后注浆钻孔灌注桩事故分析及处理 ■ 张建强梁朝书李俊强 随着城市的快速发展，城市用地渐趋紧张，高层建筑逐 渐取代多层建筑，对桩基础的承载力要求也越来越高。钻孔 灌注桩具有承载力高、抗震性能强、地层适应性强的特点， 多用于重要高层建筑。钻孔灌注桩施工时采用后注浆技术可 以有效地处理桩底沉渣和泥皮过厚的问题，提高单桩竖向承 载力。但是，由于钻孔灌注桩本身的施工工艺及施工队伍的 技术水平原因，一旦注浆管堵塞不能有效注浆而未引起注意 时，就会达不到预期效果反而影响单桩竖向承载力。具有高 承载力的钻孔灌注桩一旦出现问题，将直接危及主体结构的 正常使用和安全，而对质量事故的分析及处理是否正确往往 影响建筑物的工程造价、建设周期及建成后的安全使用。 １．桩底后注浆处理的计算理论分析 对灌注桩的桩底进行高压注浆，使桩底的沉淤和桩侧的 泥皮产生物理化学反应而固化，从而使得桩底和桩侧的水泥 浆产生胶结作用和加筋效应，起到了扩底和扩径的效果，提 高了桩的单位端阻力和侧阻力，它将较大地改善钻孔灌注桩 的抗荷载特性，许多工程事例表明，桩底注浆不仅能提高端 阻，而且能使下部桩身１２ｍ内的侧阻因浆液沿桩土界面上扩 而增强，使得单桩的竖向承载力提高。 根据《建筑桩基技术规范》（ＪＧＪ９４—２００８）５－３．１０ 节，后注浆单桩极限承载力标准值可按下式估算： Ｑｕｋ＝Ｑｓｋ＋Ｑｇｓｋ＋Ｑｇｐｋ （１） ＝ｕ ｑｓｊｋｌ乏ｊ＋ｕ １３ ｓｉｑｓｉｋｌｇｉ＋１３ ｐｑｐｋＡｐ 式中Ｑｓｋ——后注浆非竖向增强段的总极限侧阻力标准 值；Ｑｇｓｋ——后注浆竖向增强段的总极限侧阻力标准值ｉ Ｑｇｐｋ——后注浆总极限端阻力标准值； Ｕ——桩身周长Ｉ卜一后注浆非竖向增强段第ｊ层土厚度； ——后注浆竖向增强段内的第ｉ层土厚度：对于泥浆护 壁钻孔灌注桩，当为桩端桩侧复式注浆时，竖向增强段为桩 端以上１２ｍ及各桩侧注浆断面以上１２ｍ，重叠部分应扣除； ｑｓｉｋ、ｑｓｊｋ、ｑｐｋ——分别为后注浆竖向增强段内的第１土 层初始极限侧阻力标准值、非竖向增强段第ｊ土层初始极限侧 阻力标准值、初始极限端阻力标准值； １３ ｓｉ、１３ Ｄ——分别为后注浆侧阻力、端阻力增强系数。 取值按下表 土层名称 淤泥 谳泥质土 粘性土 粉土 粉砂 细砂 中砂 粗砂 砾砂 砾石 卵石 全风化岩 强风化岩 Ｂ ｌ＿２一ｌ＿３ １．４一１．８ １ ６—２ ０ １．７－－２ ｌ ２ Ｏ一２ ５ ２．４—３．０ １ ４—１ ８ Ｂ， １．２一Ｚ ５ ２．４ ２．８ ２ ３ ０ ３ Ｏ一３ ５ ３．２－－４ ０ ２ Ｏ一２．４ 表１：后注浆侧阻力增强系数１３ ｓｉ、端阻力增强系数ＢＰ ２．工程实例 ２．１工程地质概况 ２．１．１工程概况：拟建建筑物为２２层住宅楼，框剪结构。 采用后压浆（桩侧桩底注浆）钻孔灌注桩基础，混凝土强度 为Ｃ３０，桩径１０００ｍｍ，桩长１７．５ｍ，施工总桩数为３１１根， 桩端持力层为６层细砂层，单桩竖向抗压承载力特征值不小于 ４３００ｋＮ。 ２．１－２施工流程：泥浆护壁成孔一清孔调泥浆一安放钢筋 笼及注浆管、注浆阀一倒入两车石子～安放导管一二次清 孔一灌注砼一２日后后注浆施工 ２－２静载试验结果 桩号 Ｚ ｌ Ｚ－２ Ｚ－３ Ｚ一４ （１２４ ） （６４。） （１９９ ） （２６ ） 最终沉降（唧） ４６ ８６ ７．９６ ７．４３ ｌ９ ９３ 单桩竖向抗压极限承载力（ｋＮ） ６９６０ ８７００ ８７００ ８７００ 单桩竖向抗压极限承载力统计值 ８２６５ （ｋＮ） 单桩竖向抗压承载力特征值（ｋＮ） ４ｌ３２ 表２：静载试验结果一览表 ２－３试验结果分析 ２．３．１对Ｚ一１（１ ２４＃）桩进行低应变动力检测，其实测波 形桩底反射明显，采用３８００ｍ／ｓ的波速判定其桩长为１６－２ｍ， 桩长未达到设计桩长。 ２ ３ ２根据静载试验Ｚ一１（１２４＃）桩的Ｑ—Ｓ曲线加压至 ６９６０ｋＮ时曲线发生陡降，可判定该桩桩底沉渣较厚。 ２．３ ３经与业主、设计、监理单位协商，增加了６根桩 （３根静载试验桩和３根其它工程桩）的钻孔取芯检测。结果 如下：静载试验桩：１２４－＃桩钻至１６．３ｍ见砂，从１６．８ｍ一 １７．２ｍ取出的芯样中可见到松散石子和砂子混在一起。６４＃桩 钻至１７．１ｍ见松散石子。２６３＃桩钻至１７．３ｍ见松散石子。其 它基桩：１５１＃桩钻至１６．９ｍ见松散石子。６０＃桩钻至１７．２ｍ见 松散石子。２８７＃桩钻至１ ７．４ｍ见松散石子。根据钻孔取芯检 测结果分析，施工过程中均存在桩底注浆管堵塞未能有效注 浆的问题。Ｚ一１（１２４＃）桩承载力不满足设计要求，是由于 桩底注浆管堵塞未能有效注浆，以及清孔不彻底造成沉渣过 厚的原因所造成的。 ２．４处理方案分析 该工程因单桩竖向抗压承载力不满足设计要求，故应进 行工程处理以满足设计要求。 ２．４．１补桩处理 对于基桩不满足设计要求常用的补救措施为补桩处理， 该工程若进行补桩处理，其成本高，周期长，且基坑已开挖 施工机械在现场不易进出。所以补桩处理不适合本工程。 ２ ４．２桩底后注浆处理 浆管高于地面５ １０ｃｍ，上端预先封堵，以利于保护压浆 管。然后用水泥浆封孔，后压浆起始时间在成孔后１０—２Ｏ小 时后进行，一般不宜超过成孔后２天（遇到特殊情况，可作提 前注浆）。采用Ｐ ０３２．５普通硅酸盐水泥，并加入早强剂，水 灰比为Ｏ６，注浆量≥１８００ｋｇ，注浆压力３Ｍｐａ。 ２ ５ ２注浆时的注意事项 对每根桩进行桩底后注浆处理，使桩底土层固化，以提 高桩端承载力达到设计要求。该方法简单、易行、成本小、 工期短、可靠性强、对现场要求不高。所以桩底后注浆处理 为最优措施。 施工顺序为先外围桩注浆，后内部桩。后压浆施工与正 在钻进孔应保证在１０ ０ｍ（１０倍桩径）以上，承台桩在该承台成 孔完后进行后压浆施工；对同一根桩的各注浆导管依次实施 等量注浆；当注浆压力长时间低于正常值、地面出现冒浆或 周围桩孔串浆，应改为间歇注浆，间歇时间３０—６０ｍｉｎ，或 调低浆液水灰比。 该工程为桩身中部和桩端复式注浆，根据钻孔取芯结果 １２４＃桩实际桩长为１６ ３ｍ，工程处理进行桩端后注浆施工 后，应只考虑桩端和桩端以上８ｍ所增加的承载力。根据 （１）式由各地层的平均厚度可计算采用桩底后注浆后所增加 的承载力如下：Ｑｕｋ￣￣＝ｕ ｑｓｊｋｌｊ＋ｕ ｐ ｓｉｑｓｉｋｌｇｉ＋ｐ ｐｑｐｋＡｐ— ｕ ｑｓｊｋｌｊ—Ｕ∑ｑｓｉｋｌｇｉ—ｑｐｋＡｐ －２．５．３终止注浆条件 注浆总量和注浆压力均达到设计要求；注浆总量已达到 设计值的７５％，且注浆压力超过设计值。 ２ ６验证 Ｕ （ｐ ｓｉ一１）ｑｓｉｋｌｇｉ＋（ｐ ｐ－１）ｑｐｋＡｐ ０ ５ Ｘ ３ １４ Ｘ【（１ ６—１）×５０ Ｘ ６ ３＋（１ ６—１）×５０× ＝１．７】＋（２ ６一一１）×１６００×０ ５２×３．１４＝２３８６ｋＮ 在完成桩端后注浆处理２０天后，对１ ２４＃桩和另外抽取的 ３根基桩进行了单桩竖向抗压静载试验，４根基桩承载力均满 足设计要求。（１）注浆后提高了单桩竖向承载力，使得单桩 竖向承载力从注浆前的６９６０ｋＮ提高到了注浆后的８７００ｋＮ， 由静载试验结果可知，１ ２４＃桩单桩竖向抗压极限承载力 为６９６０ｋＮ。采用桩底后压浆后，１ ２４＃桩单桩竖向抗压极限承 载力为：６９６Ｏ＋２３８６＝９３４６ｋＮ＞８７Ｏ０ｋＮ，满足设计要求。 ２４ ３注浆量的确定 根据《建筑桩基技术规范ｊ（ＪＧＪ９４—２００８）６．７ ４节第 ４条规定，后注浆的注浆量可按下式估算 Ｇｃ＝ａ ｐｄ＋ａ ｓｎｄ （２） 其增幅值达到２５％。（２）注浆后减少了桩体的沉降量，注 浆前加压至８７００ｋＮ时总沉降为４６ ８６ｍｍ，而注浆后在同样的 荷载下，总沉降仅为７．９４ｍｍ。 ３．结论 式中０［Ｐ、ＯＣ ｓ分别为桩端、桩侧注浆量经验系数，ａ ｐ：１ ５—１ ８，ＯＣ ｓ＝０ ５—０．７：ｎ——桩侧注浆断面数：ｄ—— 钻孔灌注桩由于桩底沉渣过厚造成单桩竖向抗压承载力 基桩设计直径（ｍ）；Ｇｃ——注浆量，以水泥质量计（ｔ）。 由（２）式可知，桩底后压浆的注浆量为２．５技术措施 ２ ５ １注浆方法 不满足设计要求时，采用桩侧成孔桩底后压浆的处理方法是 可行、有效的。通过桩底后压浆使得桩底和桩底以上一定范 围内桩侧土受水泥浆的注入而使之充填和劈裂，使得桩底土 的刚度提高，桩底土的抗荷载能力增大，从而使得单桩竖向 抗压承载力增大，桩体的沉降量减小，满足设计的要求。 Ｇｃ：１ ８ Ｘ １ ０＝１．８ｔ 采用打压水井的方法成孔，成孔直径５Ｏｍｍ，在基桩相 对两侧离基桩２０ｃｍ处打两个孔。成孔后下注浆管，压浆管采 用巾２６×２ ５ｍｍ焊管，注浆喷头深至桩底下３００ｍｍ处，注 （作者单位：郑州中核岩土工程有限公司）
