钻孔灌注桩后压浆方法

钻孔灌注桩后压浆方法摘要：灌注桩后压浆技术（国际通用名的英语为Externalgrouting.我国习惯用Post-grouting）是土体加固技术与桩工技术的有机结合。分为桩身后注浆(shaftgrouting)与桩端后压浆（basegrouting）。要点是在桩身砼达到予定强度后，用注浆泵将水泥浆或水泥与其它材料的混合浆液，通过予置于桩身中的管路压入桩周或桩端土层中，桩周（身）压浆会使桩土间界面的几何和力学条件得以改善，桩端压浆将使桩底沉渣、施工桩孔时桩端受到扰动的持力层得到有效的加固或压密，进而提高桩的承载能力。关键字：灌注桩后压浆技术概述灌注桩后压浆技术（国际通用名的英语为Externalgrouting.我国习惯用Post-grouting）是土体加固技术与桩工技术的有机结合。分为桩身后注浆(shaftgrouting)与桩端后压浆（basegrouting）。要点是在桩身砼达到予定强度后，用注浆泵将水泥浆或水泥与其它材料的混合浆液，通过予置于桩身中的管路压入桩周或桩端土层中，桩周（身）压浆会使桩土间界面的几何和力学条件得以改善，桩端压浆将使桩底沉渣、施工桩孔时桩端受到扰动的持力层得到有效的加固或压密，进而提高桩的承载能力。1.分类1.1桩端后注浆施工工艺分类目前可归纳为两大类。一类是在桩底予置柔性注浆腔（囊），通过桩内予置的导管向腔中压入水泥浆形成扩大头，并挤压加密周围土体。简称桩底封闭式后注浆法（见图A.10a）。另一类是在桩底由予置管式单向阀与内导管组成后压浆装置。简称开式后压浆工法（见图A10b）。a）封闭式柔性胶腔结构示b）开式注浆管示意图A.10桩端后压浆示意1.2桩侧压力注浆工艺分类按桩侧注浆管设置分为沿钢筋笼纵向设置（见图A.11）和沿钢筋笼环向设置两类。图A.11桩侧后压浆示意2.后压浆技术发展进程史D.ABruce指出，桩端压力注浆桩自1961年在修建Maracaibo大桥桩基中首次应用以来，得到了广泛的应用。（参阅①）之后，法国（专利编号2331646）、英国与德国等都开展了桩基后压浆的研究与应用，大多用有柔性腔封闭式工法。我国孔德华1992年提出并获得实用新型专利（ZL922026246）封闭式后注浆工法，西南交通大学岩土所研究开发的腔式桩端压力注浆装置，于1994年鉴定完成，从理论与实践上系统地进行了研究并得到较为广泛的应用。无注浆容器的开放式桩端后压浆工法，我国是从上世纪八十年代后期（1987）由北京市建筑工程研究所首次开发的，是在长螺旋成孔基础上，在桩底设置固定式隔离钢板，用钢管与PVC管的组合管为注浆管。承载力提高1～2倍，后在北京、沈阳、锦州地区得到推广。国外W.G.KFleming（1993）指导了用U形注浆管形式的开式后注浆工法。形式示意图见图A.10.b。对于无容器开式桩底注浆工法，压入桩底的浆液可直接进入土体，固化沉渣。而且通过渗透注浆（粗粒土）、或劈裂注浆（细粒土）作为对桩底一定范围的土体相应的加固，但其缺陷是浆液注域可控性低，护壁泥壁厚时，易出现桩壁有夹泥带现象。关于侧壁注浆与上述桩端后压浆工法开发时间一致，由于它在山西应用中，对承载力增幅远底于桩端后压浆工法，即使设置3道环形注浆管的情况下，其效果也不及仅设桩端后注浆工法，因此，本文不在多叙，仅将欧洲灌注桩施工规程（Executionofspecialgeotechnicalwonk-BoredpilesprEN15861997年1月）附图A.11示出供参考。枝从注浆技加术的要求资考虑，如粮果土体注当浆工法需蜂满足定向巴、定域与灵定病量运“贱三弹定孔”索要求，即臭注浆机理稳要明确，绢是渗入充弓填注浆、终压密胶结申注浆还是偿劈裂注浆企，浆液流婚动方向及镇注浆域可坏控，注入阳量在予计傍量福±20漆%缎为好。按械照上述要北求，有容向器闭式注店浆工法应殃是桩端注社浆首选工密法，欧洲只诸国多选杆此类工法融。珍3.绿搬施工要点良3.1飘翻注浆压力康对有容器晴封闭式后版注浆工法壮，它是按批照渗入充鸡填摩~邻压密混合知注浆理论店进行的。痛即注入浆邀液是在有戴压作用的怨流动，它岁首先克服稼管路等的厕阻力而渗征入腔内充寿填碎石等须物质的孔馋隙中。浆扫液注入压晕力宜控制沉在受灌碎湖石体结构观的不致破垦坏，只能差使胶腔被险充满，同烧时桩端沉易渣体中的睛水份被挤导走为宜。描此时，胶访腔体的强冠度是能够并满足不致胸胀破。在最河南巩县颂某煤炭铁饥路专用线校里沟桥桩押基后压浆耳试桩实例餐说明，桥浮试桩桩粒长胖10.1强5~10昆.25疯m标，设计桩项径等0.5拜m貌，地基土述为轻微湿勇陷性黄土链，孔隙川比旗e=0.扒82携3接，液性指音数喘IL=0逢.3欲7夫，湿陷系壤数拢δ榆s=0.渴0粉2拣，厚度达现到六15慢m疏，采疾用有胶腔坛的封闭式炭桩端后压夏浆工法，油完成试柜桩嗓3陶根，有关童试桩的资泄料列于坝表举1泉或种图胸1卵（视a滚）与例（巧b御）。督表犯1匪借试桩数据短表泻桩号餐桩短径三(顺m)荡桩泳长紧(多m)纳桩身砼爆极限荷载裳桩顶位待移均(客mm)结试桩条件狠A压0.5(默0.55突)*办10.2宇5逝C25偷2800疮70.5酒3扁桩端后压象浆谈B尼0.5(教0.59务)妇10.2咬2夏C25捐2800料74.1位2赌桩端后压齿浆错C横0.5(岭0.54场)咽10.1被5曾C25吵1800描46.7惩1银未压浆恢*稻（）内数顶值为实际帽成孔值。篇图斤1抢（梯a描）试验场京地布置图护汪定（肃b较）各试桩婚的尽P美—教S舒曲线省现示出根纵据测微计寸、钢筋计废等测试原易件实测得败出的桩顶莲位液移贵S仅与桩侧平息均摩阻析力献P算f湿，桩端阻叹力帅P宾e汁的关系曲诸线（见超图图2年、侧图臂3数），从图渣示形态可幻看出，各疾桩签的虫P边f缸，群P枝e沾与桩顶位款移塔S许的关系没果有本质的州区别，桩搂顶位移只尼需几毫米仔时，就可滔使桩侧阻书力得到充呜分发挥，朽并很快达素到极限状示态。只是税经过桩端夸后压浆森的晚A剪、销B敏两桩提的血P既f偶值较常规替桩疫C速为大。对匠于端阻差力盲P奶e为，育A岂、腰B遇两桩最终毁趋于极限侍值，勉而朵C督桩未达到劣极限。即乔是挣A除、痛B伏端阻率显较序C疾桩大，其傻值分别女为周16.6锅%模、涨17.0辫%旱与勇12.9间%冶。滴图送2丙各试具桩评S盾—孟Pe箩S糟—谁P抓f滋曲线兰图矩3年各试桩爪桩顶荷泡载捆P验与职Pe烂吧、姿P与f混关系曲线每值得重视采的是各桩划达到极限渣荷载时，穴桩顶位移父值差别很锯大，未压崖注浆果的弦C刚值最大沉通降量籍为饱48.8像8m浑m葛（相应的助桩顶最终子加载量浑为蒜2000傲k石N石）。骗而乐A竹、蚁B筝两桩的相装应沉降值乡分别洞为迹75.2舅6mm庄和末76.6紫7m双m商。（桩顶拉荷载值分唱别痛为加3000巴k粒N减与头3200犯k佛N食）产生的脑最主要的苦原因是由宾于桩底压则注浆液时屑，胶腔发贯生破裂，挖浆液中的敲水渗入黄韵土中，造裕成桩端持委力土体局逐部增湿，恢土层局部背软化，强咬度降低，触引起沉降泊所致。闷因此，压科浆时不应纯产生胶腔旬破裂是很慰重要的。诊胶腔材质鞠要求：抗课拉伸强锦度乞≥嫩14MP惠a萝，拉断伸铸长率驳＞机400皱%棚。望注浆终止启压力：关痕于封闭式酬胶腔桩端女后注浆工湖法的理论讲，我们是核采茄用犁Vesi婆c暂提出的球煎体空腔扩哄张理论（寿或称膨胀辞理论），退向桩端柔乘性胶腔注竟入水泥浆唯，浆液与粗腔内的填引充骨料密项实结合，咬并向外扩赏挤，形成糠向腔周围带土体施加闪的压力。强在这种均醒布径向膨膏胀力的作催用下，腔慎外一定厚厉度的空心绑球形区域萌达到塑性腐平衡状态卫。随着压燥力增长，记塑性平衡顿区也不断宁膨胀，直尝到腔体压顿力达到抗金剪强度极裕限压力（躲见棍图壮4乱）。泻图纵4给灌注桩建后压浆压邻力的控制慈分析伟分析表明煌，注浆极勿限压力的满大小是由茎以下因素龙确定的。壮①叫哪桩端周围欠土体的强鸦度指爬标例C愁、败φ性；惜②鼻颠桩端周围倚土体的变摧形指伸标离E抢s毕、加；在③冒还桩端周围风土体所承责受的上覆政压裙力押q吐；妨④坊磁桩端周围柔土体的平缓均体积应断变嚷△邪。抬上述诸因心素中，以括及一般假亲定体乎变夕△吗的平均值扣为零，对算于无粘性笼土，最主仰要的影响岁因素是桩剥端的埋置卖深度（即序桩长）和伟桩端持力偏层的内摩消擦角。对剩于粘性土授和粉土，郊内摩擦角疾是最主要栏的因素。预对于中密央以上的砂夏、砾（卵原）石土，怠目前常用勇的注浆压辽力蔬为排2-3.糟5MP棍a窃，高时可啦达柳到记4MP兆a纳，对于粘单性土与粉楚土，压力盛一般均小馋于祝3MP盛a倡，压浆压丙力过大时刷，会使桩额端土体接势近于，甚捞至超过极啄限压力，中对于将来灿承受基础考荷载是不被利的。关林于应用球末体扩张理烂论和其解茎析分析，休可得到压峰力控制的手一些结论您（见宽图宋5侍）供参考亦，这些控趣制标准的些应用效果逝是良好的严。天图伍5刻注浆极降限压力吧3.2宵倦桩顶抬升笑随着浆液尤逐步压入蚂胶腔，会感使腔体的治周围呈幅坏射状扩压倚，挤压腔艺周地层，介并通过均信压桩端预挨置于胶囊黎顶部的钢跨板，使桩暴体产生微呢量抬升，扎一般控制谜抬升量添在构0.5-痰1.5m召m唇，不应超惨过讨3m闻m命。羊钢板应有占足够刚度勤，我们据胆试验规定据，其厚度径为睁2.5-尾3.0m刻m雹。放3.3切玻水泥浆体弦当水灰比纲小剩于送0.训8储特别是达面到仪0.5~炒0.分6蚁时，水泥瘦浆体是塑甘性体而非骨牛顿体，遗在小管径截管内流动玉时比较困紧难，需要挂克服较大给的阻力，标要求加大拳供浆泵压皆。虽然压至力大了易葬于流动，跌但是会使册浆液在浆塌管出口及板渗入胶腔侨中的流动毛状态和条牛件出现变科化，如紊县流等，这器将不利于衔渗入注浆拿与压密扩烫腔作业。潮因此，国升内外许多仍注浆工法柴都建议，邀对水灰比烫小艇于牵0喝.机的浆液注芦浆时，注盏浆管径不喉小筒于搅30m户m捕。蝇再者，根犁据我们采顾用水灰比委为晌0.55哗~0.此6苹水泥浆的宅经验，为堵了增加浆职液的流动工性，加入比适量的木佩钙等减水杆剂是可行妹的。同时欺加入少量章的浆液悬骆浮稳定剂拦。正关于浆液胡结石率，刷一般域为席85-8番8辆%霸，平均臣为坊86休%苦，在腔内吧充填粒料萝设计合理况，浆液中胁加必要的围防止失水薄收缩的微翼膨胀剂时垒，会取得绕更好的注名浆结石效钥果。丙3.4蒜跌注浆用水围泥材料精表肿2乐敲两类混凝商土试块无扮侧限抗压壁强度统计蔬表稳水泥型谨号冷强度蜻（非MP也a缘）拼P南O传型贤P粘S方型徐备注筹R3以12叉

识龄顷期境3d感R7许25杂15检龄玉期呜7d徐R28文32.5肌32.5鸽龄虽期探28d初建议使滔用百P婶O环型普通硅必酸盐水泥止或高早效俗强水泥，瓦而不选蝴用诵P滤S响型矿渣水及泥，后者记早期强度屯低，干缩非性大，且玻抗碳化能纸力差。曾密在多个工瞧地进行两鞠类试块的南测试，平棉均结果如亦表工2岂。押4震、承载性以能机制分法析祸图雪6珍、检图充7午分虽为各阀试桩的轴嚼力分布，磨桩侧摩阻弟力分布，搜及其发挥杨过程。矮从试验曲答线可看出啊，加荷初朽期（前两垂级荷载）痕，桩侧摩呆阻力的分笋布是上大京下小，这分是由于靠险桩顶部分谊桩身压缩寒量大，桩程土间产生桶相对位移军，从而桩股侧摩阻力愿得以发挥赌，而下部户桩土相对次位移小，陵摩阻力较夕少发挥。仆随着荷载嚷的增加，芝桩身下部吨的桩土间等相对位移予量增大，挣桩侧摩阻屿力得以较另充分发挥蛛，微如革C蜓桩，当桩粗顶荷磨载筒P影为拉1600麦k茂N帆，地面地下免7争m印深处桩侧挠摩阻力达侨到缩138.搜7kP殊a樱；而当桩能顶荷直载笔P奔达到极限让荷妄载勒1800载k腊N欲，相应孙于绣7蜜m己的桩侧摩嫌阻力达成到蚕161.范3kP菌a剂。桩端附山近桩侧摩摇阻力更大小。爹（肺9汉m纳深度也是歉如此采，愁P=16肌00k欧N琴，兽f=17福4.2k昌P漫a忍；纸P=18叙00k肾N范，玉f=18枪3.21惹kP独a依）。对桩峡端后压浆比桩的桩端脾附近，侧伸摩阻力增对大为更明纠显。见昂图菠7获之勒a姥、涝b衫）。这是据由于桩底仍下土层压粱实过程产舅生予压实幻，径向扩醒张与握裹守作用的效拣果（见信图滴6箱）。可用馋极限滑动挪面理论表短述。健图胆6岂各试桩惑的轴力图公图缓7颂各试桩玩桩侧摩阻促力分布图紫当桩端的箱土体在压甘力腔作用跟下产生压微缩时，超译过一定限初度后地基福中产生剪饱切滑动面殖，由于桩阵埋置较深毒，滑动面雹不会延伸颈到地面，狠又因为桩栽的对称性指滑动面所乌含的土体兰应是一个洞心形体，臣通过桩轴氏线的任一病截面所截汁得的图形退如夏图廉8网所示，这邻也就是梅太耶霍夫在悟求解深基成础时所取只的破坏图条式。图8烈从搞图青8访可知，当示桩端处痕的私I能区受压向日下滑动时剧，将通虚过致Ⅱ塘区岭和桨Ⅲ雷区的土体赛向粉Ⅳ炎区的土体泛施加压力松和剪力，队最终迫零使挖Ⅳ疯区的土体蹄压密并对丰桩体产生商握裹作用围，从而使崭