灌注桩后注浆技术与质量控制

一、 概述

灌注桩后注浆技术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，从而提高单桩承载力，减少沉降。这种方法可以起到两方面的作用：一是加固桩底沉渣和桩侧泥皮;二是对桩底和桩侧一定范围的土体通过渗入（粗粒土）、劈裂（细粒土）和压密（非饱和松散土）注浆起到加固作用，从而增强桩侧阻力和桩端阻力。在优化工艺参数的条件下，可使单桩承载力提高40%—120%，粗粒土增幅高于细粒土，软土增幅小，桩侧桩底复式注浆高于桩底注浆；桩基沉降减少30%左右。根据地层性质、桩长、承载力增幅和桩的使用功能（抗压、抗拔）等因素，灌注桩后注浆可采用桩底注浆、桩侧注浆、桩侧桩底复式注浆。灌注桩后注浆技术适用于泥浆护壁钻、挖孔灌注桩及干作业钻、挖孔灌注桩。

二、 施工要点

1、 施工工艺。目前后注浆有以下几种工艺：

（1） 在孔底设置注浆室。采用该工艺时钢筋笼需下到桩底。此种工艺比较复杂，成本也较高，国内很少采用。

（2） 灌注桩成孔后，在孔内设置注浆管，注浆管的下端设出浆口，并用胶带、塑料膜或橡胶膜包住；并且出浆口的位置要高出孔底30—1250px；灌注混凝土之前，先向孔底到入碎石或块石，使出浆口埋入碎石或块石内，然后再灌筑混凝土。此种工艺主要用于桩底加固，在国内已有过多次实验或使用。不过要注意此工艺容易发生出浆口堵塞而导致注浆失败。

（3） 将注浆管固定在钢筋笼上（钢管或黑铁管），出浆口采用单向截流阀并压入桩底土中30—1250px。此工艺由于采用单向截流阀作出浆口，进行桩身混凝土浇筑时浆液不会灌入阀内，注浆是浆液也不会回流，注浆成功率达97%以上，且压力相对稳定，注浆效果显著。因此，一般应采取此种工艺。

2、 工艺要点

（1） 注浆管制作。注浆管一般应采用钢管。其结构分为三部分：端部花管、中部直管及上部带丝扣的接头。花管段侧壁一般按梅花形设置出浆水孔，孔径通常为6—7mm。直径可采用Φ25 mm或Φ30 mm。对于超长桩，考虑到管内摩阻力对压力的影响，可考虑采用Φ３０mm或Φ３８mm的钢管。同时，花管段一定要用胶带、塑料膜或橡胶膜等包裹好，用铁丝等缠绕扎紧，防止渗漏。

（2） 注浆管安装下放。当采用第三种施工工艺时，应将两根注浆管点焊在钢筋笼的内圈上，安装注浆管时必须保证注浆管之间的对接，确保焊缝饱满、连续、密封良好；必须在花管全长范围内用胶带、塑料膜或橡胶膜等缠绕紧密，再用胶皮铁丝包裹扎牢，与宽容与洋人同时，注浆管安装时还必须保证花管端部与钢筋笼（设计必须是下至孔底）底端齐平，而后管内注满水同钢筋笼一起放入孔内。另外注浆管顶应低于地面200—300 mm，防止钻机移位时，碰断注浆管。

（3） 压水试验。压水试验是注浆工艺中的一个环节，它的作用是预压及疏通注浆通道，以检查注浆管的可灌性与联能性，为注浆做好准备工作。成桩后3—7天用高压水压通注浆通道，压水量一般控制在0.2—0.6 m3，压水时间3—5分钟，压水压力0.5—1.0Mpa。

（4） 注浆施工。注浆是注浆工艺中的后环节，注浆过程要着重控制好注浆压力、浆液水灰比、注浆水泥量这三个指标。注浆压力并不是一个固定的指标，操作者应根据压水试验结果，结合土的类别、土的饱和度、地层岩土性状、桩的长度等因素适当调整，并通过现场试注浆终确定。通常以压水压力作为注浆的起始压力，注浆终压应力为初压的２—３倍。注浆水灰比控制原则是一般先用稀浆，再用中等浓度浆液，后注浓浆。水灰比控制：地下水位以下（０．４５—０．７）：１；地下水位以上（０．７—０．９）：１为宜。注浆时应根据桩端持力层的岩土性状和沉渣量等因素，事先计算所需注浆量。注浆结束的标准是注浆压力达到终压，此时吸浆量逐步变小并稳定在５—１５分钟，完成设计的注入浆液体积，终压稳定条件下达到大于设计要求的浆液注入量。

当满足下列条件之一时可终止注浆：

1） 注浆总量和注浆压力均达到设计要求；

2） 注浆总量已达到设计值的75%，且注浆压力超过设计值。

当出现下列情况之一时应改为间歇注浆，间歇时间宜为30—60分钟，或调低浆液水灰比：

1） 注浆压力长时间低于正常值；

2） 地面出现冒浆或周围桩孔串浆。

三、 监理要点

1、 方案审查

当施工中采用后注浆技术时，监理单位应要求施工单位，除了要编制钻孔灌注桩施工方案外，还要编制注浆技术的专项施工方案，提供各种注浆参数。后注浆技术是一种新技术，不同的施工单位，因其人员的技术水平、机械设备及土的类别、土的饱和度、地层岩土性状、桩的长度等因素不同，选择的参数不尽相同。因此，监理人员要依靠掌握的施工技术知识、实际经验、相关资料和有关规范、标准，对方案选取的参数进行认真的审查。重点审查方案的合理性，技术组织措施的具体性与全面性，国家强制性标准要求的符合性。对于后注浆技术关键是正确制作注浆头，既要使其在浇灌桩身混凝土时不使注浆孔堵塞，又要使其在成桩后能用清水顺利开塞，严格埋设好注浆管，选择合适的注浆泵，配制合适的注浆水灰比，确定合理的注浆量和注浆压力，并控制好注浆节奏。因此，对后注浆技术方案的审查应注意其以下几部分的内容是否符合要求。

（1） 后注浆装置应符合下列要求：

1） 后注浆导管应采用钢管，且应与钢筋笼加劲筋焊接或绑扎固定，桩身内注浆导管可取代等承载力纵向钢筋。

2） 桩底后注浆导管及注浆阀数量宜根据桩径大小设置，对于d≤600mm的桩，可设置1根；对于600mm＜d≤1000mm的桩，宜沿钢筋笼圆周对称设置2根；对于1000mm＜d≤2000mm的桩，宜对称设置3—4根。

3） 对于桩长超过15m且承载力增幅要求较高者，宜采用桩底、桩侧复式注浆。桩侧后注浆管阀设置数量，应综合地层情况、桩长、承载力增幅要求等因素确定，可在离桩底5—15m以上每隔6-12m于粗粒土层下部设置一道，但对于干作业成孔灌注桩宜设于粗粒土层中上部。

4） 对于非通长配筋的桩，下部应有不少于2根与注浆管等长的主筋组成的钢筋笼通底；

5） 钢筋应沉放到底，不得悬吊，下笼受阻时不得撞笼、墩笼和扭笼。

2、 后注浆管阀应具备以下功能：

（1） 管阀应能承受1Mpa以上的静水压力；管阀的外部保护层，应能抵抗砂石硬质物的乱撞而不致使管阀受损；

（2） 管阀应具备逆止功能。

3、 浆液配比、终止注浆压力、流量、注浆量等参数设计应满足以下要求：

（1） 浆液的水灰比应根据土的饱和度、渗透性确定，对于饱合土宜采用0.5—0.7；对于非饱和土宜采用0.7—0.9；而对于松散碎石土、砂砾土宜采用0.5—0.6；对于低水灰比浆液宜掺入减水剂，当地下水处于流动状态时，宜掺入速凝剂；

（2） 桩底注浆终止工作压力应根据土层性质、注浆点深度确定，对于风化岩、非饱和粘性土、粉土，宜为5—10Mpa；对于饱和土层宜为1.5—6Mpa；软土取低值，一般不超过2Mpa，密实粘性土取高；桩侧注浆终止压力宜为桩底注浆终止压力的1/2；

（3） 注浆流量不宜超过75L/min；

（4） 单桩注浆量的设计应考虑桩的直径、长度、桩底和桩侧土层的性质、单桩承载力增幅、是否复合注浆等因素确定。通常可按下式估算：

Gc =  ap d  + as nd

式中 ：   ap 、 as 分别为桩底、桩侧注浆量经验系数：ap = 1.5—1.8；as = 0.5—0.7；对于卵、砾石、中粗砂取较高值；

n 桩测注浆断面数；

d —桩直径（m）；

Gc     注浆量，以水泥重量计（t）

对于独立单桩和柱距大于6d 的群桩和群桩初始注浆的部分基桩的注浆量，应按上述估算值乘以1.2的系数。

（5） 后注浆作业开始前，宜进行试注浆，优化并终确定注浆参数。

4、 后注浆作业起始时间、顺序和速率应遵守以下规定：

（1） 注浆作业宜在成桩2天后开始。注浆作业离成孔作业点的距离不宜小于8—10 m；

（2） 对于饱和土中的复式注浆顺序宜先桩侧，后桩底；对于非饱和土宜先桩底，后桩侧；多断面桩侧注浆宜先上后下；桩侧、桩底注浆的间隔时间不宜小于2小时；

（3） 桩底注浆宜对同一根桩的各注浆导管依次实施等量注浆；

（4） 对于桩群注浆宜先外围，后内部。

2、材料设备审查

在正式施工前，监理工程师应按照要求，对施工单位提交的材料和设备报审表进行审查，检查水泥、钢筋等原材料是否符合要求，设备是否满足施工要求。当采用商品混凝土时，也要按照要求进行审查。要求施工单位提交的材料包括：水泥材质检验报告、钢筋材质检验报告、压力表检定证书等。

3、施工过程检查与控制

采用后注浆技术的钻孔灌注桩的施工控制，就是旁站监理监控施工单位严格按照施工方案进行施工。重点控制的环节如下：

（1） 控制钻孔。主要依据《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202—2002、《建筑桩基技术规范》JGJ94—94的相关要求进行控制，重点控制孔深、孔径和垂直度，了解孔壁情况，同时要求及时了解孔内情况，是否有塌孔、漏水等现象，以便在后注浆施工时采取相应的技术措施。

（2） 控制注浆管制作、注浆设备等。对用于注浆的高压注浆泵、拌料机等设备必须进行检查。高压注浆泵的工作参数要满足方案要求；在使用前对高压注浆泵及管线的密封性必须进行试运行；对注浆管，要检查注浆头的长度、出浆孔径、孔距是否符合方案要求；安设注浆管时，要检查注浆管与钢筋笼连接是否可靠、牢固；注浆头是否用合适的橡胶膜等封闭包裹；注浆管各节连接是否牢固、密封，及注浆管上端是否有良好的封堵，以防止杂物进入堵塞注浆管等。

（3） 控制浇注混凝土。当检查孔底沉渣厚度和泥浆的密度在满足设计规范标准要求后，方可进行浇注混凝土，同时要保证混凝土的初灌量，控制好混凝土灌注的充盈参数，一般应保持在1.1—1.2之间，并记录浇混凝土情况。

（4） 控制开塞时间与压水试验。在浇注混凝土后的3—5天，当混凝土的强度达到C10—C15时进行开塞。开塞时要在现场观察高压注浆泵的开塞压力，记录开塞情况，要写明开启一根、两根，还是未开启。

（5） 控制注浆。在正式开始注浆施工前，必须要求施工单位进行试注浆，并将试注浆记录和终经试验确定的设计工艺参数提交。在正式施工前首先检查水泥，核实水泥浆的水灰比，掺外加剂的检查外加剂的掺量。检查高压注浆泵的压力表、阀门、管线完好状况。注浆开始记录注浆压力。注浆一般以注入水泥量为主控因素，现场监理人员要记录每次水泥的用量。保证水泥的注入量达到要求。如果注浆量等主要参数达不到设计要求，必须根据工程具体情况采取相应措施。

（6） 后注浆桩基工程质量检查和验收。后注浆施工完成后应要求施工单位提交以下资料：后注浆作业记录和特殊情况处理记录。承载力检验应在注浆20天以后进行，但当浆液中掺入早强剂时可以适当提前，灌注桩经后注浆处理后的单桩极限承载力，通过静载试验确定。