【摘 要】随着城市化进程加快，城市人口密集，土地资源紧缺，环境问题日益严重，越来越多的高层、超高层建筑出现在人们视野中被人们所接受，高层建筑对基础承载力、环保、经济性要求越来越高，合理的基础设计尤为重要。沿海及冲积平原地区因存在较厚的砂土层及下卧淤泥层对建筑基础设计较为不利。本文根据工程实例，利用灌注桩后注浆技术有效改善传统灌注桩泥皮及成渣过厚的缺陷，提高灌注桩单桩承载力，有效节约基础土建成本，减少土地破坏及环境污染，为沿海砂土地区高层建筑基础设计提供另一经济、有效的解决方案。为中国绿色建筑提供经济环保的发展方向。
【关键词】砂土、灌注桩、后注浆、环保
一、引子
单一工艺的钻孔灌注桩，由于成孔工艺的固有缺陷，容易导致桩底沉渣和桩周泥膜等隐患。钻孔灌注桩的后注浆技术是成桩时在桩底或桩侧预置注浆管路和注浆装置，待桩身达到一定强度后，通过注浆管路，利用高压注浆泵压注以水泥为主剂的浆液，对孔底沉渣和桩侧泥皮进行固化，从而消除传统灌注桩施工工艺固有缺陷，达到提高桩的承载力、减少沉降量的一种科学、先进的技术方法。该技术在上世纪80年代初被引入我国，目前已经得到蓬勃发展，衍生出十多种相关的注浆装置，已经成为一种成熟的新型施工技术。
二、作用和形式
灌注桩后注浆技术是指灌注桩成桩后一定时间，通过预设在桩身内的注浆导管及与之相连的桩端、桩侧注浆阀注入水泥浆，使桩端桩侧土体（包括沉渣和泥皮）得到加固，从而提高单桩承载力，减少沉降。这种方法可以起到两方面的作用：一是加固桩底沉渣和桩侧泥皮，二是对桩底和桩侧一定范围的土体通过渗入（粗粒土）、劈裂（细粒土）和压密（非饱和松散土）注浆起到加固作用，从而增强桩侧阻力和桩端阻力。在优化工艺参数的条件下，可使单桩承载力提高40%—120%，粗粒土增幅高于细粒土，软土增幅最小，桩侧桩底复式注浆高于桩底注浆；桩基沉降减少30%左右。根据地层性质、桩长、承载力增幅和桩的使用功能（抗压、抗拔）等因素，灌注桩后注浆可采用桩底注浆、桩侧注浆、桩侧桩底复式注浆。该技术适用于泥浆护壁钻、挖孔灌注桩及干作业钻、挖孔灌注桩。
三、工程概况
海口市某酒店项目用地位于海口市海甸岛美丽沙西南海岸，城市干道环岛路与碧海大道交汇处的东南方向，地下2层，地上19层，裙房1~2层，塔楼2层以上为酒店客房。
场地原地貌类型属海漫滩，现已被人工改填土造平整。据钻探揭露资料，场地内岩土层按其成因及物理力学性质差异自上而下分为：第①层素填土(Qml)、第②层粉砂(Q4m)、第③层淤泥质粘土(Q4m)、第④层粘土(Q1m)、第⑤层粉砂(Q1m)、第⑥层粘土(N2m)、第⑦层中砂(N2m)及第⑧层粉质粘土(N2m)。场地土第②层粉砂在8度地震作用下会发生严重砂土液化，第②层淤泥质粉质粘土在8度地震作用下会发生震陷现象。场地属建筑抗震的不利地段，应采取消除液化、震陷的措施。
四、基础选型对比
经计算拟建建筑典型柱底轴力特征值28000KN。因场地需要采取消除液化、震陷的措施故基础设计主要考虑桩基础，下面是对几种常用桩型进行比较、选择的介绍。
4.1 φ500预应力管桩
其优点是施工快，场地干净，基础施工周期短，施工质量易保证，基础造价较经济。
缺点是场地下存在较厚砂层，不易穿透，且经过计算有效桩长28m时单桩承载力特征值1700k，承载力低，基础不易布置。
经初步布置，因单桩承载力较低，不能充分发挥出预应力管桩的抗压性能，建筑物需满堂红设计基础，基础总造价较高。
4.2 钻孔灌注桩
其优点是施工设备简单，施工技术成熟，质量易保证，可进场多台设备同时施工。
缺点是单桩承载力偏低，需泥浆护壁，现场需设置泥浆池，场地泥泞，清洗桩孔需排放一定量泥浆，会影响环境卫生，且基础施工周期长。本项目桩端持力层为中砂层，有效桩长约23m，经计算φ700灌注桩承载力为1800kN，混凝土抗压承载力无法充分利用。经初步布置，基础基本需满堂布置，经济效益不高。
4.3钻孔灌注桩后注浆
在灌注桩施工完毕2天后注浆。比传统灌注桩多了后注浆工序，能有改善灌注桩桩端、桩侧的受力性能，有效提高单桩承载力，较钻孔灌注桩经济，节约基础造价。
经过综合比较，本工程选用钻孔灌注桩后注浆。
五、钻孔灌注桩后注浆的设计与施工
5.1钻孔灌注桩后注浆的设计
根据上部结构形式，基础轴力大小以及柱距等因素，采用φ700灌注桩，对称布置两根φ25注浆管，采用桩端、桩侧复式注浆技术，管阀进入桩端土层深度不小于350mm。自上而下注浆逐段进行。注浆压力桩侧不小于1.5MPa，桩端不小于2.0MPa。注浆量桩侧、桩端共计约2.1m3 。
5.1.1 单桩承载力估算
根据《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008，5.3.10条估算单桩承载力。计算公式如下：
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；
Qgpk — 后注浆总极限端阻力标准值；
后注浆侧阻力增强系数βsi，端阻力增强系数βp
本工程后注浆灌注桩的计算中侧阻力增强系数淤泥层取1.2，其余砂土层取1.3，桩端阻力（持力层7层中砂）增强系数取2.2。普通灌注桩、后注浆普通灌注桩直径700mm，桩长约25.5m，高强预应力管桩桩直径500mm，经计算，单桩承载力对比如下：
后注浆灌注桩考虑施工差异等因素，单桩承载力特征值暂取2700KN。
5.1.2 钢筋笼设计
按有效桩长通长配置，主筋10φ18，箍筋φ10@200螺旋箍，加劲筋φ12@2000，钢筋保护层为50mm。桩身砼强度C35，清孔后沉渣厚度不得大于100mm。
5.1.3 灌注桩后注浆施工
桩基采用回转钻机施工，泥浆护壁，正循环回转清孔。
5.1.4灌注桩后注浆工程桩检验
在基础大批量施工前按设计要求做了三根工程桩试验桩。工程桩静载实验抗压承载力特征值3100KN，总沉降量平均11.06mm，残余沉降量6.17mm，回弹量4.89mm，回弹率44.2%。根据试验结果及各关系曲线，工程桩的单桩竖向极限承载力均能满足设计要求。
六、结束语
泥皮和沉渣过厚是钻孔灌注桩的两大缺陷，钻孔灌注桩后注浆技术能有效改善其缺陷。同等条件下单桩承载力通常可提高60%~80%以上。经对比，本工程采用后注浆技术比普通灌注桩节约成本约30%，经济性较好。随着城市高层建筑的不断开发及旧城改造中基坑开挖场地狭小的限制，灌注桩后注浆技术已越来越广泛运用于基础工程，该技术有显著的经济效益和社会效益。
参考文献：
[1]中华人民共和国国家标准《建筑桩基技术规范》（JGJ 94-2008）.
[2]中华人民共和国国家标准《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）.
论文作者:黄刚
论文发表刊物:《低碳地产》2016年8月第16期
论文发表时间:2016/11/11
标签：注浆论文; 承载力论文; 钻孔论文; 基础论文; 阻力论文; 沉渣论文; 砂土论文; 《低碳地产》2016年8月第16期论文;