于涵祖
甘肃第七建设集团股份有限公司
摘要：灌注桩开式注浆技术越来越多地应用于地层加固。灌注桩成桩后，在一定时间内、在一定的压力下把水泥浆通过注浆管直接注入到桩身需要加固补强的位置或桩端，使浆液与桩身周围土体固结增加摩擦力、或充填于桩端周围及以下岩层，从而达到提高单桩承载力。
关键词：灌注桩；注浆管；水泥浆；注浆
引 言：
随着农村人口涌入城市的同时，国家大力倡导节约建设用地，因此楼房越建越高，造成了单位面积地基荷载越来越大。单纯的筏板基础、桩基承台或桩筏基础已不能满足对地基承载力的设计要求。灌注桩下后注浆技术成为对地基的加固补强施工技术之一。
1 工程案例
1.1工程概况
某工程25栋高层住宅楼均采用灌注桩下后注浆技术，总面积44484.23㎡，钢筋混凝土剪力墙结构，桩筏基础。设计灌注桩共352根，桩径0.9m,桩长19～25m,单桩承载力设计值3500KN,桩头进入持力层2m,持力层为圆砾层，该地层极限端阻力Qpk=2000KPa,承载力Fak=330KPa。地层承载力加地层极限端阻力之和不满足单桩承载力设计值及荷载储备，需要进行地层加固。
2 背景技术介绍
2.1工艺原理
灌注桩后注浆按预埋的注浆装置不同分为闭式注浆和开式注浆。闭式注浆预埋弹性的胶囊；开式注浆多预埋钢管，又分为侧壁注浆和桩端注浆。侧壁注浆是指预埋钢管为盲管，管壁下半部设出浆孔；桩底注浆为预埋直通桩底的钢管，钢管为通管，底部端头预埋前用胶带纸或专用管塞临时封闭，防止石子等硬物注浆时堵塞出浆口不能开塞。灌注桩成桩后，在一定时间内、一定的压力下，通过高压注浆泵向灌注桩需要加固补强的部位注入一定量的水泥浆，对软土土层压密、劈裂，对岩层空隙渗透、填充，然后与土层固结来补强桩端土层和桩侧土层的强度，从而提高单桩承载力。
2.2技术介绍
2.2.1桩端后注浆
灌注桩桩端后注浆，水泥浆在高压下与桩端沉渣混合，劈裂进入桩端持力层圆砾之间缝隙，通过填充、劈裂在桩端及桩端周围形成高剂量的水泥稳定粒料，甚至与桩端固结成一体，既增加了桩端受力面积，同时也提高了桩底桩端周围土体强度。端承桩开式注浆如图3(b).
2.2.2桩端桩周侧开式注浆
桩端桩周侧开式注浆适用于桩长超过20m且要求桩基承载力增幅较高时。灌注桩周侧后注浆：水泥浆与桩周侧土层相混合，形成稳定土或稳定粒料，出浆口喷出的泥浆渗透、压密、固结，与周边稳定土或稳定粒料形成粘接的嵌锁结构，大大地增加了桩身摩阻力。注浆形成过程:未注浆→桩底注浆→桩底桩周
3 开式注浆
3.1工艺流程
施工准备→注浆管布置→注浆管安装→验收合格，吊运、安放钢筋笼→连接各设备及管道→开塞→水泥浆配制→注浆→终压拆卸设备→桩端承载力检测
3.2施工要点
3.2.1注浆管布置
（1）灌注桩开式注浆管采用钢管；
（2）注浆管与水泥浆运输管连接处设卸压阀：对于桩径≤1000mm的桩，沿钢筋笼圆周对称设置2根注浆管；直径更大的桩，按沿桩周长每根注浆管两侧各控制0.5～0.8m对称、均匀布置；注浆管直径25～57mm，壁厚不小于2.8mm；卸压阀直径、数量与钢管相匹配，螺纹连接；在桩周注浆时钢管侧壁注浆孔背向桩心，孔径不小于5mm，多层胶带纸缠绕封闭；桩端出浆口胶带纸包住或专用管塞临时封闭；连接后的钢管应顺直、管内通畅；
（3）桩侧后注浆钢管直径、开孔位置应考虑桩长、设计承载力增幅要求、地质情况等因素确定。一般在距离桩顶10m以下，按需要补强位置设置出浆孔；
（4）注浆后钢管与混凝土结合形成钢管混凝土可等效替代钢筋笼纵向主筋。但对于非通长配筋桩，为保持下钢筋笼前后钢管不变形或折断，通常采用与注浆管等长的主筋直通笼底补强；
3.2.2安装注浆管
（1）注浆管依先绑后焊的次序安装：第一节注浆管绑扎→注浆管套筒连接→第二节注浆管绑扎→……第n节注浆管绑扎→注浆管与加劲箍焊接；
（2）注浆管采用钢管、套筒对接连接。根据侧壁加固的部位精确测量进行打孔，孔朝外；
注浆管应绑扎牢靠，再与加劲箍辅以焊接牢固；
（3）泥浆护壁成桩的灌注桩后注浆桩端出浆口要高出孔底沉渣顶面100～300mm。先向孔底投入块石、碎石或粗砂，埋住出浆口，然后再灌注混凝土；灌压混凝土后插筋的灌注桩后注浆桩端出浆口的位置稍高出孔底即可。桩端出浆口临时封闭如图1示：
图1 桩端出浆口临时封闭
3.2.3吊运、安放钢筋笼
注浆钢导管埋设应竖直，注浆管应通向自然地坪，与钢筋笼一起下孔；钢筋笼吊放应采取防止钢筋笼变形、注浆管变形、断裂措施，一般采用吊装扁担进行吊运，灌压混凝土后插筋的灌注桩钢筋笼应将震动棒与钢筋笼绑扎牢固，如图8示。钢筋笼下笼时，应在注浆管内灌水并检查接头密封性，以免泥浆或混凝土堵塞注浆管；钢筋笼应沉放到底，下笼受阻时应查明原因采取措施后再吊放。
3.2.4连接各设备及管道
泥浆贮存器、吸浆管、注浆泵、水泥浆输送管、泄压阀检查合格后依次连接，不得有松动、漏气。
3.2.5开塞
开塞也就是压水实验，作用是通过预压清水冲开桩侧或桩端混凝土，疏通注浆通道。开塞最佳时间在桩体混凝土初凝前（混凝土浇筑后2～3h）,水压按每级2MPa的梯度顺次逐级进行，每一级0.3m3压水量，开塞压力最高8MPa，否则要查找原因采取相应措施。开塞时要记录高压注浆泵工作情况及开塞压力，以备查询。
3.2.6水泥浆配置
（1）注浆材料采用水泥浆，水泥选用强度等级不低于32.5级普通硅酸盐水泥，要求水泥原材合格，水灰比控制在0.5～0.90，搅拌时间不少于2min。
（2）水灰比应根据土的渗透性及土层粒径确定。对于松散碎石土、砂砾等岩层水灰比控制在0.5～0.6；地下水位以下土层，水灰比控制在0.5～0.7；地下水位以上土层，水灰比控制在0.7～0.9；低水灰比水泥浆掺入减水剂，减水剂掺量经试配确定。
（3）浆液拌合机及贮浆器拌根据现场水泥浆需求量选定，拌合机的水泥浆出口处设置过滤网，过滤网应及时清理。
3.2.7注浆
（1）注浆泵的额定压力通常为8MPa以上，额定流量为30～100L/min，且注浆泵上配备相应压力表和流量计，压力表的量程为额定泵压的1.5～2.0倍[1]。
（2）注浆压力1.5～2.0Mpa，流量最低30L/min，最高75L/min，可根据设计注浆量进行相应调整，每根钢导管注浆必须一次注浆完成，两根注浆管注浆时间间隔不超过10h。应在混凝土灌注完成5～7天后进行灌注桩后注浆。
（3）单桩注浆量以设计要求的压浆量为准。
（4）对同一根桩的各注浆导管按单桩总注浆量平均分配依次注浆；
3.2.8停止注浆
（1）单桩注浆总量达到设计要求，稳压时间持续1min以上；
（2）单桩注浆总量已达到设计值的75%，且注浆压力超过设计值。
3.2.9终压拆卸设备
先关闭泄压阀，再关闭注浆泵，然后拆除泄压阀与水泥浆输送管的连接，转到下一根注浆管。
4 开式注浆质量保证措施
4.1原材料
进场必须应有产品出厂合格证、产品说明书、质量检测报告；材料员应进行外观检查；同时按《建筑工程检测试验技术管理规范》JGJ190-2010进行抽样复试检测，复试合格方可用于工程；
4.1.1水泥
（1）采用防潮包装，水泥保质期一般3个月；须贮存于干燥通风的室内，注意防潮，存放超过3个月，必须重新复试合格后方可使用；
（2）同一单位工程内的灌注桩后注浆，应采用同一品种、同一强度等级和同一厂家的水泥制备。
4.1.2水
拌和砂浆用水应使用清洁水，符合《混凝土用水标准》JGJ63-2006的规定。
4.2管阀
（1）管阀应符合《工艺金属管道设计规范》GB50316-2000（2008版）相关要求；
（2）管阀应具备逆止功能。
4.3管路及设备
（1）地面管路系统主要由浆液地面输送系统组成，必须确保其密封性。制浆、贮存、泵压设备必须试运行平稳，安全可靠，不得因故中断。已免影响注浆质量；
（2）施工临时用电必须正常，必要时配备发电机组备用；
（3）检查高压注浆泵的压力表、阀门、管线完好状况。
4.4试桩
浆液配比、终止注浆压力、流量、注浆量等参数具体按前述范围经试桩记录，报建设方和监理确定。如果注浆量达不到设计要求，应及时报告监理及建设方，必须根据工程具体情况会同设计方采取相应措施。
4.5降低地下水
基础施工前，必须提前降低地下水至基坑底标高0.5米以下，以便于施工和不扰动场地地基土层。
4.6水泥浆
水泥浆应按配合比拌和均匀，不得出现分层现象。
4.7施工作业
（1）注浆作业区距离成孔作业点的距离不小于8m，且不宜小于10倍桩径；
（2）当出现桩周冒浆、桩孔串浆、注浆压力长时间低时应停止注浆，调低浆液水灰比，间歇0.5～1h后再继续注浆。
（3）现场每个台班必须至少留置一组试块，每组三块。
（4）水泥初凝时间6.5h,终凝时间10h,因此注浆后10h内不得私自转动泄压阀卸压。
5 安全管理与环境保护
5.0.1施工过程的安全管理应符合JGJ59-2011、JGJ46-2005的有关规定。
5.0.2施工机械的使用应符合JGJ33-2012的规定。
5.0.3注浆作业区应设立警示牌，以防高压浆液造成人员伤害。施工人员作业时应采取相应的防护措施并保持安全距离。
5.0.4渣土、废泥浆应及时外运。外运车辆应遮盖或使用密闭的容器，车辆外出轮胎不得粘带泥块等杂物，防止造成城市道路污染。
5.0.5施工现场应设置排水系统。严禁向排水系统排放废泥浆。废水应经二次沉淀过滤达到标准后方可排入市政排水管网。
5.0.6施工现场出入口处应设置冲洗设施、污水池和排水沟，由专人对进出车辆进行清洗保洁。
5.0.7后注浆作业应按《建筑施工场界环境噪声排放标准》GB12523-2011的规定严格控制噪声。
5.0.8夜间施工应办理相关手续，并应采取措施减少声、光的对环境的污染。
结束语
灌注桩开式注浆是近年来为提高桩基地层承载力新兴的加固补强施工技术，是干作业及湿作业成孔的灌注桩后注浆最常用的方法，作业前必须先做试桩以确定不同地层中的注浆压力、注浆流量、注浆时间、注浆量。灌注桩开式注浆工艺简单、施工速度快，在现代建筑尤其是高层建筑地基加固中可以减小桩径，极大地节约了成本，越来越多地在设计中得到了推行。
参 考 文 献
[1] 高涛. 灌注桩后注浆施工技术及质量控制[J]. 建筑技术开发，
[2] 中华人民共和国行业标准. JGJ 106─2014建筑基柱检测技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2014.