设计要求。
3钻孔灌注桩后压浆施工工艺
桩侧和桩端后压浆施工应在钻孔灌注桩成桩后3~7进行，压浆过程中应控制灌浆压力以避免过分压裂土层，具体施工要点如下：
3.1压浆管布设
3.1.1桩底压浆管
对于桩径较大(≥1.0m)的钻孔灌注桩，可沿圆周方向均匀布置3根灌浆管。由于本工程钻孔灌注桩直径为0.8m，沿圆周对称地布置直径为25.4mm镀锌压浆管2根，压浆管底部超出钢筋笼底端300mm，在压浆管底部500mm长度范围内每间隔100mm沿灌浆管四周钻4个φ6mm的灌浆孔眼。为防止灌注桩身混凝土时浆液堵塞压浆管的灌浆孔眼，在下放压浆管前用生胶带和条带状橡皮内胎包住孔眼，最下面的一环条带状橡皮内胎必须用细铁丝绑牢。压浆管连接好后，绑扎在钢筋笼螺旋筋内侧上，随钢筋笼下放。压浆管与压浆管之间采用丝扣连接，连接时丝扣处需用防水胶带缠绕。
3.1.2桩侧压浆管
在地面以下-12m和-22m的桩恻各布置φ15mm镀锌压浆管1根，绑扎在钢筋笼螺旋筋内侧。桩侧压浆管底部通过三通与一段高压PVC塑料管相连，PVC塑料管沿钢筋笼主筋转一圈，其上等间距地钻排φ6mm的孔眼，孔眼间距100mm，包好条带状橡皮内胎作好标记，使孔眼开口朝桩周外侧。
3.2工艺流程
3.3压浆参数
3.3.1压浆时间和顺序
成桩后3天用清水压通压浆管道，7天后压浆，先对埋深12m处的粉土层进行桩侧压浆；浆液终凝后，再对埋深22m处的粉细砂层进行桩侧压浆；浆液终凝后，最后对桩底的卵石层进行桩底压浆；浅部浆液终凝后对深部进行压浆，可保证深部灌浆压力和灌浆量。
3.3.2浆液配比
水灰比0.6，使用p.o.52.5R普通硅酸盐水泥，掺入占水泥用量0.5％的减水剂。
3.3.3压浆量
单桩压浆用干水泥总量不少于4t，桩侧距地表12m处为0.6~0.8t，桩侧距地表22m处为0.8~1.0t，桩侧压浆总量不少于1.6t，桩端压2.4t。
3.3.4容许灌浆压力
由于浆液的扩散速度和扩散能力与灌浆压力的大小密切相关，所以不少人倾向采用较高的灌浆压力。但是当灌浆压力超过地层的压重和强度时，将可能导致地基土甚至桩基的破坏，因此一般都以不使地层结构破坏或仅发生局部的和少量的破坏作为容许灌浆压力的原则，限制灌浆压力，本工程参考文献[3]，容许灌浆压力按（1）式确定：
（1）
式中：[P]——容许灌浆压力，MPa；
c——与地层性质有关的系数，可在0.5~1.5之间选择，结构疏松、渗透性强的地层取低值，结构紧密、渗透性弱的地层取高值，本工程粉土、粉细砂、卵石层c值分别取1.5、1.1、0.5；
h——灌浆段深度。
故桩侧12m处、22m处和桩底端灌浆容许灌浆压力分别为2、3和4.5MPa。
4后压浆施工质量保证措施
钻孔灌注桩后压浆施工是一项提高桩端承载力及桩侧摩阻力的质量加固措施，必须按设计及规范要求施工，确保施工效果，具体施工质量保证措施要点如下：
4.1成孔时要保证钻孔垂直度，尽量避免缩径，保证钢筋笼和压浆管的顺利下入，否则钢筋笼上下提动多次会损坏压浆管。
4.2下钢筋笼前应先下孔径规(自制)测量孔径，发现有缩径或孔斜超差、沉渣过多等现象必须及时处理后方可下钢筋笼。
4.3桩端的压浆管超出钢筋笼端部300mm以上，钢筋笼下到孔底时，压浆管靠钢筋笼和重力压入桩端土或孔底沉渣内。
4.4压浆管接头要牢固、密封，接牢后注清水检查是否有渗漏现象(注清水还有平衡管内外压力的作用)。压浆管高出地面0.3m，并用堵头堵严，以防泥浆进人。4.5压浆前要检查设备是否能正常运转，要用测锤在空心压浆管内探测有无堵塞现象，压浆完毕要及时清洗地面管路及灰浆泵。
4.6水泥浆搅拌时间应大于10min，且不超过4h，超过4h没有灌注的水泥浆作废浆处理。
4.7压浆管堵塞压不进浆或者单桩压注水泥浆量选不到设计压浆量的90%；按压浆失败处理。若压浆失败，用工程勘察钻机在桩侧施工75mm的钻孔，钻孔深度与原压浆管长度相同，提钻时边提钻边灌水泥粘土浆(配比为：水泥：粘土：水＝1：1：2)，然后立即下入同等长度的压浆管，待3天后水泥粘土浆产生一定强度再进行压浆。
5检测分析与施工效果评价
本工程桩基静载荷试验共进行了3根单桩静载荷试验，极限承载力分别为13200、10350和13500kN，其平均值为12350kN，极差与平均值之比为25.5％，小于30％，按《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)，对于3根桩以上的桩下承台，单桩极限承载力可取12350kN，单桩竖向承载力特征值。
基坑开挖后，本工程还对7根工程桩进行了高应变动测，极限承载力分别为13230、13410、12980、12280、12380、13780、12890kN。
大楼建成后，经过两年的沉降观测，该23层大楼两年内沉降只有11mm，且沉降均匀。
6结语
综上所述，本工程在桩侧和桩端后压浆技术后，单桩竖向承载力特征值由原来的3700kN提高到了6175kN，提高了67％。获得相同的单桩承载力特征值时，桩侧和桩端后压浆桩比不压浆桩可节约工程造价约30％。
在实施桩侧和桩端压浆时，应按先桩侧后桩端，先浅部后深部的顺序，且应控制灌浆压力不超过容许灌浆压力，尽量以灌浆量进行桩侧桩端后压浆质量控制，在渗透性较小的地层进行后压浆时，其作用机理主要是压密注浆；在渗透性较大的地层进行后压浆时，其作用机理主要是渗透注浆。
参考文献：
【1】《建筑地基基础设计规范》[S]（GB50007-2002）；
【2】《建筑地基处理技术规范》[S]（JGJ79-20029）；
【3】彭振斌.注浆工程设计计算与施工[M].武汉:中国地质大学出版社，1997