桩端后压浆技术在厦门西客站工程中的应用

　　摘要：通过介绍厦门西站房工程站房部分基础桩施工过程中，因部分基础桩孔深过长，正常的清孔无法将沉渣清至满足设计要求，为减小孔底沉渣对桩端承载力的影响，保证端承桩整体受力满足设计要求，笔者通过此工程简述桩端后压浆技术在施工中的一些原因、情况及桩端后压浆技术存在的优点和不足，为今后类似施工提供借鉴。
　　关键词：后压浆，沉渣，桩端承载力，侧阻力，冲孔灌注桩
　　1概况
　　厦门西站位于厦门市集美区后溪镇，站区南侧有天山路、孙坂路及集美大道等城市主干道与厦门本岛相连，东侧有厦安高速连接线和城市西环快速路辐射北部城区，规划地铁1号线和4号线穿过站区，厦门西站建筑设计采用高架候车和线下出站的布局方式，旅客流线采取“上进下出”形式，车站竖向分出站层、站台层、高架层三个层面，建筑总高度约66.78m。旅客站房最高聚集人数为5000人，站房建筑面积为109028平方米、无站台柱雨棚面积为53381平方米。站房二、三层楼面采用钢筋混凝土结构、屋面为钢结构，厦门属亚热带气候，温和多雨，年平均气温在21℃左右，夏无酷暑，冬无严寒。年平均降雨量在1200毫米左右，每年5至8月份雨量最多，风力一般3至4级，常向主导风力为东北风。由于太平洋温差气流的关系，每年平均受4至5次台风的影响，且多集中在7至9月份
　　2采取桩端后压浆技术原因
　　钻孔灌注桩施工过程中桩端沉渣大大弱化了桩的承载力，桩端采用后压浆技术能有效消除桩底沉渣，提高桩的承载力；同时，浆液沿桩身渗透及上涌强化桩侧土体，也提高了桩侧摩阻力，桩端压力注浆技术的加固机理、压浆影响因素、压浆后灌注桩承载特性、竖向承载力计算及压浆工艺参数选取等方面研究成果的基础上，结合现场原位静载试验，对桩端持力层位于级配不良砾石层中的灌注桩桩端采用后压浆技术提高桩承载力的特性进行了研究。结果表明：后压浆桩承载性能大大改善，极限承载力明显提高，但由于施工工艺及地质条件等因素的影响，使承载力提高幅度有较大差异；后压浆可使桩端阻力较早得到发挥，并大大提高桩侧极限摩阻力，未压浆桩桩侧极限摩阻力为15～39kPa，后压浆桩桩侧极限摩阻力最小值为37kPa，最大值大于74kPa；未压浆桩桩侧摩阻力达极限时的桩土相对位移为4.5mm，后压浆桩桩侧摩阻力达极限时桩土相对位移则大于7mm，后者大于前者，说明桩端后压浆技术对桩侧土体的强化显著。利用有限元MARC软件，结合实体工程对压浆前、后灌注桩承载力性状进行分析。分析了桩端压浆、桩侧压浆及桩端与桩侧...
　　3桩端后压浆施工情况
　　3.1工艺与施工工序简介
　　3.1.1每桩设灌浆管两根，1根为注浆管，1根为出浆管，二者可互换使用，管材为镀锌管，管径Φ25mm（外径）。
　　灌浆管每节长度由施工时按方便而定，节与节之间用细纹管箍和生料带连接，总长度随桩长及空桩而定，并高出地面0.3~0.5m，
　　3.1.2弹性胶囊采用桑塔纳汽车内胎。
　　3.1.3预埋时，将灌浆管附在钢筋笼内侧，用12#铅丝绑扎牢固，管底设置胶囊盖板，胶囊内装满卵石，与钢盖板绑捆在一起，胶囊上设置两根进出浆联结管，穿过钢盖板预留孔与灌浆管、细纹箍连接。
　　3.1.4钢筋笼下放到位后，立即拧下堵头，向一根管内注入清水，压力不大于0.4Mpa，待另一根注浆管溢出清水，保持2~3分钟，关闭注水管，拧上堵头，首次通水试验成功。
　　3.1.5混凝土灌注完毕24小时内，进行二次通水试验，方法同首次。
　　3.1.6注浆时，向灌浆管内注入清水，通管后改注水泥浆，置换出管路中的清水，当出浆管口流出水泥浆液时，拧上堵头，进行正常压力注浆。
　　3.2注浆情况简介
　　3根试桩，12根锚桩实际注浆情况分为以下几种类型。
　　3.2.1第一种类型
　　用水泥浆置换出管中清水后，拧上堵头，进行压力注浆，注浆过程中压力不稳定，不断增高，在4Mpa下维持10~15分钟左右，而后急速上升，趋向无限大，注浆被迫停止。注浆水泥量在0.45~0.80t之间，达不到设计要求的1.5~2.0t。
　　3.2.2第二种类型
　　由于第一种类型注浆水泥量达不到设计要求，故对注浆工艺进行如下改进，注浆前先灌注2m3清水，停止注水后，立即开始注浆。注浆水泥量明显增加，达到1.35~1.60t，基本接近设计要求，注浆时间在30~52分钟之间，注浆压力不稳定，逐渐增高，在4Mpa下可持续30~50分钟左右，而后压力迅速上升，趋向无穷大，注浆被迫停止。此类情况仍不理想，注浆工艺需进一步改进。
　　3.2.3第三种类型
　　注浆前，先灌注2m3清水，但在注水后停置30分钟，待桩底孔隙水压力进行一定消散后，开始注浆，注浆水泥用量在1.85~2.15t之间，注浆压力始终保持在1.8~2.2Mpa之间，直到停止注浆，也未超过4Mpa。
　　3.2.4第四种类型
　　这种类型发生在第三组试桩中，这组试桩中除锚桩M10属第二种注浆类型，水泥量为1.6t，其余S3、M11、M12注浆情况均属第三种类型，水泥用量分别为1.9、2.15、1.8t。由于前4根注浆充分，使桩底土层水泥浆连片封闭，使得本组最后一根桩M9完全不能注入浆液，该桩在注浆前曾用清水检验其通导性，并未堵塞。
　　4桩端后压浆技术优、缺点
　　4、1桩端后压浆技术的优点
　　桩端后压浆技术近年来应用颇为广泛，通过桩端后压浆处理的灌注桩与普通灌注桩相比，具有以下几个优点：①相同条件下（主要是地层、桩径、桩长等因素），前者单桩竖向承载力一般可提高20%～40%，最大可提高80%以上，承载力提高的幅度与桩端持力层的性质密切相关；②在一定压力下的浆液上返会增加桩与桩间土的粘结强度，从而提高桩的侧摩阻力，同时浆液的劈裂作用可渗入地层中，起到加筋作用；③灌注桩的抗拔承载力及抗震性能有一定程度的提高；④若在设计时考虑后压浆对承载力提高的有利影响，可相对减少桩的数量，或减少桩长、桩径，或减小承台尺寸，将会减少工作量，减少钢筋、混凝土的用量，缩短施工周期，节约大量生产成本。例如郑州某高层建筑通过桩端、桩侧后压浆试验，单桩承载力提高了110%～140%，设计时按提高80%进行设计，使桩数减少50%左右，成桩后经静载荷试验，全部合格，取得了很好的技术经济效益［1］；⑤若设计时按正常地基承载力进行设计，不考虑后压浆对承载力的影响，而将其作为安全储备，则可提高建筑物的安全系数。
　　4、2传统钻孔桩的工艺缺陷
　　钻孔灌注桩承载性能与桩侧摩阻力和桩端阻力大小及作用特性有关，而桩侧摩阻力和桩端阻力的大小及作用特性除与土层条件、桩的几何尺寸有关外，还受施工工艺影响。钻孔灌注桩一般采用泥浆护壁，成桩质量不稳定，其中孔壁泥皮和孔底沉渣是影响桩基承载力的主要因素。传统灌注桩的施工工艺缺陷包括以下几个方面。
　　（1）无论采用何种先进的二次清渣工艺，由于施工时使用泥浆作冲洗介质，不可能将钻渣完全携带至地面，同时在灌注桩身混凝土前的第二次清渣与桩身混凝土首次灌注工序之间有一定的时间间歇，在此期间，孔内泥浆中的部分钻渣将沉淀于孔底，形成孔底沉渣，孔底沉渣的存在使桩端岩土持力层性质发生了变化，形成高压缩的“软垫”，是影响泥浆护壁钻孔灌注桩单桩承载力的重要原因之一。
　　（2）在灌注桩身混凝土时，由于灌注导管长而细，且管内充满泥浆液体，桩身混凝土首灌时在导管内落差大，流动时间长，会导致首灌混凝土离析，在桩底处会产生“虚尖”、“干渣石”等弊端，使桩端混凝土强度降低，从而影响单桩承载力。
　　总之，由于施工工艺、施工方法、现场管理、施工操作及地层土质等因素影响，泥浆护壁钻孔桩的工程实践中上述现象屡见不鲜，暴露出许多问题。
　　（1）孔壁的完整性不好，原因如下。
　　①钻具的导向性差，钻杆在钻进过程中会向摆动方向运动。
　　②土层的结构不是很严密，土层有孔隙、孔洞。
　　③钻具上下提动会产生抽吸力、压力等作用。
　　④地下渗水压力引起土层流砂现象等。
　　（2）泥皮效应。在成孔过程中，为了保持孔壁稳定，不致产生塌孔和缩颈现象，一般需要采用特制泥浆护壁。泥浆中的黏土颗粒在循环过程中吸附于孔壁，形成泥皮，厚度为2—5mm，在孔壁形成一层保护膜，阻碍了桩身混凝土与桩周土的黏结，相当于在桩侧涂了一层润滑剂，这种涂抹作用不同程度地降低了桩侧摩阻力。
　　5．结束语
　　随着改革开放的步伐愈来愈快，城市地价也涨越高，高层建筑、超高层建筑林立而起，从而引起高承载力气桩基础广泛应用。如何能在日趋激烈竞争的建筑行业中、获得较大的经济效益，关键在于新技术和新工艺的应用，钻孔灌注桩桩端后压技术是成桩时在桩底预置压浆管路和压浆装置，待桩身达到一定强度后通过压浆管路利用高压注浆泵压注水泥为主的浆液。肆孔底沉渣和桩侧泥皮进行固化，从而消除传统灌注施工工艺所固有的缺陷，以达到提高桩的了承载力，减少沉降量，并提高桩身质量和桩承载力提高可靠性的一种科学先进的技术方法。
　　参考文献
　　[1]徐新跃，桩端压浆在卵石层钻孔灌注桩中的应用，建筑技术，2006（3）；