灌注桩后注浆技术在黄土地基中的应用

发布时间：2022-10-05 10:07 热度：

　　摘要:采用后注浆技术能够大幅度提高灌注桩的承载力，特别是在土质地基中的承载力。本文结合太原某桩基工程介绍了在黄土地基中应用灌注桩后注浆技术所采用的设备、方法、工艺参数及所取得的效果。

　　关键词: 太原 灌注桩 后注浆技术 黄土地基 极限承载力

　　Abstract: after the grouting technology can greatly improve the bearing capacity of cast-in-place piles, especially in the bearing capacity of foundation soil. This paper introduces the taiyuan a pile foundation engineering in loess foundation piles in the application of post grouting technique used by the equipment, method, process parameters and the achieved result.

　　Keywords: taiyuan piles of post grouting technique loess foundation limit bearing capacity

　　中图分类号：U415.6 文献标识码：A 文章编号：

　　1 前言

　　灌注桩后注浆技术的国际通用名称为“External grouting”，我国习惯用“Post-grouting”，是土体加固技术与桩工技术的有机结合。它分为桩侧后注浆(shaft grouting)、桩端后注浆(base grouting)和桩底、桩侧复合后注浆三种类型。其要点是桩身混凝土达到一定强度后，用注浆泵将水泥浆或水泥与其他材料的混合浆液，通过预置于桩身中的管路压入桩周或桩端土层中。桩侧注浆会使桩、土间界面的几何和力学条件得以改善，桩端注浆可使桩底沉渣和受到扰动的持力层得到有效的加固或压密，从而提高桩基的承载力。

　　2 工程概况

　　太原平阳景苑项目位于太原市小店区杨家堡村，拟建建筑物2～34层，为剪力墙结构体系。为满足上部结构的要求，桩基采用混凝土灌注桩和后注浆技术。本工程灌注桩为钻孔灌注桩，施工采用旋挖成孔，膨润土泥浆护壁，总桩数7825根。设计桩径700mm，混凝土强度等级：A区、B区试桩为C60，锚桩及工程桩为C30，地下车库所有抗拔桩为C35。其中工程桩桩长为28m～30m，试锚桩桩长为37.65m～44m。设计要求工程桩单桩竖向抗压承载力特征值不小于3700kN，试桩单桩竖向抗压承载力极限值不小于8200kN。

　　施工区域内地基土层主要有：①人工填土层，厚度0.70m～12.10m;②粉土层，厚度1.50m～7.40m;③粉土层，厚度3.60m～11.80m;③1细砂层，厚度1.20m～3.60m;④粉土层，厚度1.50m～7.00m;④1中砂层，厚度1.80m～7.80m;⑤中砂层，厚度4.20m～11.90m。

　　3 灌注桩后注浆工艺流程

　　灌注桩后注浆施工工艺流程如下：

　　制作注浆管单向阀→注浆管与单向阀连接→注浆管管口密封→将注浆管安放于钢筋笼内→下设钢筋笼→灌注桩身混凝土→待凝2天→配制水泥浆→水泥浆经过滤后放入储浆桶(不断搅拌)→注浆泵、加筋软管与桩身注浆管连接→打开排气阀并开泵放气→关闭排气阀→试压清水→待注浆管道通畅后再压注水泥浆。

　　4 施工准备

　　⑴采购符合规范要求的P.O 42.5普通硅酸盐水泥，并进行取样试验;

　　⑵搭设水泥浆制浆平台，对水泥进行防护;

　　⑶安装搅拌机和注浆泵，对注浆管路(高压浆管、控制阀门、注浆泵等)进行8MPa

　　压力试运行，检验合格后方可进行压力注浆。

　　5 后注浆施工

　　5.1 注浆装置的设置

　　5.1.1注浆管制作

　　本工程选用外径26.35mm，壁厚2.5mm的焊接钢管制作注浆管。注浆管的管壁不能太薄，其强度必须能承受8MPa的压力。

　　注浆管采用外套钢管后焊接的方式连接，连接钢管采用外径34mm、壁厚3mm的无缝钢管;用切割机切割成长度为10cm接头管。焊接时焊缝要连续密闭、饱满均匀，不得有孔隙、砂眼。每个焊缝应敲掉焊渣检查焊接质量，符合要求后再进行下一道工序。

　　5.1.2 注浆管布置

　　按照设计要求，楼座工程桩布置4根注浆管，抗拔桩布置3根注浆管，试锚桩布置5根注浆管，注浆管具体布置位置如下：

　　⑴ 楼座工程桩：桩端后注浆管沿钢筋笼圆周对称设置两根;桩侧后注浆管在桩顶以下8m及桩底以上9m处分别设置一道桩侧注浆阀。

　　⑵ 抗拔桩：桩端后注浆管沿钢筋笼圆周对称设置两根;桩侧后注浆管在桩顶以下12m处设置一道桩侧注浆阀。

　　⑶ 试锚桩：桩端后注浆管沿钢筋笼圆周对称设置两根;桩侧后注浆管在桩顶以下8m及桩底以上9m处分别设置一道桩侧注浆阀。

　　5.1.3 注浆管单向阀制作

　　注浆管底部需设置单向注浆阀。本工程在施工中通过不断改进与创新确定的注浆阀结构简单，性能可靠，经检验注浆效果良好。注浆阀采用无缝钢管制作，管长50cm～60cm，注浆孔孔径8mm，轴向间距10cm～15cm，梅花型布置，共布置4列，不少于14个孔。每个孔塞一粒图钉，外侧用防水胶布严密包裹，保证注浆阀具有逆止功能，以防止浇筑桩身混凝土时水泥浆进入注浆管。注浆阀底口用螺纹堵头牢固封堵。

　　5.1.4 注浆装置下设

　　注浆管随同钢筋笼一起下设至钻孔中，为了保证桩底沉渣的固化效果，注浆管阀底端进入桩端土层的深度不小于200mm。为防止注浆管在安装过程中发生扭曲，将其与钢筋笼的加劲箍筋和螺旋箍筋焊接或绑扎固定。注浆管上端高出地表30cm左右，并用丝堵封口。在吊放钢筋笼过程中，应竖直缓慢下放，严防碰撞和变形;快到孔底时不得扭动钢筋笼，以免管阀在进入土层时受到损坏。

　　5.1.5 注浆装置的密封性检测

　　为了检测注浆管路的的密封效果，在钢筋笼下设完毕后，打开注浆管上堵头，注入清水观察管内水位下降情况。当水面未明显下降时，说明密封效果较好;当水面下降明显时，说明注浆管连接处存在孔洞或注浆阀密封不严;应将钢筋笼提出孔外查找问题原因，处理合格后重新放入桩孔中。

　　5.2 后注浆施工顺序

　　⑴ 后注浆作业在桩身混凝土灌注完毕2天后开始，最迟在成桩30天内完成。

　　⑵ 注浆作业点与成孔、成桩作业点距离不少于10m，且该区范围内的桩身混凝土灌注完成时间在2天以上。

　　⑶ 单桩注浆顺序为先桩侧、后桩端，桩侧2个断面的注浆应先上、后下，桩侧与桩端注浆间隔的时间不少于2h。

　　⑷ 桩端2根注浆管应依次等量注浆，群桩注浆宜先外围，后内部。

　　5.3 开塞

　　正式注浆前先进行开塞工作，验证管路畅通后方可注浆。通过压水试验可了解注浆管的贯通性，并疏通水泥浆液灌入的通道。压水量一般控制在管路畅通后0.1 m3～0.25m3，畅通的标准是压水压力降低、水量能均匀注入。

　　5.4 水泥浆配制

　　本工程浆液水灰比为0.45～0.65，水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥。配制水泥浆时先在搅拌机内加足水量，然后边搅拌边加入水泥，搅拌时间不少于3min，浆液中不得混有水泥结石、水泥袋等杂物。配制好的水泥浆经测定比重合格后使用。

　　5.5 压力注浆要求

　　⑴ 确认注浆管路畅通后即可开始压力注浆。除粉土层外，其它地层正式注浆前均采用2:1稀浆初灌。当灌浆压力无明显升高，灌入量达到200L后即开始用标准浆液灌注。

　　⑵ 注浆流量粉土层控制在40L/min以内，中砂层控制在50L/min以内。

　　⑶ 注浆压力控制在1.5MPa～2.2MPa。注浆量控制范围为：①工程桩桩底注浆量1.5t～2.0t以上，桩侧注浆1.0t～1.5t。②抗拔桩桩底注浆量1.5t～2.0t以上，桩侧注浆0.8 t～1.0t。③试锚桩桩底注浆量1.5t～2.0t以上，桩侧注浆1.5t～2.25t。

　　⑷ 达到以下条件之一时，注浆可结束：① 注浆总量及注浆压力均达到设计值;② 注浆总量达到设计值的75%，且注浆压力达到设计值的120%，并维持5min以上。

　　⑸ 当注浆量达到设计注浆量的75%，而压力不足设计压力的75%时，应调低水灰比，或者改为间歇注浆。

　　⑹ 当注浆过程中出现桩周冒浆和与其他桩串浆现象时，采用调低水灰比并间歇注浆的方法进行处理。间歇时间一般为30min～60min;超过60min时则采用清水清洗注浆管和管阀，以保证后续压浆能正常进行。

　　⑺ 注浆结束后关闭管口阀门。

　　6 施工质量检测

　　灌注桩后注浆施工结束28天后，对试桩进行单桩静载试验。试验结果表明：A、B区已施工的46根试桩的最大加载平均值为8400kN，最大沉降量在16.45mm～28.39mm之间，最大回弹量在3.54mm～14.51mm之间，均未达到极限破坏状态;其中B区15#楼试桩的最大加载值为8800kN，最大沉降量仅为24.56mm，最大回弹量为4.46mm;检测结果均满足设计要求。

　　7 结语

　　(1)灌注桩属于非挤土桩基，特别是钻孔灌注桩，桩周及桩底的密实性较差，对单桩的承载力和沉降量有较大的影响。采用后注浆技术在成桩后对桩周及桩底进行加密处理，能够大幅度提高桩基工程的整体承载能力，经济技术效果显著，值得大力推广应用。

　　(2)本灌注桩工程桩径只有700mm，单桩的平均 极限承载力为8400kN，最大极限承载力为8800kN，远大于当地同类型不进行后注浆灌注桩的极限承载力;后注浆技术的应用完全达到了设计预期的效果，表明施工中所采用的各项施工设备和工艺参数切实可行、行之有效;本工程的实践经验可供黄土地区同类灌注桩工程参考。