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摘要：文章介绍了钻孔灌注桩桩底注浆施工技术在软弱粘性土质中的应用，对比了桩底注浆的钻孔灌注桩与无桩底注浆的钻孔灌注桩承载力、经济效益等多个方面及因素，提出桩底注浆的钻孔灌注桩有更好的承载力和经济社会效应，值得推广使用。
关键词：钻孔；灌装；桩底注浆；承载力；施工工艺
钻孔灌注桩是近年在桩基工程、建筑工程、交通工程领域用的比较多的一种施工工艺，其应用价值不可低估，如在卵石层厚度较大的持力层中，大直径灌注桩的施工难度较大，桩端进入持力层深度过浅会造成承载力不足，在这种情况下可优先采用桩底注浆工艺。
一、工程概况
浙江地区广泛分布着海相沉积的软弱粘性土，这种软土含水量高（w＞60%），孔隙比大（e＞1.5）压缩性大，强度低。某高层建筑采用大直径钻孔灌注桩基础，桩径为φ1500mm，桩端注浆，总计125根桩，以此达到优化设计、提高承载力、节省工程费用的目的。
根据地质报告，该位置58m以上分别为淤泥、淤泥质粘土、粘土，58~65m部分为卵石，中密，卵石直径为4~18cm以下部分为硬质粘土。其中采用桩端注浆的桩长60m，桩数为98根，要求进入卵石层2.5m；不进行桩端注浆的设计桩长为65m，桩数为27根，要求进入卵石层6.5m。砼强度等级为C25。
二、注浆工艺
桩底注浆目的是把浆液材料输送到桩端及桩周一定的有效范围内，使之对该范围土起加固作用。要实现上述目标主要依赖于完善的注浆方法。良好的注浆工艺应做到因地制宜、精心设计、优质施工、适时调控。
（一）注浆机械和设备
1．成孔设备:采用GPS215型泵吸反循环钻机。
2．压浆设备:注浆泵BW150、灰浆搅拌机200L、储浆罐、地面管线、镀锌压浆管（1寸）、阀门、丝扣接头、车内胎皮、塑皮袋、胶布、铁丝。
（二）注浆管的加工制作及设备安设
1．注浆管的加工。桩端注浆管采用一寸镀锌管，长度为0.4m，上开4排孔眼，相临两排相互错开，孔眼直径为6mm，孔眼竖向间距为50mm。孔眼用电钻打好后，依次用透明胶布、图钉、电工胶布缠好，操作时要求做到孔眼位置要准确，孔眼上图钉不能少，电工胶布缠绕后要确保不漏水，然后在其外包扎车胎、花布，用铅丝捆好。车胎、花布包扎可靠。中间管路镀锌管的丝扣加工要保证质量，加工位置要到位，丝扣圆滑，上接头时至少要缠绕不少于3圈的生胶带。将加工完毕的水管集中堆放在水平位置上，保证不变形。
2．注浆管路的安设。在钻进成孔后，一次清孔完毕，压浆管绑扎在钢筋笼下放，要注意:（1）连接丝扣要严密；（2）要在压浆管内及时灌水，观察液面变化情况，发现液面渗漏及时查明原因进行改正；（3）两节管子连接要顺直；（4）在下放过程中要轻提轻放，切莫强压强扭；（5）把压浆管底端伸入桩底沉淀土内30cm左右。并把压浆管在孔口位置固定好，高出地面015m，并用堵头堵好以防泥浆进入。
从以上可以看出，压浆管路安设工序较多，辅助时间较长，可以考虑注浆接头连接的改进，提高生产效率，确保桩底注浆质量。
（三）压浆施工
1．在成桩后1~2d内，即可进行桩底压清水，将压浆管的包扎带在其外部砼尚未凝固完成时压破，打通管路。
2．在成桩5~7d后，即进行桩底压浆施工，压浆参数见表1：
表1桩底压浆施工参数
起始桩体龄期/d 持续时间/h 水泥用量/kg 灌注压力/MPa 水泥浆水灰质量比
5.0 2.0 2500 1.0~3.5 0.5
3．注浆材料:采用425#普通硅酸盐水泥和施工用水。在确保水泥浆强度、数量和注浆压力符合要求的前提下，最好掺加如木钙类的外加剂，增加水泥浆的和易性，保证压浆的连续性。
（四）注浆注意事项
1．从搅拌机出来的水泥浆须经3×3mm滤筛过滤。压浆过程中不得中途停顿过长，须保证压浆的及时性和连续性。
2．注浆过程中，要注意压力变化情况，一旦发现压力突然增大超出规定范围，须立即查明原因再进行压浆。
3．注浆过程中，发现压浆管发生堵塞时，要及时换压浆管进行继续注浆，直至达到注浆要求。
4．及时做好压浆记录，填写搅拌盘数、搅拌时间、注浆压力大小、注浆量等参数。
5．注浆结束后，要彻底地清洗注浆设备管路，经常检修注浆泵、搅拌系统，确保其运行良好，保证压浆质量。
三、效果比较
（一）承载力比较
无注浆钻孔灌注桩见图1，注浆钻孔灌注桩静荷载试验曲线见图2：
图1未桩底注浆桩静载荷试验曲线
图2桩底注浆桩静载荷试验曲线
图中显示无注浆钻孔灌注桩极限承载力为9900kN，相对应的沉降量为11.3mm；承载力特征值为4400kN，相对应的沉降量为3.8mm；回弹量为2.7m，回弹率为16.6%。注浆钻孔灌注桩极限承载力为12100kN，相对应的沉降量为10.7mm，承载力特征值为5500kN，相对应的沉降量为2.8mm；回弹量为3.8mm回弹率为26.8%。平均极限承载力提高了10.2%，平均桩侧摩阻力提高了117.4%。
除了静荷载试验外，还对10根桩进行了高应变动力检测，其中6根为注浆钻孔灌注桩，4根为无注浆钻孔灌注桩，其检测结果见表2：
表2高应变动力检测结果表
序号 桩径/m 桩长/m 极限承载力/kN 桩侧总阻力/kN 桩端总阻力/kN
1 1.5 60.2 12200.4 7703.7 4496.7
2 1.5 60.2 12449.2 8632.4 3816.8
3 1.5 60.2 12447.7 8235.5 4212.2
4 1.5 60.2 11665.4 7839.3 3826.1
5 1.5 60.2 11476.3 7401.5 4074.8
6 1.5 60.2 12325.5 8245.0 4080.5
7 1.5 64.2 10896.4 9084.9 1181.5
8 1.5 65.3 10987.7 9065.9 1921.8
9 1.5 64.8 11063.7 9038.1 2025.6
10 1.5 65.8 10894.5 9140.5 1754.0
从表中可以看出桩底注浆的钻孔灌注桩桩长虽然比无桩底注浆的钻孔灌注桩短5m，但是总极限承载力和桩端承力显著提高，平均极限承载力提高了10.2%，平均桩端承力提高了117.4%。值得一提的是表中桩承载力不均匀是由于注浆压力和桩底注浆量大小引起的，承载力值与注浆压力、桩底注浆量记录值基本相符。
（二）经济性比较
注浆钻孔灌注桩比无注浆钻孔灌注桩短了5m，节省了桩成本，但与此相对增加了注浆各项费用。经施工成本对比，注浆钻孔灌注桩比无注浆钻孔灌注桩降低了成本，更具经济性。具体分析如下:5m钻孔灌注桩成本约为4250元，而桩后注浆施工成本约为2930元/根，则每根桩节省成本1320元。另外，由于桩进入持力层深度减少而缩短工期。所以，在卵石持力层中实行合理工艺设计的桩底注浆，不但可以降低桩基投资，还可以缩短施工期。本工程共98根桩注浆，总共节约成本1219万元。
四、影响注浆桩承载力的主要因素
影响压力注浆桩承载力的因素十分复杂，大体可分为两个方面:一是桩自身的因素，包括桩端土性、桩长、桩径和桩身质量等；二是注浆施工因素，包括浆液的类型、注浆量、注浆压力等。
1．樁端土性对注浆桩承载力的影响。一般说来，在其它条件相同的情况下，桩端为卵砾石、砂卵石、砂等粗粒土时比桩端为粉细砂等细粒土时承载力提高的幅度大。当桩端为粗粒土（孔隙率较大的卵石、中粗砂等）地层时，桩端注浆后桩的极限承载力增加的幅度通常在50%～260%之间；当桩端为细粒土（粘性土、粉土、粉细砂等）时，桩端注浆后桩的极限承载力提高的幅度通常在14%～90%，个别情况下可达100%以上。
2．桩长对桩端注浆桩承载力的影响。根据试验结果和计算结果的分析，在其他条件相同的时候，桩端注浆之后，短桩比长桩承载力提高的比例要高。
3．桩径对桩端注浆桩承载力的影响。当桩径较小时，注浆桩承载力提高的幅度大，随着桩径的增加，注浆桩承载力提高的幅度减小。
4．注浆量对桩端注浆桩承载力的影响。在其他条件相同的时候，注浆量越多，桩基承载力提高的幅度就越大。
5．注浆压力对桩端注浆桩承载力的影响。在其他条件相同的时候，注浆压力越大，桩基承载力提高的幅度就越大。
五、结论
1．钻孔灌注桩在卵石层清渣困难，而且施工时会对持力层扰动破坏使端承力降低，钻孔灌注桩在施工中解决了钻孔灌注桩孔底沉渣控制问题，桩底注浆不但加固了桩端土，而且加固了桩周土，从而有效提高了承载力，避免建筑物或构筑物的不均匀沉降。
2．对于持力层为卵石层的钻孔灌注桩，实施合理的桩底注浆工艺技术经济效果很明显。
3．桩端土性质、桩长、桩径和桩身质量等桩自身因素以及注浆施工因素是影响压力注浆桩承载力的主要因素。桩底注浆工艺和参数应根据不同的地质条件有针对性地确定，在保证桩底土不破坏和桩不上浮的前提下，增大桩底注浆量和注浆压力可以有效提高桩承载力效果。
参考文献
[1]张忠苗,辛公锋. 不同持力层钻孔桩桩底后注浆应用效果分析[J].建筑结构学报,2003,23(6).
[2]段新胜, 鄢泰宁,顾湘. 人工挖孔灌注桩桩底打管后注浆技术及应用[J]．探矿工程(岩土钻掘工程),2001,05.
[3]罗兰英. 钻孔灌注桩桩底后注浆技术及其应用[J]．岩土工程技术,1999,03.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：钻孔；灌装；桩底注浆；承载力；施工工艺
钻孔灌注桩是近年在桩基工程、建筑工程、交通工程领域用的比较多的一种施工工艺，其应用价值不可低估，如在卵石层厚度较大的持力层中，大直径灌注桩的施工难度较大，桩端进入持力层深度过浅会造成承载力不足，在这种情况下可优先采用桩底注浆工艺。
一、工程概况
浙江地区广泛分布着海相沉积的软弱粘性土，这种软土含水量高（w＞60%），孔隙比大（e＞1.5）压缩性大，强度低。某高层建筑采用大直径钻孔灌注桩基础，桩径为φ1500mm，桩端注浆，总计125根桩，以此达到优化设计、提高承载力、节省工程费用的目的。
根据地质报告，该位置58m以上分别为淤泥、淤泥质粘土、粘土，58~65m部分为卵石，中密，卵石直径为4~18cm以下部分为硬质粘土。其中采用桩端注浆的桩长60m，桩数为98根，要求进入卵石层2.5m；不进行桩端注浆的设计桩长为65m，桩数为27根，要求进入卵石层6.5m。砼强度等级为C25。
二、注浆工艺
桩底注浆目的是把浆液材料输送到桩端及桩周一定的有效范围内，使之对该范围土起加固作用。要实现上述目标主要依赖于完善的注浆方法。良好的注浆工艺应做到因地制宜、精心设计、优质施工、适时调控。
（一）注浆机械和设备
1．成孔设备:采用GPS215型泵吸反循环钻机。
2．压浆设备:注浆泵BW150、灰浆搅拌机200L、储浆罐、地面管线、镀锌压浆管（1寸）、阀门、丝扣接头、车内胎皮、塑皮袋、胶布、铁丝。
（二）注浆管的加工制作及设备安设
1．注浆管的加工。桩端注浆管采用一寸镀锌管，长度为0.4m，上开4排孔眼，相临两排相互错开，孔眼直径为6mm，孔眼竖向间距为50mm。孔眼用电钻打好后，依次用透明胶布、图钉、电工胶布缠好，操作时要求做到孔眼位置要准确，孔眼上图钉不能少，电工胶布缠绕后要确保不漏水，然后在其外包扎车胎、花布，用铅丝捆好。车胎、花布包扎可靠。中间管路镀锌管的丝扣加工要保证质量，加工位置要到位，丝扣圆滑，上接头时至少要缠绕不少于3圈的生胶带。将加工完毕的水管集中堆放在水平位置上，保证不变形。
2．注浆管路的安设。在钻进成孔后，一次清孔完毕，压浆管绑扎在钢筋笼下放，要注意:（1）连接丝扣要严密；（2）要在压浆管内及时灌水，观察液面变化情况，发现液面渗漏及时查明原因进行改正；（3）两节管子连接要顺直；（4）在下放过程中要轻提轻放，切莫强压强扭；（5）把压浆管底端伸入桩底沉淀土内30cm左右。并把压浆管在孔口位置固定好，高出地面015m，并用堵头堵好以防泥浆进入。
从以上可以看出，压浆管路安设工序较多，辅助时间较长，可以考虑注浆接头连接的改进，提高生产效率，确保桩底注浆质量。
（三）压浆施工
1．在成桩后1~2d内，即可进行桩底压清水，将压浆管的包扎带在其外部砼尚未凝固完成时压破，打通管路。
2．在成桩5~7d后，即进行桩底压浆施工，压浆参数见表1：
表1桩底压浆施工参数
起始桩体龄期/d 持续时间/h 水泥用量/kg 灌注压力/MPa 水泥浆水灰质量比
5.0 2.0 2500 1.0~3.5 0.5
3．注浆材料:采用425#普通硅酸盐水泥和施工用水。在确保水泥浆强度、数量和注浆压力符合要求的前提下，最好掺加如木钙类的外加剂，增加水泥浆的和易性，保证压浆的连续性。
（四）注浆注意事项
1．从搅拌机出来的水泥浆须经3×3mm滤筛过滤。压浆过程中不得中途停顿过长，须保证压浆的及时性和连续性。
2．注浆过程中，要注意压力变化情况，一旦发现压力突然增大超出规定范围，须立即查明原因再进行压浆。
3．注浆过程中，发现压浆管发生堵塞时，要及时换压浆管进行继续注浆，直至达到注浆要求。
4．及时做好压浆记录，填写搅拌盘数、搅拌时间、注浆压力大小、注浆量等参数。
5．注浆结束后，要彻底地清洗注浆设备管路，经常检修注浆泵、搅拌系统，确保其运行良好，保证压浆质量。
三、效果比较
（一）承载力比较
无注浆钻孔灌注桩见图1，注浆钻孔灌注桩静荷载试验曲线见图2：
图1未桩底注浆桩静载荷试验曲线
图2桩底注浆桩静载荷试验曲线
图中显示无注浆钻孔灌注桩极限承载力为9900kN，相对应的沉降量为11.3mm；承载力特征值为4400kN，相对应的沉降量为3.8mm；回弹量为2.7m，回弹率为16.6%。注浆钻孔灌注桩极限承载力为12100kN，相对应的沉降量为10.7mm，承载力特征值为5500kN，相对应的沉降量为2.8mm；回弹量为3.8mm回弹率为26.8%。平均极限承载力提高了10.2%，平均桩侧摩阻力提高了117.4%。
除了静荷载试验外，还对10根桩进行了高应变动力检测，其中6根为注浆钻孔灌注桩，4根为无注浆钻孔灌注桩，其检测结果见表2：
表2高应变动力检测结果表
序号 桩径/m 桩长/m 极限承载力/kN 桩侧总阻力/kN 桩端总阻力/kN
1 1.5 60.2 12200.4 7703.7 4496.7
2 1.5 60.2 12449.2 8632.4 3816.8
3 1.5 60.2 12447.7 8235.5 4212.2
4 1.5 60.2 11665.4 7839.3 3826.1
5 1.5 60.2 11476.3 7401.5 4074.8
6 1.5 60.2 12325.5 8245.0 4080.5
7 1.5 64.2 10896.4 9084.9 1181.5
8 1.5 65.3 10987.7 9065.9 1921.8
9 1.5 64.8 11063.7 9038.1 2025.6
10 1.5 65.8 10894.5 9140.5 1754.0
从表中可以看出桩底注浆的钻孔灌注桩桩长虽然比无桩底注浆的钻孔灌注桩短5m，但是总极限承载力和桩端承力显著提高，平均极限承载力提高了10.2%，平均桩端承力提高了117.4%。值得一提的是表中桩承载力不均匀是由于注浆压力和桩底注浆量大小引起的，承载力值与注浆压力、桩底注浆量记录值基本相符。
（二）经济性比较
注浆钻孔灌注桩比无注浆钻孔灌注桩短了5m，节省了桩成本，但与此相对增加了注浆各项费用。经施工成本对比，注浆钻孔灌注桩比无注浆钻孔灌注桩降低了成本，更具经济性。具体分析如下:5m钻孔灌注桩成本约为4250元，而桩后注浆施工成本约为2930元/根，则每根桩节省成本1320元。另外，由于桩进入持力层深度减少而缩短工期。所以，在卵石持力层中实行合理工艺设计的桩底注浆，不但可以降低桩基投资，还可以缩短施工期。本工程共98根桩注浆，总共节约成本1219万元。
四、影响注浆桩承载力的主要因素
影响压力注浆桩承载力的因素十分复杂，大体可分为两个方面:一是桩自身的因素，包括桩端土性、桩长、桩径和桩身质量等；二是注浆施工因素，包括浆液的类型、注浆量、注浆压力等。
1．樁端土性对注浆桩承载力的影响。一般说来，在其它条件相同的情况下，桩端为卵砾石、砂卵石、砂等粗粒土时比桩端为粉细砂等细粒土时承载力提高的幅度大。当桩端为粗粒土（孔隙率较大的卵石、中粗砂等）地层时，桩端注浆后桩的极限承载力增加的幅度通常在50%～260%之间；当桩端为细粒土（粘性土、粉土、粉细砂等）时，桩端注浆后桩的极限承载力提高的幅度通常在14%～90%，个别情况下可达100%以上。
2．桩长对桩端注浆桩承载力的影响。根据试验结果和计算结果的分析，在其他条件相同的时候，桩端注浆之后，短桩比长桩承载力提高的比例要高。
3．桩径对桩端注浆桩承载力的影响。当桩径较小时，注浆桩承载力提高的幅度大，随着桩径的增加，注浆桩承载力提高的幅度减小。
4．注浆量对桩端注浆桩承载力的影响。在其他条件相同的时候，注浆量越多，桩基承载力提高的幅度就越大。
5．注浆压力对桩端注浆桩承载力的影响。在其他条件相同的时候，注浆压力越大，桩基承载力提高的幅度就越大。
五、结论
1．钻孔灌注桩在卵石层清渣困难，而且施工时会对持力层扰动破坏使端承力降低，钻孔灌注桩在施工中解决了钻孔灌注桩孔底沉渣控制问题，桩底注浆不但加固了桩端土，而且加固了桩周土，从而有效提高了承载力，避免建筑物或构筑物的不均匀沉降。
2．对于持力层为卵石层的钻孔灌注桩，实施合理的桩底注浆工艺技术经济效果很明显。
3．桩端土性质、桩长、桩径和桩身质量等桩自身因素以及注浆施工因素是影响压力注浆桩承载力的主要因素。桩底注浆工艺和参数应根据不同的地质条件有针对性地确定，在保证桩底土不破坏和桩不上浮的前提下，增大桩底注浆量和注浆压力可以有效提高桩承载力效果。
参考文献
[1]张忠苗,辛公锋. 不同持力层钻孔桩桩底后注浆应用效果分析[J].建筑结构学报,2003,23(6).
[2]段新胜, 鄢泰宁,顾湘. 人工挖孔灌注桩桩底打管后注浆技术及应用[J]．探矿工程(岩土钻掘工程),2001,05.
[3]罗兰英. 钻孔灌注桩桩底后注浆技术及其应用[J]．岩土工程技术,1999,03.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。