钻孔灌注桩的后压浆技术

关于钻孔灌注桩的后压浆技术3.桩端后注浆技术3.1工程调查3.2桩端后注浆示意图与注浆流程3.3注浆材料的性能和选择3.4施工参数与施工设备3.5桩端后注浆工艺技术3.6注浆效果检测3.7事故处理第2页,共56页，2024年2月25日，星期天3.1工程调查工程调查主要解决以下三个问题：

（1）地层是否据有可注性；（2）地层注浆时，需要何种浆液材料，采用多大压力，注多少浆液，一般通过试注来确定；（3）能预计进行注浆后，强度增加的效果。

第3页,共56页，2024年2月25日，星期天3.1工程调查工程调查的主要内容

(1)注浆区的地质构造及浆液可能流失的通道和空穴；

(2)地质分层及需要注浆处理地层的土质或岩性特征；

(3)调查需要处理地层的强度或渗透程度；

(4)调查构筑物的损害程度和注浆会对周围构筑物的影响；

(5)调查注浆过程中，废浆排放对环境的影响、注浆后地下水位的变化对邻近居民饮水及灌溉的影响。第4页,共56页，2024年2月25日，星期天3.2桩端后注浆示意图与注浆流程第5页,共56页，2024年2月25日，星期天3.3注浆材料的性能和选择土质条件是决定浆材的关键，其次是环境条件、注浆目的和要达到的预期效果等因素。理想的注浆材料应该满足以下一些要求：（1）浆液粘土低，流动性好，可注性好，能够进入细水孔隙和粉细砂砾层；（2）浆液凝固时间能够准确控制；（3）浆液的稳定好第6页,共56页，2024年2月25日，星期天3.3注浆材料的性能和选择（4）浆液无毒、无臭、不污染环境；（5）浆液对注浆设备、管路损伤小，并且容易清洗；（6）浆液固化时收缩小，并能牢固与岩土粘结；（7）浆液结石率高，易于形成结合体；（8）结合体耐态化性能好；（9）注浆材料的粒度较细，易于扩散流动；第7页,共56页，2024年2月25日，星期天3.3注浆材料的性能和选择（10）浆液配置方便，操作容易掌握，原材料来源丰富，且价格便宜。通常桩底注浆采用水灰比0.4～0.6的纯水泥浆，对渗透性好的地层可掺入膨胀剂或注水泥砂浆。第8页,共56页，2024年2月25日，星期天3.4施工参数与施工设备施工参数

注浆量、注入率、注浆压力和注浆速度

注浆压力是注浆施工效果好坏的关键因素之一。注浆压力的确定要考虑下列3个方面：①最终注浆压力要小于桩上抬的摩阻力，即注浆时不能使桩向上严重位移；②最终注浆压力要尽可能使桩端、桩身混凝土少破坏；②最终注浆压力要使注浆量达到设计要求，形成扩大头，使桩端加固明显。施工设备

注浆泵，拌浆装置，输浆管，流量计注浆泵一般采用电动式泥浆泵，一般要求最大压力达10MPa以上，排浆量大(5m3／h以上)；流量计，通常多为双笔自动式电磁流量计第9页,共56页，2024年2月25日，星期天3.5桩端后注浆工艺技术注浆管设置与制作桩开始注浆时间压水试验(开塞)初注注浆量注浆压力浆液浓度（水灰比）注浆节奏注浆次序注浆后的保养龄期桩身强度设计

第10页,共56页，2024年2月25日，星期天注浆管设置与制作注浆管采用Φ30mm~Φ50mm钢管用榔头将钢管底端砸成尖形开口距底端30mm左右钻若干小孔，并在小孔放图钉（单向阀作用），再用绝缘胶布加胶带包裹钢管可作为钢筋笼的一根主筋，用丝扣连接或者外加短套管电焊

第11页,共56页，2024年2月25日，星期天注浆管开塞注浆时间宜在混凝土初凝（7~15天左右）后进行。过早，会破坏桩体本身；过晚，不容易打开注浆通道。成桩后至灌浆前，应进行压水试验，以疏通注浆通道，即进行开塞，提高桩底可灌性。压水开塞一般用清水，按2~3级压力逐级进行，压水量一般控制在0.6m3，开塞压力一般小于8MPa。第12页,共56页，2024年2月25日，星期天浆液浓度稀浆（水灰比0.8：1），渗透力强，便于加固预定范围周边地带中等浓度浆液（水灰比0.6；1），加固预定范围的核心部分，起充填、压实、挤密作用浓浆（水灰比0.4：1），对已注浆体起脱水作用，最后注入浓浆可掺加减水剂（木钙）、固化膨胀剂（UEA）和早强剂（石膏）一般是先稀后浓，即水灰比从0.60.4。第13页,共56页，2024年2月25日，星期天高压注浆将水泥浆通过高压泵（要求最大压力达10MPa以上）压入地下被注土层中。初注压力较小，浆液由稀到稠。关注注浆压力、注浆量和注浆皮管变化，并控制注浆节奏。用百分表监测桩的上抬量。第14页,共56页，2024年2月25日，星期天注浆量注浆量是主控因素。应由桩端、桩侧土层类别、渗透性能、桩径、桩长、承载力增幅要求、沉渣量、施工工艺等因素控制可参照右表一般砾石层注浆水泥量经验参数表(单位：kg）桩径（mm）渗透性好持力层厚渗透性好持力层薄渗透性差持力层厚渗透性差持力层薄8002000~30001000~15001000~1500800~100010003000~40001500~25001500~25001000~200012004000~50002500~35002500~35002000~30001500≥5000≥3500≥3500≥3000第15页,共56页，2024年2月25日，星期天注浆压力容许注浆压力与地层密度、渗透性、初始应力、钻孔深度和位置以及灌浆次序密切相关土层渗透性好，注浆压力较低，一般在4MPa以下土层渗透性差，注浆压力较高，可达4~10MPa实测浙江大学港湾家园14M3注浆压力、注浆量曲线实测浙江大学港湾家园14S1注浆压力、注浆量曲线第16页,共56页，2024年2月25日，星期天注浆节奏为使有限浆液尽可能充填并滞留在桩底有效空间范围内，应实行间歇注浆。间歇时间长短可依据压水试验确定。短桩，桩底注浆会出现上冒，应在冒浆后停止几个小时，待桩周浆液凝固后再注。第17页,共56页，2024年2月25日，星期天注浆终止条件单管注浆量达到设计要求。第一根管未达到注浆量设计要求，第二根达到。两根均未达到，但注浆压力达10MPa，且稳定5分钟以上。桩体发生上抬。第18页,共56页，2024年2月25日，星期天注浆次序

在设计桩端后注浆时，应当考虑以什么样的次序进行注浆。同一承台桩，尽可能同时注浆。对整个群桩基础注浆，先中间再周围，一般可注性好，浆液易注入；先周围再中间，注浆效果较好。一般原则是从外围进行注浆，逐步到内部的桩，以获得良好的注浆效果。第19页,共56页，2024年2月25日，星期天注浆后龄期保养

一般要保养20天以上。第20页,共56页，2024年2月25日，星期天桩身强度设计

桩端阻力和侧阻力因注浆而显著提高，因此设计中应相应提高桩身强度，并按《建筑桩基技术规范》验算，避免桩身强度先于土阻力破坏而使注浆失效。后注浆桩的混凝土强度等级一般应较普通桩提高1—3个等级，常用C30～C40。第21页,共56页，2024年2月25日，星期天3.6注浆效果检测由于桩端后注浆属于地下隐蔽工程，对其进行完整的注浆效果检测难度较大。除了在注浆过程中严格遵守注浆规程外，对其注浆效果检测一般是对注浆桩抽样进行静载荷试验，并与未注浆桩进行对比。对深度不大的桩，也可以采取钻芯取样的方法。第22页,共56页，2024年2月25日，星期天3.7事故处理常见事故及处理措施注浆中断注浆达不到结束标准注浆管路堵塞环境污染浆液流失桩体上抬和地面隆起第23页,共56页，2024年2月25日，星期天注浆中断

应尽量避免被迫中断注浆。注浆中断后应立即查明原因，采取有效措施排除故障，尽快恢复注浆。恢复注浆时宜从稀浆开始。若进浆量与中断前接近，则可尽快恢复到中断前的稠度，否则应逐级增加浆液浓度。若进浆量减少较多，注浆压力上升幅度较大，短时间内即结束注浆，说明被注介质内的裂隙被堵塞，应重新扫孔和冲洗后再行注浆；若仍无改善，则应考虑间歇一段时间后在附近钻孔补注。第24页,共56页，2024年2月25日，星期天注浆达不到结束标准

降低注浆压力，限制浆液流量，以便减小浆液在裂隙中的流动速度，使浆液中的颗粒尽快沉积。采用水灰比比较大的浆液，即提高浆液的浓度。加入速凝剂，如水玻璃等，控制浆液的凝胶时间。采用间歇注浆的方式，促使浆液在静止状态下沉积，根据地质条件和注浆目的决定材料用量和间歇时间的长短。若有地下水的流动，宜反复间歇注浆。若为填充注浆，可在浆液中加入砂等粗粒料，采用专门的注浆设备。第25页,共56页，2024年2月25日，星期天注浆管路堵塞

设计方面的原因如浆液配比不准，速凝剂比例不当，此时应在注浆前进行室内和现场注浆试验，取得准确的设计参数。施工方面的原因，如施工工艺问题：搅拌站与注浆点的距离过大，输浆管弯道太多，浆液流动受阻；操作问题：如速凝剂计量不准，使得浆液凝胶时间缩短，在未达到注浆要求的距离时，浆液初凝而堵塞管路；浆液搅拌时外加剂加入顺序不符合要求也可缩短浆液凝胶时间，设备问题如注浆设备老化，阀门、管路老化等影响浆液的流动。第26页,共56页，2024年2月25日，星期天环境污染在注浆工程的施工过程终，应尽量避免对认和周围环境的污染，环境污染包括三个方面：噪音污染，振动污染，毒物污染。在注浆施工前，应了解注浆设计的使用是否对周围环境有噪音和振动的影响以及工程所在地的环境保护标准，避免对相当范围内的生活环境和人们的身心健康产生影响。当采用化学注浆时，应充分了解化学浆材的毒性及工程所在地的水文地质条件。调查水源的位置、深度及使用状况；了解河流、湖泊、海域等水域及饮用水的贮水池、养鱼池等设施的位置、深度、形状及使用状况。对拟使用的浆液种类、性质、有毒程度进行认真评价，防止其对人体健康的损害和对地下水的污染。第27页,共56页，2024年2月25日，星期天浆液流失

采用速凝浆液，即在水泥浆液中加入速凝剂；采用水泥—水玻璃双浆液；控制水灰比，增加水泥用量。第28页,共56页，2024年2月25日，星期天桩体上抬和地面隆起

在进行桩端后注浆的时候，如果成桩时间短，注浆压力过大，就有可能造成桩体上抬。如果桩本身比较短，还有可能造成地面隆起。当注浆过程中发现桩体有明显上抬现象或地面有隆起时，应立即降低注浆压力，再继续灌注一段时间停止，然后查明导致桩体上抬和地面隆起的原因，采取有效措施。因此，在进行桩端后注浆时，应对地面和桩顶进行隆起观测。

第29页,共56页，2024年2月25日，星期天4.桩端后注浆应用研究

与经济效益分析4.1桩端后注浆应用效果研究4.2注浆桩破坏方式4.3工程实例分析4.4普通灌注桩，挤扩支盘桩和桩端后注浆灌注桩应用效果对比4.5桩端后注浆经济效益分析

第30页,共56页，2024年2月25日，星期天4.1桩端后注浆应用效果研究

不同持力层注浆效果实测分析

凤起路B7

海宁海昌大厦杭州某高楼持力层为砾石层进行后注浆效果最为明显，可提高单桩承载力30％～80％，持力层为粉土的桩注浆后承载力可提高20%左右。对持力层为基岩的桩，只要桩底沉渣能保证清理干净且基岩性状好，则没有必要实行桩底注浆。但对桩底沉渣不能保证及泥皮原因有特殊要求的桩，建议也可实行桩底注浆。基岩中注浆量一般小于1吨水泥。粘土层作为桩基持力层的桩进行注浆承载力可提高约15%左右。第31页,共56页，2024年2月25日，星期天凤起路B7高层持力层为砾石层

桩长42.83m，桩径Φ800mm，入砾石层1.5m，注浆后比注浆前承载力提高50%左右,且沉降减少明显

S4桩注浆前后Q—s曲线

第32页,共56页，2024年2月25日，星期天海宁海昌大厦持力层为粉土层

试桩S1和S2长58.33m，桩径Φ800mm承载力可提高20%左右，桩端沉降量减少较大注浆前后Q—s曲线

第33页,共56页，2024年2月25日，星期天杭州某大楼持力层为基岩桩长45.5m，桩径均为Φ800mm，C30砼,桩入中等风化安山玢岩为1.06m。基岩中注浆量一般小于1吨水泥。注浆前后Q—s曲线

第34页,共56页，2024年2月25日，星期天4.2持力层为砾石层注浆桩破坏方式对于以基岩作持力层的桩，破坏性试验时，一般为桩身压缩。当对于以粘土、粉土、砾石层为持力层的桩，破坏性试验时多发生刺入性破坏。对持力层为砾石层的桩端后注浆桩进行破坏性试验，其破坏方式不同于无注浆桩，将发生桩身压碎破坏。因此对于支撑于清渣干净的基岩、注浆的砂砾石层且承受高水平荷载的桩，其承载力设计要进行桩身强度的验算。因为此时持力层较好，一般桩端沉降和桩顶沉降较小，在变形控制范围内，此时的破坏形式主要是桩身压碎破坏，而不是发生桩端刺入破坏。第35页,共56页，2024年2月25日，星期天持力层为砾石层注浆桩破坏方式浙大港湾家园，位于浙江大学紫金港校区，属典型的冲积平原。设计采用Φ600钻孔灌注桩，以7－2层圆砾作为桩端持力层，桩端进入持力层≥1.5D。采用桩端后注浆技术。对6－S1和8－S1试桩进行了破坏性试验。其Q-S曲线如图所示。在最后极限荷载作用下，两根桩桩顶均产生了较大的沉降，6-S1为74.79mm，8-S1为92.66mm，而两桩的桩端沉降仅只有2.92mm和3.10mm，判断桩身压碎破坏。浙大港湾家园注浆桩破坏性试验Q-S曲线第36页,共56页，2024年2月25日，星期天4.3工程实例分析萧山开元名都大酒店，杭州富阳三方综合楼，海宁海昌大厦，杭州大剧院、杭州市市民中心（在建），杭州朝晖现代城，台州黄岩新世纪大厦，台州体育中心，台州新台州大厦、温州会展中心，温州东都大厦，温州金鼎大厦，温州南亚城市花园，温州瑞安外滩大厦，宁波嘉和中心等几十个工程。杭州萧山开元名都大酒店

杭州第二长途通信枢纽大楼第37页,共56页，2024年2月25日，星期天杭州萧山开元名都大酒店（1）第38页,共56页，2024年2月25日，星期天杭州萧山开元名都大酒店（2）主楼主楼44层，有裙楼2层，地下室1层，高218m，框剪结构。设计采用Φ1000钻孔灌注桩，设计要求单桩竖向承载力特征值为5800kN。原持力层设计为中风化基岩，桩长约70m。由于进入中风化持力层要穿过12～14m厚的卵石层以及近10m厚的全风化凝灰岩层，施工难度比较大，施工质量及工期不易保证。我们建议将持力层改为8-3卵石层，桩长约45m，桩径不变，但进行桩端后注浆。试验采用锚桩－反力架装置，共进行3组试锚桩试验，其中S1、S2、S4试锚桩均注浆，S3未注浆。每根注浆量为3.5吨水泥，水灰比0.5。通过注浆，三根试桩在随后加载13200kN时。桩顶沉降均小于20mm，桩端沉降最大仅为3.6mm。三根试桩的极限承载力至少可取13200kN，比地质报告提供的卵砾石层作持力层得极限承载力提高约1倍。现该工程已竣工并投入使用。工后沉降观测表明，整个基础沉降约为16mm，且比较均匀。在桩径及布桩位置不变的情况下，该工程３６０根钻孔桩每根桩节省２５米，整个工程基础节省投资约700万元，工期缩短3个月。第39页,共56页，2024年2月25日，星期天开元名都大酒店地基土主要物理力学性质指标参数表（3）编号土层名称层厚含水量比重eEsIpcΦqsuqpum％MPakPakPa1杂填土0.5～1.22粉质粘土0.0～1.731.12.710.8865.4311.632.021.5163-1淤泥质粉质粘土0.0～2.039.32.721.1023.7114.215.014.8153-2砂质粉土0.0～4.034.32.700.9267.179.27.826.9224-1砂质粉土2.0～5.232.02.700.82811.509.04.830.4264-2砂质粉土8.5～11.326.12.700.71511.914.031.5555淤泥质粉质粘土14.0～19.342.42.731.1793.3714.116.214.7186粉砂1.0～8.429.82.700.9296.719.67.328.5507粉质粘土0.0～5.732.42.720.9883.9710.819.320.2288-1圆砾0.0～3.52.661008-2淤泥质粉质土0.0～3.433.62.721.0013.9711.422.316.6228-3卵石11.9～14.427.02.65130350010-1全风化凝灰岩5.1～8.316.52.690.46910.725.033.550150010-2强风化凝灰岩2.3～10.228.52.730.8567.5316.154.018.01303500第40页,共56页，2024年2月25日，星期天杭州萧山开元名都大酒店（4）开元名都S1试桩Q-S曲线

开元名都S2试桩Q-S曲线开元名都S4试桩Q-S曲线第41页,共56页，2024年2月25日，星期天杭州第二长途通信枢纽大楼（1）第42页,共56页，2024年2月25日，星期天杭州第二长途通信枢纽大楼（2）总高度209m，设计采用Φ1500mm钻孔桩群桩基础，桩长为40～42m，桩端持力层为砂砾石层，入砾石层8m(本处砾石层较松散)，设计单桩竖向极限承载力为16MN。桩底未注浆的S2试桩到第9级荷载14.283MN时，桩顶本次沉降为4.60mm，累计沉降为34.87mm；但在第10级荷载15.525MN时，桩顶本次沉降量23.06mm，达到了5倍。这表明桩端砾石层本身被逐渐挤开并产生滑移，最后在该级荷载下桩顶累计沉降57.93mm，桩端累计沉降达到38.54mm。相邻相同尺寸的S1试桩在注浆25d后载荷试验的结果为：加载到第11级荷载18.63MN时，桩顶累计沉降量13.57mm，桩端累计沉降量只有4.36mm。该桩的竖向极限承载力至少可取18.63MN，比S2桩提高了30％。该S1桩的极限侧阻力可取10.867MN，比S2试桩例阻7.762MN提高了40％，而桩端阻力也至少比S2试桩提高了19％。该建筑竣工沉降量约为２５mm．第43页,共56页，2024年2月25日，星期天杭州第二长途通信枢纽大楼（3）第44页,共56页，2024年2月25日，星期天4.4普通灌注桩，挤扩支盘桩和桩端后注浆灌注桩

应用效果对比（1）杭州某花园城本对普通灌注桩、挤扩支盘灌注桩和桩底后注浆灌注桩分别进行了单桩竖向静荷载试验。各类型桩的技术指标见表。挤扩支盘桩S2和S3主桩径800mm，设置三个承力盘，承力盘直径1.6m，分别设置在7-3粉质粘土层，8-1粘土层和8-2粉质粘土层。注浆桩S1采用桩底后注浆技术，在成桩15天后高压灌注水泥浆液。试桩技术指标编号桩型桩径(mm)桩长(m)持力层砼标号支盘位置(地面标高下/m)S1注浆桩800469-3圆砾C30S2三支盘80048.79-3圆砾C4025.03，31.03，40.83S3三支盘80048.559-3圆砾C4024.85，30.85，40.30S4普通桩80048.79-3圆砾C30第45页,共56页，2024年2月25日，星期天普通灌注桩，挤扩支盘桩和桩端后注浆灌注桩

应用效果对比（2）图7.17试桩Q—St曲线图7.18试桩Q—Sb曲线注浆桩S1与挤扩支盘桩S3的Q—St曲线均为缓变型，对比普通桩，单桩承载力均有提高。从S3的试验结果看，采用挤扩支盘桩并没有解决砂砾层灌注桩施工中的三个问题：一是施工使砂砾石层扰动，降低端阻；二是清孔时易于将其中的小颗粒清除，使得持力层孔隙比增大，压缩性增加；三是采用泥浆护壁，使侧阻降低。在加载前期，支盘桩效果并不明显。这主要是因为该设计中的支盘位置比较靠下，因此在深厚软土地区，由于上部没有合适土层供设置支盘，支盘位置比较靠下，其承载性能及发挥时间与在非软土中不同，适用效果还需要进一步探讨。加载后期，注浆桩与支盘桩出现了不同的发展趋势，注浆桩Q—St曲线更加平缓，承载力更高。

第46页,共56页，2024年2月25日，星期天4.4普通灌注桩，挤扩支盘桩和桩端后注浆灌注桩应用效果对比（3）相同荷载水平下，注浆桩的桩身压缩量小于支盘桩，支盘桩小于普通桩。注浆桩在相同荷载水平下桩身压缩量最小，更有利于桩承载性能的发挥。

综述在有合适的土层和一定层厚条件下，软土地基中可以使用支盘桩，其极限承载力较普通桩有较大幅度提高，但其沉降受桩端沉渣及持力层等因素影响。从单桩承载性能来看，在软土地基中注浆桩效果最好，支盘桩次之。桩身压缩量曲线第47页,共56页，2024年2月25日，星期天4.5桩端后注浆经济效益分析通过对杭州开元名都大酒店，海宁海昌大厦，桐庐望江高层公寓，富阳三方综合楼，杭州市市民中心，建德新安江大厦，台州黄岩新世纪大厦，温州会展中心，温州金鼎大厦，温州南亚城市花园，温州瑞安外滩大厦，宁波嘉和中心等三十多个工程的成功应用节省投资约４０００万元，同时保证了工程安全．第48页,共56页，2024年2月25日，星期天5桩端后注浆技术规程定义与适用范围设计依据及引用标准桩底后注浆设计施工要点对注浆效果的检验和桩基验收对注浆管堵塞事故的处理钻孔桩后注浆配筋构造图桩底注浆记录表第49页,共56页，2024年2月25日，星期天定义与适用范围

桩底后注浆定义是指钻孔灌注桩在成桩后，通过预埋的注浆通道用注浆泵将一定压力的水泥浆压入桩底，使浆液对桩底沉渣和桩底土层及桩周泥皮起到渗透、填充、压密、劈裂、固结等作用，从而来提高桩承载力、减少变形量的一项技术措施。桩底后注浆技术适用范围桩底后注浆技术对持力层为卵砾石层最为有效，其注浆后比注浆前单桩竖向极限承载力可提高30％左右。对粉砂土持力层亦有效，其单桩竖向极限承载力可提高20％左右。在粘土持力层中注浆主要对沉渣和泥皮固结有效，亦即主要对群桩的变形控制有效。对持力层为基岩的桩，若岩性好且沉渣能处理干净，则没有必要注浆；反之若岩性裂隙发育或沉渣处理难保证则桩底后注浆仍然有效，此时主要作用是注浆后群桩的变形均匀且沉降量少。当然，桩底持力层能否注浆还要考虑环保因素。第50页