广东省肇庆市建筑工程总承包有限公司 广东 肇庆 526000
【摘 要】近年来，灌注桩后注浆技术在建筑工程的施工中得到广泛的应用，对建筑施工具有一定的积极意义。本文对灌注桩后注浆技术进行了详细的介绍，分析了岩溶强发育地区灌注桩施工中的问题及解决方法，并结合工程实例，对岩溶强发育地区灌注桩后注浆技术的应用效果进行了分析。
【关键词】灌注桩；后注浆技术；实例分析
0 引言
随着我国建筑行业的快速发展，建筑施工技术也在不断更新，其中灌注桩后注浆技术作为一种新型施工技术，在建筑行业中得到了广泛的应用。灌注桩后注浆技术能够有效提高灌注桩的承载性能，缩短灌注桩桩长，减小桩径，减少布桩数量，降低灌注桩桩基质量风险，具有广阔的应用前景。鉴于此，笔者对岩溶强发育地区的灌注桩后注浆技术进行了分析和介绍。
1 灌注桩后注浆技术特点
灌注桩后注浆主要是指灌注桩成孔后在桩身或桩周预埋注浆管，待桩身混凝土浇筑完成后将能固化的有压浆液注入桩底或桩侧土体中，使土体得到加固，进而提高土体的承载力和整体性，并减小桩基的沉降量和不均匀沉降。
1.1 后注浆地基加固机理
后注浆主要通过渗透压力、压密压浆、劈裂压浆的方式对地基加固，其压浆时间(t)和浆液扩展半径(t1)主要基于球状扩散和柱面扩散理论。
柱面扩散：
式中：k为砂土地渗透系数(cm/s)；β为浆液黏度对水的黏度比；h1为压浆压力水头(cm)；r0为压浆管半径(cm)；n为砂土孔隙率。
1.2 灌注桩后注浆机理
对灌注桩桩底后注浆可提高桩端持力层强度，同时还能解决桩底沉渣的影响；桩侧后注浆又能减少桩侧的泥皮效应，并能加固土体，增强土体整体完整性。
桩端注浆量：
Gp=π(htd+n0d3)×1000
桩侧注浆量：
Gs=π[t(L－h)+ξm0n0d3]×1000
式中：d为桩径；L为桩长；h为桩底注浆时浆液沿桩侧上返高度；t为包裹在桩侧的浆液厚度；n0为桩底或桩侧土的天然孔隙率；ξ为注浆率，m0为桩侧注浆横断面数。
浆液材料、注浆压力、注浆流量、注浆时间、注浆终止条件因场地土质不同而相差较大，具体工程应从理论分析结合当地施工经验确定。
2 岩溶强发育地区灌注桩常见问题
岩溶地区主要是碳酸盐等可溶性岩石，长期受含二氧化碳水流的溶蚀，再受到化学、物理作用而形成的含有洞穴、石林、溶洞、裂隙等复杂地形、地貌。岩溶地区基础工程常见问题如下。
（1)多个溶洞重叠，嵌岩桩难以保证桩端持力层厚度(3倍桩径且≥5m)。
（2)基岩面起伏比较大时，难以保证桩端全截面进入持力层。
（3)成孔穿越溶洞时，溶洞内细软填充物难以形成护壁。
（4)容易产生鹰嘴岩、临空面，不利于桩基稳定。
（5)岩溶地区一般地下水较为丰富，有时还能形成稳定的水流，不利于桩基的耐久性。
（6)因溶洞存在，导致灌注桩充盈系数较大，对工程造价和施工工期有很大影响。
3 解决岩溶强发育问题的方法
基于上述对岩溶地区常见问题的分析，工程上常见的方法为灌填法、跨越法、换填法等。但常见方法仅适用于溶洞发育不大的情况，而在岩溶强发育地区，采用类似方法，处理效果不明显。笔者通过多种方案比较，认为《建筑桩基技术规范》提出的方案比较合理。岩溶地区的桩基设计原则应符合下列规定。
（1)岩溶地区的桩基宜采用钻、冲孔桩。
（2)当单桩荷载较大，岩层埋深较浅时，宜采用嵌岩桩。
（3)当基岩面起伏很大且埋深较大时，宜采用摩擦型灌注桩。
《建筑桩基技术规范》JGJ94—20083.4.4条文说明：考虑岩溶地区的基岩表面起伏大，溶沟、溶槽、溶洞往往较发育，无风化岩层覆盖等特点，设计应把握3方面要点：①基桩选型和工艺宜采用钻、冲孔灌注桩，以利于嵌岩；②应控制嵌岩最小深度，以确保倾斜基岩上基桩的稳定；③当基岩的溶蚀极为发育，溶沟、溶槽、溶洞密布，岩面起伏很大，而上覆土层厚度较大时，考虑到嵌岩桩桩长变异性过大，嵌岩施工难以实施，可采用较小桩径(φ500～700)密布非嵌岩桩，并后注浆，形成整体性和刚度很大的块体基础。
4 工程实例
某建筑工程项目含2栋高层住宅楼(26，28层)及地下车库，总用地面积为12146.87m2，总建筑面积为40648.323m2，占地面积为2242.907m2。本项目区域场地地质条件极为复杂，根据前期的地质初勘报告建议，选用冲孔灌注桩，以第④层大理岩为桩端持力层(岩面至天然地面约17m)。但在后续桩基施工时发现：下伏基大理岩层存在较多溶洞，岩溶现象自上而下由强变弱，岩面上分布着溶孔、溶槽等，浅部基岩地方溶蚀发育较强，构造裂隙发育，地下水含量较丰富。前期制定的“如桩基施工中出现溶洞，可用混凝土进行封堵”，但在工程试桩阶段发现试桩充盈系数均在2.0左右，个别达到3.0。根据现场反馈情况来看，此种现象在本项目场地中大面积存在。
从上述工程情况来看，与规范介绍的情况基本类似，故对原设计进行修改。
（1)将原嵌岩桩改为摩擦型灌注桩，仅考虑桩侧摩擦阻力的影响，不利用桩端阻力。这样，可以避免对桩端持力层的厚度要求，避免穿越溶洞施工。
（2)采用1500mm厚底板，能将上部荷载均匀、有效地传递给灌注柱及块体。底板以下为回填土，承载力较小，受力变形大，而灌注桩刚度大，上部荷载通过底板均匀传递给灌注桩，不考虑底板回填土提供的反力，传力较为明确。
（3)从地勘报告分析知，第3层粉质黏土层为软弱下卧层，为避免出现承载力不足及沉降不均匀，故将灌注桩穿越第3层粉质黏土层，直接伸至第④层大理岩岩面。
（4)以3倍桩径为桩中心距的梅花形布置形式，再对桩侧及桩端施加后注浆，能很好地形成整体性和刚度很大的块体基础(见图1)。能使桩间土与桩共同作用发挥到最大，从而减小桩基不均匀沉降，还可降低个别桩的承载力不足或失稳对整体结构造成的不利影响。
通过综合比较，选用桩基φ600的灌注柱计算。
（1)单桩承载力计算
按原地勘报告及超前钻报告，取典型孔点(D146)计算单桩承载力：
Ra=0.5×3.14×0.6×(4.49×15+6.1×140+3.7×50)=1040kN
根据《建筑桩基技术规范》JGJ94—2008第5.3.10条，将灌注桩桩侧及桩端全部后注浆，注浆后的单桩承载力计算按规范5.3.10公式计算：
Quk=Qsk+Qgsk+Qgpk=
uΣqsjklj+uΣβsiqsiklgi+βpqpkAp=
3.14×0.6×(1.4×4.49×15+1.7×6.1×140+1.4×3.7×50)=3400kN
Ra’=Quk/K=3400/2=1700kN
以上计算均为估算值，需待现场试桩完成后复核设计。
（2)按初步估算，1号楼上部33层+地下2层，2号楼上部30层+地下2层自重传至底板(应力可分别取为35×18/32×18=630/576kPa)，底板自重、底板以下桩土自重(容重取20kN/m3)等传至基岩面处：630/576+1.5×26+20×20=1070/1014kPa＜7600kPa(7600kPa为大理岩抗压强度)。说明大理岩作为上部整体受力面没有任何问题。
（3)因桩土共同作用，可视为整体置于坚硬的大理岩面上，基础沉降并不明显。
（4)通过计算，得出后注浆浆液扩散半径＞3.5d(d为桩径)，说明后注浆后对桩侧土体有良好的加固效果，能形成比较理想的刚体。
（5)经初步计算，单桩反力、冲切等均能满足要求。
后期现场施工反馈如下。
（1)后注浆施工较为困难，原设计注浆压力为3MPa，终止压力表为5～6MPa，而现场很难达到3MPa，所以要求按现场情况适当增大注浆压力，以分别达到注浆量(桩底1.1t/根，桩侧0.85t/根)的75%视为达到注浆效果。
（2)经现场试桩，单桩承载力试桩能达到3500kN以上，说明后注浆对增加单桩承载力有明显效果。
（3)虽后注浆会增加部分成本，但注浆量基本可以确定，与原先动则几十吨混凝土填补溶洞尚未达到填补效果来看，明显降低成本。
（4)2栋楼施工完后均未出现较大沉降，也没有出现地面塌陷，可见通过后注浆加固后，基础沉降和稳定性得到很好解决。
5 结语
综上所述，灌注桩后注浆技术不仅具备传统灌注桩施工技术的优点，而且还弥补了传统施工工艺中存在的不足和缺陷，在岩溶强发育地区具有十分广阔的应用前景。因此，在岩溶强发育地区灌注桩施工中，相关设计人员要结合工程的实际情况，充分考虑施工地质条件带来的影响，并合理应用后注浆技术，设计切实可行的施工方案，确保工程的施工质量。
参考文献：
[1]刘治国.关于工程中灌注桩后注浆技术的探析[J].经营管理者.2016(09)
[2]罗重兵.灌注桩后注浆施工技术在建筑工程施工中的应用探析[J].中华民居(下旬刊).2014(03)
论文作者:伍时彬
论文发表刊物:《低碳地产》2016年8月第15期
论文发表时间:2016/11/9
标签：注浆论文; 岩溶论文; 桩基论文; 溶洞论文; 承载力论文; 基岩论文; 地区论文; 《低碳地产》2016年8月第15期论文;