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【摘 要】 结合一高层住宅小区的施工实践，介绍了桩端后注浆钻孔灌注桩的设计及施工控制要点，比较了各种单桩承载力特征值的估算方法、并通过静载荷试验验证了其合理性，探讨了后注浆工艺提高桩基沉降性能的加固机理及总沉降量的计算方法，最后通过对比分析了后注浆钻孔灌注桩的经济技术指标，对类似工程具有一定的参考价值。
【关键词】 后注浆；钻孔灌注桩；注浆量；静载荷试验；桩基沉降
钻孔灌注桩具有施工简单、对土层适应性强等特点，被广泛应用于我国各地的高层建筑和道路桥梁等基础中。特别是在软土地区，由于预制桩存在挤土效应而受周围环境制约，常采用钻孔灌注桩。然而桩底沉渣及桩侧泥皮等成孔工艺的固有缺陷，往往导致钻孔灌注桩的桩端阻力和桩侧阻力显著降低。为了改善上述缺陷，提高钻孔灌注桩的单桩承载力及减少桩基沉降，桩端压力注浆和桩侧压力注浆技术应运而生。近几年来，后注浆技术在我国得到了广泛的应用与发展，本文结合一高层住宅小区的设计介绍桩端后注浆钻孔灌注桩的应用。
1 工程概况
汉口城市广场住宅小区位于武汉市江岸区。由9幢32层的高层住宅和一个单建式大型地下汽车库组成，总建筑面积约26万m2。高层住宅高约99.75m，采用剪力墙结构，设一层地下室，采用桩筏基础。
该项目土层分布情况见表1，采用传统的设计方法，可以选用⑩2或⑩5作为钻孔灌注桩的持力层，但钻孔灌注桩施工所穿越的⑧3层中含有砾石、碎石、漂石，会给桩成孔造成极大的困难，且需采用泵吸反循环方式清理孔底沉渣，施工工艺复杂。经多方案比较后，采用桩底后注浆钻孔灌注桩，以⑧3层土作为桩基持力层，桩端进入持力层6m，有效桩长约为41m。
2 设计及施工控制要点
2.1合理注浆量
合理注浆量主要由桩端加固注浆和桩侧返浆两部分构成，桩端加固注浆主要用于桩端以下虚土的劈裂填充加固和桩端周围土体的渗透填充加固，桩侧返浆量主要用于浆液沿桩身上泛，形成厚约3～5mm的浆液包裹体。文[1]基于这种思路，给出了合理注浆量的计算公式。《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）[2]认为单桩注浆量与桩径、桩长、桩端桩侧土层性质、单桩承载力增幅及是否复式注浆等因素有关，也给出了相应的估算公式。本项目设计时根据上述两种方法估算注浆量的一个大致范围，结合试桩情况确定最终的实际注浆量。
2.2承载力计算
沿袭合理注浆量加固桩端与桩周土体的思路，文[1]从桩身几何型体变大的角度，建立了后注浆灌注桩的承载力计算公式。《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）[2]规定后注浆钻孔灌注桩的单桩极限承载力，应通过静载荷试验确定，在符合后注浆技术实施规定的条件下，其承载力计算可从压力注浆提高桩侧及桩端土体强度的角度直接按常规灌注桩对qsia和qpa乘以一个增大系数。文[3]提出按预制桩的qsia和qpa来替代后注浆灌注桩加固段的土层参数进行单桩承载力计算。
本项目采用的工程桩有φ600～φ1000，共5种不同的桩径，按以上描述计算的单桩注浆量及竖向承载力特征值，见表2。
2.3注浆管设置
注浆管采用两根φ32×2.5无缝钢管，可作为钢筋笼的一根主筋，因管壁比较薄，很容易被电焊焊穿，应采用丝扣连接与钢筋笼加劲箍绑扎固定，注浆管底端开设喷浆孔，注浆阀应能承受1MPa以上静水压力，注浆阀外部保护层应能抵抗砂石等硬质物的刮撞而不致使注浆阀受损，且注浆阀应具备逆止功能。
2.4后注浆施工工艺
在桩身混凝土浇筑完24h内进行压水，以疏通压浆通道；泥浆护壁钻孔灌注桩水下混凝土初凝期需7d左右，故注浆作业宜于混凝土初凝后进行，不宜迟于成桩30d后。桩端压浆终止泵送压力为6MPa，注浆时浆液流量不宜超过75L/min，采用注浆量与注浆压力双控，以水泥注入量为主，注浆压力控制为辅。
3 静载荷试验结果分析
本项目9幢高层住宅共布置1736颗工程桩，为验证单桩竖向承载力计算结果，在桩身混凝土强度达到设计要求且注浆完成20d后，对每幢楼随机抽取三颗进行静载荷试验，采用慢速维持荷载法，使用伞型结构反力架，分9个等级加载至单桩竖向承载力特征值的2倍，用对称安装在桩顶的4只百分表量测桩顶沉降量，各幢楼试桩的施工情况及测试结果见表3。
从27颗试桩中随机选取5颗不同直径的试桩，其桩顶荷载-桩顶沉降（Q-s）关系曲线见图2。可以看出，Q-s曲线均呈缓变型，最大沉降量也都较小，没有达到真正的承载能力极限状态。依据《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003）[4]，本项目的27颗试桩单桩竖向承载力均能满足设计要求。
4 考虑后注浆的沉降计算
由于注浆作用，桩基的承载力和沉降性能得到了一定程度的提高，其主要原因是桩端及桩侧土体在注浆作用下物理力学参数发生了改变，总沉降量计算的难点是注浆后桩端及桩侧土体计算参数的确定。文[5]建议利用注浆后的单桩静载荷试验反推土的变形模量E和泊松比γs，而后运用剪切变形传递法计算注浆后群桩基础的沉降量，计算方法比较复杂。《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）[2]对后注浆桩基的沉降计算沿袭实体深基础分层总和法，根据桩端持力土层类别，乘以相应的折减系数，该方法较为简单，且可在现有计算软件上实现。其中，采用JCCAD软件计算的5#楼准永久组合下筏板沉降量見图3，截止本稿成文时，该小区主体结构均已完成，沉降观测结果均远小于计算值。
图3 5#楼筏板沉降量/mm
5 经济技术指标
本项目φ700和φ800两种直径的桩占总桩数的70%以上，若采用传统的设计方法，以⑩2或⑩5作为钻孔灌注桩的桩端持力层，桩长约49m，相同直径的工程桩单桩承载力亦可达到设计要求，单桩造价分别为27990元和36560元。后注浆钻孔灌注桩需设置两根长约41.5m的φ32×2.5注浆钢管，桩基施工时增加了后注浆的施工工艺，单桩造价分别为25290元和32610元。相比较，单桩造价可分别节约2700元和3950元，采用后注浆工艺，该小区桩基工程可节约投资580多万元，经济效益明显。
6 结语
本文通过一实际工程项目，系统阐述了桩端后注浆钻孔灌注桩的设计及施工要点。由于《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）[2]推荐的单桩承载力计算公式的参数取值范围较大，建议在桩基设计前通过静载荷试验确定单桩承载力。采用后注浆工艺，避免了复杂的孔底清渣工艺，且通过注浆加固了桩端土体，有效减小了孔底沉渣的变形及群桩基础的总沉降量。
参考文献：
[1]吴江斌，王卫东.软土地区桩端后注浆灌注桩合理注浆量与承载力计算[J].建筑结构，2007，37（5）：114-116.
[2] JGJ94-2008，建筑桩基技术规范[S].
[3]庄平辉等.大口径灌注桩桩端压力注浆工艺及应用研究课题报告[R].福建省建筑科学研究院，1999.
[4] JGJ106-2003，建筑基桩检测技术规范[S].
[5]邹力.后注浆群桩基础沉降性状研究[D].西南交通大学博士学位论文，2010.
【关键词】 后注浆；钻孔灌注桩；注浆量；静载荷试验；桩基沉降
钻孔灌注桩具有施工简单、对土层适应性强等特点，被广泛应用于我国各地的高层建筑和道路桥梁等基础中。特别是在软土地区，由于预制桩存在挤土效应而受周围环境制约，常采用钻孔灌注桩。然而桩底沉渣及桩侧泥皮等成孔工艺的固有缺陷，往往导致钻孔灌注桩的桩端阻力和桩侧阻力显著降低。为了改善上述缺陷，提高钻孔灌注桩的单桩承载力及减少桩基沉降，桩端压力注浆和桩侧压力注浆技术应运而生。近几年来，后注浆技术在我国得到了广泛的应用与发展，本文结合一高层住宅小区的设计介绍桩端后注浆钻孔灌注桩的应用。
1 工程概况
汉口城市广场住宅小区位于武汉市江岸区。由9幢32层的高层住宅和一个单建式大型地下汽车库组成，总建筑面积约26万m2。高层住宅高约99.75m，采用剪力墙结构，设一层地下室，采用桩筏基础。
该项目土层分布情况见表1，采用传统的设计方法，可以选用⑩2或⑩5作为钻孔灌注桩的持力层，但钻孔灌注桩施工所穿越的⑧3层中含有砾石、碎石、漂石，会给桩成孔造成极大的困难，且需采用泵吸反循环方式清理孔底沉渣，施工工艺复杂。经多方案比较后，采用桩底后注浆钻孔灌注桩，以⑧3层土作为桩基持力层，桩端进入持力层6m，有效桩长约为41m。
2 设计及施工控制要点
2.1合理注浆量
合理注浆量主要由桩端加固注浆和桩侧返浆两部分构成，桩端加固注浆主要用于桩端以下虚土的劈裂填充加固和桩端周围土体的渗透填充加固，桩侧返浆量主要用于浆液沿桩身上泛，形成厚约3～5mm的浆液包裹体。文[1]基于这种思路，给出了合理注浆量的计算公式。《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）[2]认为单桩注浆量与桩径、桩长、桩端桩侧土层性质、单桩承载力增幅及是否复式注浆等因素有关，也给出了相应的估算公式。本项目设计时根据上述两种方法估算注浆量的一个大致范围，结合试桩情况确定最终的实际注浆量。
2.2承载力计算
沿袭合理注浆量加固桩端与桩周土体的思路，文[1]从桩身几何型体变大的角度，建立了后注浆灌注桩的承载力计算公式。《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）[2]规定后注浆钻孔灌注桩的单桩极限承载力，应通过静载荷试验确定，在符合后注浆技术实施规定的条件下，其承载力计算可从压力注浆提高桩侧及桩端土体强度的角度直接按常规灌注桩对qsia和qpa乘以一个增大系数。文[3]提出按预制桩的qsia和qpa来替代后注浆灌注桩加固段的土层参数进行单桩承载力计算。
本项目采用的工程桩有φ600～φ1000，共5种不同的桩径，按以上描述计算的单桩注浆量及竖向承载力特征值，见表2。
2.3注浆管设置
注浆管采用两根φ32×2.5无缝钢管，可作为钢筋笼的一根主筋，因管壁比较薄，很容易被电焊焊穿，应采用丝扣连接与钢筋笼加劲箍绑扎固定，注浆管底端开设喷浆孔，注浆阀应能承受1MPa以上静水压力，注浆阀外部保护层应能抵抗砂石等硬质物的刮撞而不致使注浆阀受损，且注浆阀应具备逆止功能。
2.4后注浆施工工艺
在桩身混凝土浇筑完24h内进行压水，以疏通压浆通道；泥浆护壁钻孔灌注桩水下混凝土初凝期需7d左右，故注浆作业宜于混凝土初凝后进行，不宜迟于成桩30d后。桩端压浆终止泵送压力为6MPa，注浆时浆液流量不宜超过75L/min，采用注浆量与注浆压力双控，以水泥注入量为主，注浆压力控制为辅。
3 静载荷试验结果分析
本项目9幢高层住宅共布置1736颗工程桩，为验证单桩竖向承载力计算结果，在桩身混凝土强度达到设计要求且注浆完成20d后，对每幢楼随机抽取三颗进行静载荷试验，采用慢速维持荷载法，使用伞型结构反力架，分9个等级加载至单桩竖向承载力特征值的2倍，用对称安装在桩顶的4只百分表量测桩顶沉降量，各幢楼试桩的施工情况及测试结果见表3。
从27颗试桩中随机选取5颗不同直径的试桩，其桩顶荷载-桩顶沉降（Q-s）关系曲线见图2。可以看出，Q-s曲线均呈缓变型，最大沉降量也都较小，没有达到真正的承载能力极限状态。依据《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003）[4]，本项目的27颗试桩单桩竖向承载力均能满足设计要求。
4 考虑后注浆的沉降计算
由于注浆作用，桩基的承载力和沉降性能得到了一定程度的提高，其主要原因是桩端及桩侧土体在注浆作用下物理力学参数发生了改变，总沉降量计算的难点是注浆后桩端及桩侧土体计算参数的确定。文[5]建议利用注浆后的单桩静载荷试验反推土的变形模量E和泊松比γs，而后运用剪切变形传递法计算注浆后群桩基础的沉降量，计算方法比较复杂。《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）[2]对后注浆桩基的沉降计算沿袭实体深基础分层总和法，根据桩端持力土层类别，乘以相应的折减系数，该方法较为简单，且可在现有计算软件上实现。其中，采用JCCAD软件计算的5#楼准永久组合下筏板沉降量見图3，截止本稿成文时，该小区主体结构均已完成，沉降观测结果均远小于计算值。
图3 5#楼筏板沉降量/mm
5 经济技术指标
本项目φ700和φ800两种直径的桩占总桩数的70%以上，若采用传统的设计方法，以⑩2或⑩5作为钻孔灌注桩的桩端持力层，桩长约49m，相同直径的工程桩单桩承载力亦可达到设计要求，单桩造价分别为27990元和36560元。后注浆钻孔灌注桩需设置两根长约41.5m的φ32×2.5注浆钢管，桩基施工时增加了后注浆的施工工艺，单桩造价分别为25290元和32610元。相比较，单桩造价可分别节约2700元和3950元，采用后注浆工艺，该小区桩基工程可节约投资580多万元，经济效益明显。
6 结语
本文通过一实际工程项目，系统阐述了桩端后注浆钻孔灌注桩的设计及施工要点。由于《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）[2]推荐的单桩承载力计算公式的参数取值范围较大，建议在桩基设计前通过静载荷试验确定单桩承载力。采用后注浆工艺，避免了复杂的孔底清渣工艺，且通过注浆加固了桩端土体，有效减小了孔底沉渣的变形及群桩基础的总沉降量。
参考文献：
[1]吴江斌，王卫东.软土地区桩端后注浆灌注桩合理注浆量与承载力计算[J].建筑结构，2007，37（5）：114-116.
[2] JGJ94-2008，建筑桩基技术规范[S].
[3]庄平辉等.大口径灌注桩桩端压力注浆工艺及应用研究课题报告[R].福建省建筑科学研究院，1999.
[4] JGJ106-2003，建筑基桩检测技术规范[S].
[5]邹力.后注浆群桩基础沉降性状研究[D].西南交通大学博士学位论文，2010.