桩端后压浆技术在高层建筑桩基施工中的应用

桩端后压浆技术在高层建筑桩基施工中的应用

王江涛

山西建筑工程集团有限公司山西太原030001

摘要：大量工程实例表明，在高层建筑桩基施工应用桩端后压浆技术，对提高桩基的承载力有重要意义，同时也是提升高层建筑整体结构稳定性和质量的主要途径。但我国对此方面的研究还不够深入，因此，在接下来的文章中，将围绕桩端后压浆技术在高层建筑桩基施工中的应用方面展开详细分析，希望能够给相关人士提供重要的参考价值。

关键词：桩端后压浆；高层建筑；桩基施工；应用

引言：压浆法是指运用液压、气压及电化学等理论，利用注浆管向地层内均匀地注入浆液，且选取充填、渗透及挤密等方法，将土颗粒、岩石裂缝等位置的水分、空气等以浆液的方式挤走，通过人工方式进行相应控制，一段时间后原有松散土粒、裂缝可通过浆液的方式胶结为一个整体，形成一个高强度、稳定性良好的结石体。

一、桩端后压浆技术的概况

桩端后压浆技术是指桩孔成孔后需将灌浆管预先埋设到桩端持力层，随后向地面引灌浆管路，并浇筑钻孔灌注桩的混凝土，通过压浆设备如灌浆泵等，在混凝土初凝到终凝时间段内选取灌浆管路向桩端持力层内压入固化液，在渗流、凝固固化液的过程中，实现挤密、固结桩端持力层的目的，并在桩端相应范围内达到一定密实体，从而实现桩端承载力全面提升，桩基沉降降低。近年来，桩端后压浆技术在建筑桩基工程施工中得到了广泛应用，相比一般灌注桩，桩端后压浆施工技术的优势集中于以下几点。第一，条件统一的情况下，在单桩竖向承载力提升方面，桩端后压浆技术更具优势，提升幅度为20%～40%之间，最多可超过80%，提升承载力的幅度和桩端持力层的性质联系紧密。第二，压力作用下，通过浆液上返可对桩与桩之间的粘结强度进行有效增强，进而达到桩侧摩阻力提升的目的，并通过浆液劈裂影响向地层内渗入，达到加筋功效。第三，可有效提升灌注桩抗拔承载力与抗震能力。

二、案例分析

某高层建筑工程，地下2层，一层为停车场，另一层为弱配电室，占地面积为1.42万m2，共34层，总高度为107m，总建筑面积为12.46万m2，主体结构为钢筋混凝土框架剪力墙结构，根据工程特性，要求单桩承载力特征值在4500KN以上。根据地质勘察资料，本工程地质层由杂填土、粉质粘土、砾石、粘性土碎石等共同组成，各层物理学力学指标。

三、桩端后压浆技术加固机理

桩端后压浆技术结合了注浆技术和灌注桩技术的全部优点，是一种以提高桩基承载力，降低沉降量为主要目的是新型技术。先在桩基下方埋设压浆管路，然后对钻孔灌注桩桩端注入水泥浆液，从而彻底清除桩端的沉渣隐患，提示桩体和四周土体的粘结力。属于一种全新的地基基础加固技术，符合目前我国高层建筑工程发展的标准和需求，值得大范围推广应用。

四、桩端后压浆技术在高层建筑桩基施工中的应用

（一）选择桩形

就案例工程而言，要求单桩承载力特征值在4500KN以上，因此，对荷载的要求比较高，高层建筑沉降量变形非常敏感。需要6m含粘性土碎石层作为持力，桩径为1000mm，桩长为35m作为钻孔灌注桩承载力才能满足实际需要。在选择桩形前通过对普通钻孔灌注桩、支盘桩、钻孔灌注桩低压浆三种方法进行综合对比分析，决定采用承载力比较高的桩底压浆技术进行施工。具体设计方案为：选择直径为1000mm，长度为32.5m的钻孔灌注桩360根度桩底进行全面的压浆处理，通过计算显示，此种单桩抗压从承载力特征值为6000KN，可有效满足实际需求。

（二）确定桩端后压浆参数

首先，压浆孔。根据状体自身直径和持力层孔隙率，在灌注桩钢筋笼四周分别布设3~5根压浆管，具体根数要根据具体空隙率进行适当调整，孔隙率率越小，压浆管的根数则要随之增加。同时为最大限度上提升施工质量，还要在钢筋笼的四周布设2根直径34mm的压浆管；其次，计算压浆量。桩端后压浆技术在应用时，具体压浆量的计算为：QAπRHβN2=此公式总，Q表示单跟桩体浆液的注入量；A表示浆液在灌注过程中发生损耗系数，取值为1.1；R表示灌注完成后，浆液的有效扩散半径；H表示加固的高度；β则表示成充填系数，取值为0.5；N表示孔隙率。就本工程而言，地基中含有大量的粘性土，孔隙率N大约为0.35，R的取值为1.5m，H取值为2m，A取值为1.1，β取值为0.6，则该工程的注浆量为Q=1.1X3.14X1.52X2X0.6X0.35≈3.5m3；最后，压浆压力的选择。大量应用实例表明，在桩端后压浆施工中，压浆压力是否控制得当，直接决定了整个地基工程施工的质量。压浆压力由桩长和持力层特性共同决定，就案例工程而言，桩长为32.5m，持力层厚度6m，因此，开始压浆的压力应当控制在8MPa，持续注浆阶段的压力要控制在4MPa，压浆结束阶段的压力控制在6MPa为最佳。

（三）浆液配比

选择P.O42.5R水泥，为加强稀浆的渗透力，水灰比要控制在0.6：1.0。中等浓度浆液的水灰比要控制在0.5：1.0，加固预定范围的核心部分，主要作用是充填、压实等。浓浆的水灰比控制在0.4：1.0加强浆体的脱水作用。最后还要加入适量的减水剂和固化膨胀剂。

（四）桩端后压浆技术施工工艺流程

桩端后压浆技术在高层建筑桩基施工中的应用流程工艺比较复杂，任何一个环节控制不当都会引发严重的后果，需要提前做好相应的施工准备，才能确保相关工作可以顺利开展。

（五）压浆管的制作和预埋

采用直径为32mm的焊铁管作为压浆管，并用铁丝把压浆管和钢筋笼进行绑扎，铁管的管顶要高出钻孔口大约30cm~50cm，在距离管底30cm~40cm的位置呈梅花桩布置。

（六）压浆

采用最大压力为10MPa排量为5m3/h的电动式泥浆泵进行压浆。当桩体混凝土达到设计标准80%以上时，可进行预压开塞操作，压浆时要尽量射浆孔发生堵塞，确保整个压浆流程能顺利进行。在水泥浆压浆时，压力要逐步增加，从2MPa增加到8MPa，单桩总体压力浆量为3.5m3，根据压浆实际情况和具体参数进行合理调整[1]。

（七）桩基础压浆顺序

通常情况下，压浆水泥浆具有很大不确定性，在进行群桩体施工中，要遵循先周边，后中间的顺序进行压浆施工，从而达到封闭浆液外流效果，在进行中间桩压浆过程中，则要适当的增加压浆量，从而提升压浆效果。

（八）桩基工程桩端后压浆成桩质量检测

首先，加载分级。与预估单桩极限承载力相比，各级加载比例为10%～15%之间，350kN为每次加载量，700kN为第一次加载量；其次，沉降观测各级加载后需间隔一定时间对桩顶沉降量进行测读，如5min、10min及15min，之后桩顶沉降量测读时间差可控制在15min，1h之后桩顶沉降量测读相隔时间可控制在30min；最后，稳定标准。在各级荷载影响下，1h内桩顶沉降量可控制在0．1mm以内，且2次连续产生。通过试验数据分析，表明能够充分发挥桩端后注浆承载力，进而改善变形特点，并大大降低沉降量。当6#桩出现突然降低现象，则表明还需提升其承载力，在完成注浆作业后，其承载力与施工规定相符，则表明可有效控制压浆施工作业，避免半桩、假桩问题产生[2]。

结论

简而言之，在高层建筑桩基施工方面，面临着诸多问题，因其直接关系工程主体的安全，必须利用国内外先进的技术和经验，来解决施工中的各种问题，提高高层建筑的整体施工质量，为人们的生活提供可靠地保障[3]。

参考文献

[1]肖化楚．桩端后压浆施工技术在高层建筑桩基工程中的分析应用[J].四川建材，2010，（4）．