钻孔灌注桩后注浆技术在高层住宅楼基础施工中的应用

４　西部探矿工程　２０１５年第ｌ０期　钻孔灌注桩后注浆技术在高层住宅楼基础施工中的应用　赵振云　（山西省第三地质工程勘察院，山西晋中０３０６２０）　摘　要：通过钻孔灌注桩后注浆技术在某高层住宅楼基础施工中的应用实例，对桩端压力技术提高　单桩承载力的作用机理做了深入分析，介绍了灌注桩后注浆技术的施工工艺，探讨了地基基础处理　方法的选择和实施过程，总结了地基基础施工过程中各种问题的解决方法和成功经验，拓展了类似　工程的施工设计理念，也为今后类似工程的设计与施工开辟了新的思路。　关键词：高层住宅；后注浆技术；单桩承载力；应用　中图分类号：ＴＵ４７３．１４文献标识码：Ｂ文章编号：１（）（）４—５７１６（２０１５）１０—００（】４—０３　１工程概况　桩基础作为当今在国内外土木建筑深基础＿丁程中　某住宅小区拟新建高层住宅楼２幢，楼高均为３２　主要的手段和形式，已随着土木建筑工程大型化、群体　层，裙楼（商铺）为２层，北部车库为地下ｌ层，建筑面积　化及城市改造高层、超高层建筑的发展，得到愈来愈多　约５６０００ｍ　。　的广泛应用，各种类型灌注桩的使用范围也越来越　该工程位于城区城市主干道旁侧，场地地形西高　广。单一工艺的灌注桩已满足不了上述发展的要求，　东低，最大高差９．６９ｍ。施工区域交通条件十分便利，　以泥浆护壁法钻、冲孔灌注桩为例，由于成孔＿丁艺同有　水源充足，便于施工。　的缺陷（桩底沉渣和桩侧泥膜的存在），导致桩端阻力　２勘察情况　和桩侧摩阻力显著降低。由此，应用桩端压力注浆和　Ｔ程地质勘察结果显示，拟建场地位于盆倾斜平　桩侧压力注浆技术（即灌注桩后注浆技术），解决桩承　原与二级阶地交接带上，地层由第四系中更新统和下　载力和质量稳定性成为了本次施工的重点。该技术的　更新统冲湖积成因的粘性土和砂类土组成，场地东部　基本原理是在钢筋笼底部侧面预设注浆装置，成桩后　地上近地表为第四系上更新统冲洪积成因的粉土、含　２０￣３０ｄ内实施后注浆，使桩底沉渣和桩侧泥皮得到加　砂粉土组成。层位及厚度空间分布较稳定，场地稳定　固，并加固了桩底和桩侧一定范围的土体，从而大幅度　性好，适宜本工程建设。　提高桩的承载力，减小沉降。　１　主楼及裙楼、２　主楼及裙楼、地下停车场东部为　５施工难点　不均匀地基，地下停车场中西部为均匀地基。　灌注桩后注浆是一种提高桩基承载力的辅助措　３施工方案　施，后注浆的效果取决于土层性质、注浆的工艺流程、　根据勘察结论及拟建场地地基稳定性、周边地质　参数和控制标准等各种因素。如何根据地层合理选择　情况，确定采用泥浆护壁钻孔灌注桩复合地基，ｌ　、２　主　注浆部位、注浆方式，优化工艺流程、工艺参数，控制浆　楼以埋深２６．３～４９．０ｍ粗砂、砾砂层作桩端持力层，ｌ　、　液性能、提高单桩承载力，是本次施工的难点。因此，　２　裙楼以埋深４．５～ｌ５．８ｍ粗砂、中砂层作持力层设计　在施工开始时，就根据工程勘察结论为依据，编制了详　桩长。　细的施工组织设计，制定了周密的施工保证措施，施工　、本次灌注桩施工设计桩孔８２个，孔深１０￣４８ｍ。　全过程严格执行，严把质量关，层层落实到位。　其中ｌ　、２　主楼设计桩孔５８个，ｌ　、２　裙楼设计桩孑Ｌ　２４　６采取的技术措施　个，钻孔工作量３０２４ｍ；设计混凝土灌注量６２００ｍ。。　６．１注浆部位选择　４施工重点　根据钻孔结构设计，１　、２　主楼桩孑Ｌ孔径为　８００ｍｍ，　收稿日期：２０１５－０５—２９　作者简介：赵振云（１９７０一），男（汉族），山西晋中人，一级建造师，现从事岩土工程勘察、基础工程施１二、地质灾害治理等技术丁作　２０１５年第１Ｏ期　西部探矿工程　５　桩孑Ｌ平均深度４０ｍ，ｌ　、２　裙楼桩孔孔径为　６００ｍｍ，桩　孔平均深度１２ｍ。为了保证桩的承载力，减少桩沉降，　采用的后压浆注浆部位选择在：１　、２　主楼桩孔４￣２０ｍ　粉土、含砂粉土、中砂层孑Ｌ段及桩孔底部；１＃、２　裙楼桩　孔底部。　６．２后注浆装置设置安装　（１）为保证注浆管连接强度，后注浆导管采用　２５ｍｍｘ　３．２５ｍｍ钢管丝扣连接，与钢筋笼加强筋绑扎固定，随　钢筋笼沉放到底。　（２艰据桩径大小设置桩底后注浆导管及注浆阀数量。　８００ｍｍ的桩，沿钢筋笼圆周对称设置２根；　６００ｍｍ的　桩，设置１根。注浆管底部长出设计桩底端５０ｃｍ，注浆　管顶部高出地面３０ｃｍ，桩底后注浆导管出浆口安装管　阀并压入桩底沉渣３Ｏ～５０ｃｍ。　（３）桩长超过１５ｍ桩采用桩底桩侧复式注浆，并根　据地层情况、桩长、承载力要求等因素确定桩侧后注浆　管阀设置数量。在离桩底５￣ｌＯｍ以上，每隔６～８ｍ的　含粒粉土、中砂层下部设置一道管阀。　（４）后注浆管阀要求具备逆止功能，并能承受　１ＭＰａ以上的静水压力；管阀外部保护层应能抵抗砂、　石等硬物质的刮碰而不受损。　６．３注浆参数选择　（１）浆液配比。注入的浆液为水泥浆液，水灰比的　确定取决于土的饱和度、渗透性。水灰比一般不宜过　大或过小，过大会造成注浆困难，过小会使水泥浆在压　力作用下形成离析。根据本工程地层情况及设计要求　注浆材料选用３２．５普通硅酸盐水泥，水灰比控制在　０．６～Ｏ．７，搅拌时间不少于２ｍｉｎ。搅拌好的水泥浆液用　孔径不大于３ｍｍｘ３ｍｍ的滤网进行过滤。　（２）注浆量。注浆量是指单桩注浆的水泥用量，它　与土层的孑Ｌ隙率以及桩间距有关，取决于土层的孑Ｌ隙　率。单桩的注浆量设计主要考虑桩的直径、长度、桩底　桩侧土层性质、单桩承载力增幅、是否复式注浆等因素　来确定，可按下式估算：　Ｇ＝　ａ，ｎｄ　式中：　、　一桩底、桩侧注浆量经验系数，ａｐ＝１．５～　１．８，以　＝Ｏ．５～０．７，对于卵、砾石、中粗砂取较高值；　——桩侧注浆断面数；　桩直径，ｍ；　Ｇ——注浆量，以水泥重量计，ｔ。　（３）终止注浆压力。桩底注浆终止工作压力根据　土层性质、注浆点深度确定，桩侧注浆终止压力为桩底　注浆终止压力的１／２。一般情况下，终止注浆应该根据　事先设定的注浆量来控制，但同时也要控制注浆的压　力值。在达不到预先设定的注浆量，但达到一定的压　力时就要停止注浆，注浆的压力过大，一方面造成水泥　浆的离析，堵塞管道，另一方面，压力过大可能扰动土　层，也有可能使得桩体上浮。本工程桩底注浆压力控　制在６￣８ＭＰａ，桩侧注浆压力控制控制在３￣４ＭＰａ。　注浆流量控制在４０￣５０Ｌ／ｍｉｎ，每根桩必须一次完　成注浆，特别是两根注浆管注浆时间间隔不得超过　１２ｈ。　（４）优化注浆参数。后注浆作业开始前，先进行试　注浆，优化并最终确定注浆参数。　６．４注浆作业注意事项　（１）注浆作业在成桩２ｄ后开始进行。注浆作业区　离成孔作业点的距离为８￣－．１Ｏｍ。　（２）复式注浆顺序在饱和砂土中为先桩侧后桩底，　非饱和砂土中为先桩底后桩侧，桩侧桩底注浆间隔时　间为２，－－￣３ｈ。　（３）桩底注浆对同一根桩的各注浆导管依次实施　等量注浆。　（４）桩群注浆采取先外围，后内部的方式进行。　６．５注浆结束标准　（１）注浆结束标准是指注浆终压和终量。当满足　下列条件之一时可终止注浆：　①注浆总量和注浆压力均达到设计要求。　②注浆总量已达到设计值的７５％，且注浆压力超　过设计值。　（２）当出现下列情况之一时即改为间歇注浆，间歇　时间为３０￣６０ｍｉｎ，或采取调低浆液水灰比的方法进行　注浆。　①注浆压力长时间低于正常值。　②地面出现冒浆或周围桩孔串浆。　６．６质量控制与检查验收　（１）后注浆施工操作及质量标准执行《灌注桩后注　浆技术规程》。后注浆施工过程中，要经常对原材料和　浆液的质量以及各项工艺参数进行严格检查，严格按　标定进行配浆。对于注浆管，须检查其长度、材质、接　口的质量，严禁使用不合格产品，发现异常应采取相应　处理措施。　（２）后注浆桩基工程完成后，按现行标准进行单桩　竖向承载力及桩身完整性检验。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。　６　西部探矿工程　２０１５年第ｌＯ期　（３）后注浆施工完成后提供下列资料：水泥材质检　验报告、压力表检定证书、试注浆记录、设计工艺参数、　新注浆。　８试桩检测与效果分析　本工程５８根　８００ｍｍ的钻孑Ｌ灌注桩应用了桩端、　桩侧复式后压浆技术，２４根　６００ｍｍ的钻孔灌注桩应　后注浆作业记录、后注浆桩检验及特殊情况处理记录。　（４）桩底密实度、桩底浆液均匀性、桩底浆液有效　深度在现场进行实测，每处检’狈０不少于２根桩，每根桩　须一个钻芯取样，确保注浆质量。　（５）对于注浆量等主要参数达不到设计时，应根据　用了桩端后压浆技术。单桩竖向承载力设计值为　４７００ｋＮ，经确定试桩竖向抗压极限承载力最大加荷值　为８０４０ｋＮ。试桩选取了１　楼试桩进行对比静载试验，　单桩静载仪器为ＲＳ－ＪＹＢ。通过试桩检测提供的试验　数据以及　Ｓ曲线、ｓ－ｌｇｔ曲线分析，２４组试桩试验结　工程具体情况采取相应措施。　７发现的问题及采取的措施　（１）钢筋笼及注浆管下放不到位。原因是正循环　成孔后孔底沉渣太多，厚度超过ｌｍ，无法保证钢筋笼　及注浆管下到孔底。后采用了气举反循环清孔，至孔　底沉渣小于１０ｃｍ后，停止清孔，再按要求将钢筋笼和　果均符合设计要求。　（１）￣ＩＩ载分级：每级加载为预估单桩极限承载力的　１／１０～１／１５，每次加载３５ＯｋＮ，首次加载为７００ｋＮ。　（２）沉降观测：每级加载后隔５ｍｉｎ、１０ｍｉｎ、１５ｍｉｎ各　注浆管及时下人孔内，一次成功率达到了１００％。　（２）注浆管上浮。原因是注人孔内的浆液直接冲击　孔底，造成反压；其次是注浆管与钢筋笼绑扎不牢固，形　成窜动。后采用注浆管与钢筋笼焊接后下入孔内，有效　地防止了注浆管上浮，减少了注浆管事故的发生。　（３）注浆管堵塞、逆止阀打不开。在注浆时出现注　测读一次桩顶沉降量，以后每隔１５ｍｉｎ测读一次桩顶沉　降量，累计１ｈ后每３０ｍｉｎ￣］读一次桩顶沉降量。　（３）稳定标准：在每级荷载作用下，桩顶的沉降量　在每小时内小于０．１ｒａｍ，且连续出现２次。　试验结果表明，灌注桩后注浆抗压桩比普通抗压　桩单桩竖向承载力明显提高，提高幅度约ｌ８％。　９结论　浆压力上升到１０ＭＰａ以上仍然打不开注浆喷头，造成　注浆管堵塞。采取的补救措施是，一根注浆管堵塞，可　将全部的水泥浆量通过另一个畅通的导管一次压人桩　端，补足注浆数量。若２根注浆管全部不通，则须采取　补注浆措施。　通过本工程应用后注浆技术工程桩静压测试结果　与周边未注浆同类情况工程桩测试结果比较，实施了　后注浆技术的钻孑Ｌ灌注桩单桩承载力提高了２５．３０％，　沉降量减小了１０．５％。实践证明：在持力层以粗砂、中　砂、砾砂、砂粉土孔段及桩孔底部地层中，运用桩侧、桩　端后注浆技术，压力浆体更易扩散，使桩端持力层在一　定范围内易形成浆液和土的结合体，改善了持力层的　物理力学性能，恢复和提高了持力层土体强度，有效提　高桩的承效力，减小桩的沉降量。　（４）出现冒浆。注浆时发现水泥浆沿桩侧或其他　的部位冒浆的现象，分析原因可能是桩底浆液已经饱　和，若满足设计要求，可以停止注浆。一般情况，是将　注浆管用清水或压力水冲洗干净，等到第二天原来压　入的水泥浆液终凝固化、堵塞冒浆的毛细孔道时再重　（上接第３页）　Ｔｈｅ　Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｌａｏｓｈｅ　Ｔｅｍｐｌｅ　ｉｎｉｔｉａｌ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｏｆ　ｈｅ　ｓｌｉｔｐ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｗｅｒｅ　ａｃｑｕｉｒｅｄ　ｂｙ　ｉｎｄｏｏｒ　ｔｒｉａｌ　ｏｆｓｏｉｌ　ｓａｍｐｌｅ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｆｉｎａｌ　ｐａｒａｍｅｔｅ￣ｏｆｔｈｅ　ｓｌｉｐ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｗｅｒｅ　ｏｂ－　ａｉｎｅｄ　ｔｒｈｒｏｕｇｈ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｎａｌｏｇｙ　ｍｅｔｈｏｄ　ａｎｄ　ｐａｒａｍｅｔｅｒ　ｉｎｖｅｒ—　Ｌａｎｄｓｌｉｄｅ　ｉｎ　Ｃｈａｏｈｕ　Ｗａｎｇｊｉａｚｕｌ　ｓｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ．Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｆｉｎａｌ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｖｅ　ｐａｒａｍｅｔｅｒ，ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ｔｒａｎｓ—　ＺＨＥＮＧ　Ｈａｉ－ｇａｎｇ　，ＬＩＵ　Ｇｕｏ－ｓｈｅｎｇ　ｆｅｒ　ｃｏｅｆｉｃｉｆｅｎｔ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｔｈｒｕｓｔ，ｉｔｓ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ｃｏｅｆｉｃｉｆｅｎｔ　ｗａｓ　ｃａｌｃｕ－　ｌａｔｅｄ　ｕｎｄｅｒ　ｔｈｒｅｅ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔ　ｓｈｏｗｓ　ｔｈａｔ　ｉｔ　（１．Ｔｈｅ　ＳｅｉｓｍｏｌｏｇｉｃａｌＢｕｒｅａｕ　ｆＡｎｈｕｉＰｒｏｖｉｏｎｃｅ，ＨｅｆｅｉＡｎｈｕｉ　２３００３　１，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅｓ　ａｎｄ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒ—　ｗａｓ　ｂａｓｉｃ　ｓｔａｂｌｅ　ｉｎ　ｕｓｕａｌ　ｓｔａｔｅ　ａｎｄ　ｕｎｓｔａｂｌｅ　ｉｎ　ｒａｉｎｓｔｏｒｍ　ａｎｄ　ｈｉｇｈ　ｗａｔｅｒ’ｌｅｖｅ１．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｔｈｅ　ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｐｌａｎ　ａｎｄ　ｔｒｅａｔｉｎｇ　ｉｄｅａ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｌａｎｄｓｌｉｄｅ　ａｎｄ　ｏｔｈｅｒ　ｓｉｍｉｌａｒ　ｌａｎｄｓｌｉｄｅ　ｉｎｇ，Ｈｅｆｅｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｆＴｏｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＨｅｆｅｉＡｎｈｕｉ　２３０００９，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｏｎ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｅｔａｉｌｅｄ　ｆｉｅｌｄ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ａｌｏｎｇ　ｔｈｅ　ｃｏａｓｔｗｉｓｅ　ｒｅｇｉｏｎ　ｏｆ　Ｃｈａｏｈｕ．　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｔｈｅ　ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ａｎｄ　ｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｍｅｃｈａ—　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｌａｎｄｓｌｉｄｅ；ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ａｎａｌｙｓｉｓ；ｔｈｒｕｓｔ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｃｏｅｆｉ—ｆ　ｃｉｅｎｔ　ｍｅｔｈｏｄ；Ｃｈａｏｈｕ　Ｌａｋｅ　ｎｉｓｍ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｌａｏｓｈｅ　ｔｅｍｐｌｅ　ｌａｎｄｓｌｉｄｅ　ｏｆ　Ｃｈａｏｈｕ　Ｗａｎｇｊｉａｚｕｉ．Ｔｈｅ