桩基础施工技术讲座桩端压力注浆桩(上)

随着土木建筑工程向大型化、群体化发展以及城市改造向高层、超高层建筑发展，各种类型的灌注桩的使用愈来愈多。但单一工艺的灌注桩往往满足不了上述发展的要求，以泥浆护壁法钻、冲孔灌注桩为例，由于成孔工艺的固有缺陷(桩端沉渣和桩侧泥膜的存在)，导致桩端阻力和桩侧阻力显著降低。为了消除桩端沉渣和桩周泥膜等隐患，国内外把地基处理灌浆技术引用到桩基，采取对桩端(孔底)及桩侧(孔壁)实施压力注浆措施。近30年来这2项技术在我国得到广泛的应用与发展。

我国将注浆技术用于桩基础始于20世纪80年代初，1983年，北京市建筑工程研究所在国内首先研究开发出预留注浆空腔方式的桩端压力注浆桩。沈保汉和曾鸣于1987年研制开发出带活动钢板的预留注浆空腔方式的桩端压力注浆装置。1988年徐州市第二建筑设计院在国内首先研制开发出泥浆护壁灌注桩的预留注浆通道方式的桩端压力注浆技术。

进入20世纪90年代后，桩端压力注浆技术在国内得到蓬勃发展，桩端压力注浆装置形式也有多种。

桩端压力注浆桩基本原理

桩端压力注浆桩是指在成桩后对桩端进行压力注浆的桩型，钻(冲、挖)孔灌注桩待桩身混凝土达到一定强度后，通过预埋在桩身的注浆管路，利用高压注浆泵的压力作用，经桩端的预留压力注浆装置向桩端土层均匀地注入能固化的浆液(如纯水泥浆、水泥砂浆、加外加剂及掺合料的水泥浆、超细水泥浆以及化学浆液等)；视浆液性状、土层特性和注浆参数等不同条件，压力浆液对桩端土层、中风化与强风化基岩、桩端虚土及桩端附近的桩周土层分别起到渗透、填充、置换、劈裂、压密及固结或多种形式的不同组合作用，改变其物理化学力学性能及桩与岩、土之间的边界条件，消除虚土隐患，从而提高桩的承载力以及减少桩基的沉降量。

桩端压力注浆桩优缺点

优点：

保留了各种灌注桩的优点。大幅度提高桩的承载力，技术经济效益显著。采用桩端压力注浆工艺，可改变桩端虚土(包括孔底扰动土、孔底沉渣、孔口与孔壁回落土等)的组成结构，可解决普通灌注桩桩端虚土这一技术难题，对确保桩基工程质量具有重要意义。压力注浆时可测定注浆量、注浆压力和桩顶上抬量等参数，既能进行注浆桩的质量管理，又能预估单桩承载力。技术工艺简练，施工方法灵活，注浆设备简单，便于普及，适应性广。因为桩端压力注浆桩是成桩后进行压力注浆，故其技术经济效果明显高于成孔后(即成桩前)进行压力注浆的孔底压力注浆类桩。

缺点：

需精心施工，否则会造成注浆管被堵、注浆管被包裹、地面冒浆和地下窜浆等现象。需注意相应的灌注桩的成孔与成桩工艺，确保施工质量，否则将影响压力注浆工艺的效果。压力注浆必须在桩身混凝土强度达到一定值后方可进行，因此会增长施工工期，但当施工场地桩数较多时，可采取合适的施工流水作业，以缩短工期。

桩端压力注浆桩适用范围

桩端压力注浆桩适应性较强，几乎可适用于各种土层及强、中风化岩层；既能在水位以上干作业成孔成桩，也能在有地下水的情况下成孔成桩；螺旋钻成孔、贝诺特法成孔、正循环钻成孔、反循环钻成孔、潜水钻成孔、人工挖孔、旋挖钻斗钻成孔和冲击钻成孔灌注桩在成桩前，只要在桩端预留压力注浆装置，均可在成桩后进行桩端压力注浆。

桩端压力注浆分类

按桩端预留压力注浆装置的形式分类

按桩端预留压力注浆装置的形式有预留压力注浆室、预留承压包、预留注浆空腔、预留注浆通道以及预留特殊注浆装置。

桩端压力注浆装置是整个桩端压力注浆施工工艺的核心部件。据笔者收集到的资料，至今国内外的桩端压力注浆装置接近30种，其中国内约有20种，但是各种装置的技术水平参差不齐，技术经济效果相差较大。