后注浆灌注桩的应用探讨
摘要：以实际工程案例分析了后注浆钻孔灌注桩可显著提高单桩承载力的工艺原理及优点，探讨后注浆工艺的施工方法与经济优势，表明后注浆灌注桩是一种经济的有推广应用的价值桩基形式。
关键词：后注浆钻孔灌注桩承载力
随着城市建设的发展，更多的土地被开发利用，许多大型建筑建设时会遇到不良土质的地基土，由于建筑荷载大，地基土承载力不足，普通钻孔灌注桩基础在很多工程中已经不能满足承载要求，不能达到经济性的要求，灌注桩后注浆工艺便是解决这种问题的一个简单方法。
一．施工原理
后注浆灌注桩，就是利用钢筋笼底部和侧面预先埋设的注浆管,在成桩后2-30天内用高压泵进行高压注浆,浆液通过渗入、劈裂、填充、挤密等作用与桩体周围土体结合,固化桩底沉渣和桩侧泥皮,起到提高承载力、减少沉降等效果。后注浆技术包括桩底后注浆、桩侧后注浆和桩底、桩侧复式后注浆。施工时将注浆管（钢管或黑铁管）固定在钢筋笼上，出浆口采用单向截流阀，随桩体钢筋笼送入桩孔。由于采用单向截流阀，在进行桩身砼浇注时浆液不会灌入阀内，注浆时浆液也不会回流
钻孔灌注桩的后注浆基本上属于劈裂注浆与渗透注浆相结合。所谓劈裂注浆，即压入的高压浆体克服土体主应力面上的初始压应力，使土体产生劈裂破坏，浆体沿劈裂缝隙渗入土体填充空隙，并挤密桩侧土，促使土体固结从而提高注浆区的土体强度。如注浆区在桩底，则浆液首先在桩底沉渣区劈裂和渗透，使沉渣及桩端附近土体密实，产生“扩底”效应，使端承力提高，如注浆区在桩侧某部位，则该部位也同样出现“扩径”效应。从大量试桩实测资料可看出，桩底注浆后不仅桩的端承力提高了，在桩端以上5m甚至更大范围内的桩侧摩阻力也有较大提高。如果在桩侧某段面注浆，同样该断面以上一定范围内的桩侧摩阻力也有明显提高。
二．工程案例
某高层建筑，坐落于河北省青县，乙类建筑，地上十二层，地下一层，框架--剪力墙结构。地基土分布经地质勘察如下：
根据勘察报告，其中第6层粉土层为轻微液化土层，根据《桩基规范》，应考虑土层液化对桩基承载力的影响。根据勘察报告、桩基规范5.3.12条，对第6层粉土层取侧摩阻力折减系数为0.即该层qsk=0.另外，根据《桩基规范》第5.4.2，桩穿越液化土层进入相对较硬土层时，应计入桩侧负摩阻力。
中性点深度 ln=7.18m ，l0=13.05m，摩擦型桩，中性点以上土侧摩阻力取为0，即第2~4层、第6层土侧阻力取为0.
如果采用桩径800mm的普通钻孔灌注桩，桩长36m，本工程单桩承载力特征值为ra=1970kn.
取其中某框架柱，考虑水浮力后柱底荷载总值设计值为16550kn，如采用普通钻孔灌注桩，该柱下需布置9根桩。整体建筑布桩后发现总桩数为457根，桩数较多，受桩间距要求限制，布桩困难，几乎达到满堂布桩，经济性较差。
分析原因，主要因本场地有液化土层，且计入负摩阻力，导致很大一部分土层承载力未得到利用，又由于各土层桩侧摩阻力偏小，使得单桩承载力过低。
如果采用后注浆灌注桩，桩端、桩侧同时注浆，使注浆增强段完全包络液化土层，既可消除轻微液化作用，使所有土层均发挥承载作用，又能增强桩侧、桩端土的承载能力，单桩承载力即可大幅提高。
该工程最终采用桩端、桩侧同时注浆，桩端设置一道注浆口，自桩端向上每隔11m设置一道注浆口，共三道注浆口，增强段为桩端以上33m，即第3至第14土层。浆液水灰比为0.6，单桩注浆量估算值大约为桩端1.36吨，桩侧0.96吨，试桩桩端注浆压力为4mpa，根据试桩结果确定工程桩压浆参数。
根据《建筑桩基技术规范》第5.3.10,后注浆单桩承载力标准值为：
7107.7 kn
其中， βsi= 1.5
βp= 2.3
取单桩承载力特征值为ra=3550kn，可以看出，该工程采用后注浆灌注桩与普通钻孔灌注桩相比，单桩承载力大幅提升。最终桩数为248根，布桩方便。经对试桩现场单桩承载力静载荷试验，实际单桩承载力满足设计要求。
采用后注浆灌注桩，桩径、桩长均无变化，仅增加水泥浆用量。目前后注浆工艺应用已经很普及，且其对施工单位的技术要求并不很高，容易保证质量。
三．探讨
1.浆液浓度对注浆效果的影响
先灌注稀浆, 稀浆流动性好, 裂隙无论宽窄，均易进浆，先将细缝添灌充实，而后浆液再逐级变浓，使中等或较大的裂隙也能得到充实。
2.注入压力的确定
注浆压力与土层的渗透性、浆液浓度有关。目前使用的有“一次升压法”和“分级分压法”。当正常压力下注入速度缓慢时，可提高压力，尽量让一些细小的裂隙不致于在低压下提前被封堵，可较多地灌入一些水泥浆，即 “一次升压法”。但较高的压力也会使浆液在较宽的裂隙中流窜过远，造成浪费。在正常压力下就很容易将浆液注入时，说明岩土层吸浆量大，可改用低一级的压力进行注浆，吸浆量逐渐减少时再加一级压力，直至达到规定的压力，此为“分级分压法”。
3.经济性分析
后注浆钻孔灌注桩单方造价高于普通钻孔灌注桩，但同等条件下其单桩承载力远高于后者，其单位承载力费用低于普通钻孔桩。同时由于单桩承载力可提高40%~120%，可大幅度降低总桩数，同时减少承台混凝土用量和配筋。经初步计算，后注浆钻孔灌注桩较普通钻孔灌注桩的费用节约30%～40%，因此用于高层建筑且桩长较长时经济效益显著。
四．总结
工程实践表明：后注浆钻孔灌注桩是一种低噪音、低震动、单位面积承载力高的桩型，适用于各种复杂的地质条件。在相同的工程地质条件下，与普通的钻孔灌注桩相比，采用后注浆钻孔灌注桩, 能大幅度提高单位面积承载力，在相应的荷载作用下沉降变形小，施工质量容易控制, 具有明显的经济和社会效益, 是高层建筑较为理想的桩型, 有推广应用的价值。
参考文献：
[1].张雁 刘金波，桩基手册，中国建筑工业出版社
[2].屈研，后注浆钻孔灌注桩的工程实例与探讨，宁波大学学报 1001-5132（2009）02-0273-03
[3]. jgj 94-2008, 建筑桩基技术规范
注：文章内所有公式及图表请以pdf形式查看。
