浅析钻孔灌注桩后压浆施工技术
灌注桩因其具有能承受更大的竖向荷载和水平荷载，已广泛应用于基础设施，但钻孔灌注桩施工工艺本身存在的缺陷，首先是灌注桩桩底的沉渣很大程度上影响着桩的承载力，再者桩周边的泥皮也将影响桩的摩擦力，灌注桩后压浆技术是压浆技术与灌注桩技术的有机结合，利用浆液对桩端土层及桩周土进行压密固结、渗透、填充，使之形成高强度新土层及局部扩颈，提高桩端桩侧阻力，以提高桩的承载力、减少桩顶沉降量，近年来已推广应用。
标签： 灌注桩 后压浆 承载力 施工技术
随着我国的建筑业高速发展，超高层的地基承载力要求也越来越高，超高层的基础基本都采用灌注桩基础，为满足设计要求，总结了一套钻孔灌注桩后压浆法加固的方法，是指灌注桩成桩后一定时间，通过预设在桩身内的注浆导管及与之相连的桩端、桩侧注浆阀注入水泥浆，使桩端桩侧土体（包括沉渣和泥皮）得到加固。在实际应用过程中效果明显，且取得了良好的经济效益。下面就以本人参与施工的西安绿地中心为例，向大家介绍下后压浆施工技术。
1、工程概况
西安市绿地中心位于西安市高新区锦业路和丈八二路东北角，其主楼建筑高度270m，号称“西北第一高”，框剪结构，该工程的基础采用钻孔灌注桩￠800有效桩长53.1m，桩端持力层为纯黄土，￠800有效桩长53.1m的桩身混凝土强度等级为C50，对于成桩后的灌注桩进行后压浆施工。
2、后压浆机理分析
（1）桩端压浆分析
灌注桩的施工或多或少存在沉渣，孔底沉渣是影响灌注桩承载力的重要因素之一。在首灌砼时，由于导管长而细，落差大，首灌砼因离析在桩底处产生“锅头”，桩端砼强度低，也影响单桩承载力。因此，在桩端高压注浆时，浆液渗透到疏松的桩端虚尖及沉渣中，结合形成强度较高的砼，随着注浆量的增加，水泥浆液一方面不断向由于受泥浆浸泡而松软的桩端持力层中渗透，在桩端形成“梨形体”，增加了桩端的承压面积，相当于对钻孔桩进行扩底。当“梨形体”不断增大时，渗透能力受到周围致密土层的，使压力不断升高，对桩端土层进行挤压、密实、充填、固结，提高了桩端土体的承载力。
（2）桩侧压浆分析
钻孔灌注桩由于泥浆护壁，桩身砼与桩周土的粘结不牢，大大降低了桩侧摩力。其次，桩身砼固结后也会发生体积收缩，使桩身砼与孔壁之间产生间隙，减小侧摩阻力，降低单桩承载力。当水泥浆液沿桩壁向上及向下渗透时，浆液充填
桩侧砼与周围土体间隙，提高粘结力，当浆液压力大于桩周土体孔隙水压力时，浆液则横向向桩周土体中渗透，一方面可以挤压密实松软的桩壁土，提高了桩侧土体强度，改善了土的物理力学性能；另一方面浆液渗透到桩侧壁土体中与桩侧土体相结合，相当于增大了桩径，提高了桩的承载力。
3、压浆参数的确定
压浆参数主要包括压浆水灰比、压浆量以及注浆压力，由于地质条件的不同，不同工程应采用不同的参数。《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63—2007）和建筑地基处理规范（JGJ79-91）中均对桩基础后压浆技术作了相关规定。
（1）水灰比。水灰比一般不宜过大和过小，过大会造成压浆困难，过小会使水泥浆在压力作用下形成离析，应根据土的饱和度和渗透性确定。对于饱和土宜为0.5～0.7，对于非饱和土宜为0.7～0.9（松散碎石土、砂砾宜为0.5～0.6）；低水灰比浆液宜掺加减水剂；地下水流动时，应掺入速凝剂。
（2）压浆量。压浆量是指单桩压浆的水泥用量，它是控制后压浆施工是否完成的主要参数。
压浆量计算Q=Vn
式中：Q——理论灌浆量，m3；
V——设计灌浆体积，m3；
n——充填孔隙率。
根据Maag（1938）的球形扩散理论简化计算模式：
式中：r1——浆液扩散半径，cm；
k——砂土、碎石粪土的渗透系数，cm/s；
h——灌浆压力，厘米水头，cm；
r——灌浆管半径，cm；
t——灌浆时间，按稳定时间计算，s；
β——浆液粘度与水粘度比。
特定的场地下，液浆扩散半径是灌浆时间及压力的函数，理论上假设压浆加固体为一直径为d的球形体，故：V=2πd2/6。对于待定厚度的土层：V=2πd2h，d为扩散半径。
（3）注浆压力。一般来说什么时候结束一根灌注桩的压浆，应该根据事先设定的压浆量来控制，但同时也要控制压浆的压力值。在达不到预先设定的压浆量，但达到一定的压力时就要停止压浆，压浆的压力过大，一方面会造成水泥浆的离析；另一方面，压力过大可能扰动桩周土，也有可能使得桩体上浮。注浆在桩身混凝土强度达到75%后进行为宜，以避免压浆对桩身的破坏。桩端压浆终止压力，根据土层性质、压浆点深度确定。对于风化岩，非饱和粘性土、粉土，宜为5MPa～10MPa；对于饱和土宜为1.5MPa～6MPa；软土取低值，密实土取高值。
4、后压浆施工工艺流程（图1）
5、压浆施工中注意事项
（1）压浆时常会发生水泥浆沿着桩侧或在其他部位冒浆的现象，若水泥浆液是在其他桩或者地面上冒出，说明桩底已经饱和，可以停止压浆；若从本桩侧壁冒浆，压浆量也满足或接近了设计要求，可以停止压浆；若从本桩侧壁冒浆且压浆量较少，可将该压浆管用清水或用压力水冲洗干净，等到第2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新压浆。
（2）压浆时当压力达到10MPa以上仍然打不开压浆阀，说明压浆阀已经损坏，不要强行增加压力，可在另一根管中补足压浆数量。
（3）压浆时最好采用整个承台群桩一次性压浆，压浆先施工周圈桩形成一个封闭圈，再施工中间，能保证中间桩位的压浆质量，若出现个别桩压浆量达不到设计要求，可视情况加大临近桩的压浆量作为补充。
（4）浆液应进行多次过滤，防止压浆过程中堵塞压浆管，压浆泵及压浆管路使用完毕或停用三小时以上，应及时清洗以防堵塞。压浆泵应由专人操作，并做好施工记录。
（5）压浆完毕后应立即将压浆管拧上堵头，以防回浆，影响压浆效果。
6、结语
后压浆技术在不同的工程地质条件有很大的差异，不可能有相同的压浆参数，预先设定的压浆参数往往参考相似工程的经验，压浆参数的最终确定要依赖于试验桩的结果，才能形成最终的方案，但优点在于能明显改善桩端和桩周土持力层条件，提高桩的端承载力和桩侧摩擦阻力，改善桩荷载传递性能，减少沉降。由于承载力的提高还可以适当的减少桩的长度，从而可以节约建设资金，故而后压浆施工工艺相当好的前景。
参考文献
[1] 刘金砺，祝经成.泥浆护壁灌注桩后压浆技术及其应用[J].建筑科学，1996
[2] 张忠苗灌注桩后注浆技术及工程应用.建筑工业出版社，2009
[3] 建筑地基处理规范（JGJ79-91）[S].北京：中国计划出版社，2000
[4] 《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63—2007）
[5] 《建筑地基处理规范》（JGJ79-91）
