第３２卷第５期 ２０１０年１０月 土木ｔｅｃｔｕｒａｌ＆Ｅｎｖｉ建筑与环境３－．程 ＥｎｇｉＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ，Ａｒｃｈｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｎｅｅｒｉｎｇ Ｖｏ１．３２ ＮＯ．５ ｏｃｔ．２０１０ 桩端后注浆上返高度及桩顶冒浆处理 张忠苗 ，邹 健 ， （浙江大学ａ．岩土工程研究所；ｂ．软弱土与 环境土工教育部重点实验室，杭州３１００２７） 摘 要：在幂律型浆液平板窄缝流动模型的基础上，推导出了桩端后注浆浆液上返高度的计算公 式。并对上返高度随注浆压力、桩埋深、桩径、泥皮厚度的变化情况进行计算分析，结果表明：桩底 浆液压力越大、桩侧泥皮越厚、桩长越短，浆液上返高度越大，即越容易发生桩顶冒浆。工程实例研 究表明，桩顶冒浆的主要原因包括桩侧泥皮厚、试桩龄期短、持力层可注性差和桩底沉渣厚。通过 降低注浆压力，减小桩侧泥皮及桩底沉渣厚度，提高泥皮强度可以防止桩顶冒浆的发生。对于发生 桩顶冒浆的试桩，可采用间歇注浆进行处理。与未发生桩顸冒浆的桩相比，发生桩顶冒浆并通过复 注达到设计注浆量的桩，其极限承载力较高。这是由于沿桩侧泥皮上返的浆液，通过劈裂、置换桩 侧泥皮，使桩侧摩阻力略微提高。 关键词：桩端后注浆；上返高度；桩顶冒浆；桩侧摩阻力 中图分类号：ＴＵ７５３．３ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７４—４７６４（２０１０）０５—０００１－０８ Ｃｌｉｍｂ Ｈｅｉｇｈｔ ａｎｄ Ｏｖｅｒｆｌｏｗ ｏｆ Ｇｒｏｕｔ ｉｎ Ｓｈａｆｔ Ｂａｓｅ Ｇｒｏｕｔｉｎｇ ＺＨＡＮＧ Ｚｈｏｎｇ－ｍｉａｏ。～．ＺＯＵ Ｊｉａｎ。 （ａ．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；ｂ．Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｓｏｆｔ Ｓｏｉｌｓ ａｎｄ Ｇｅｏｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３ １００２７，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ａｓｓｕｍｐｔｉｏｎｓ ｏｆ ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌ ｆｌｕｉｄ ａｎｄ ｎａｒｒｏｗ ｐｌａｔｅ ｍｏｄｅｌ，ｆｏｒｍｕｌａｓ ｆｏｒ ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｃｌｉｍｂ ｈｅｉｇｈｔ ｏｆ ｇｒｏｕｔ ｉｎ ｓｈａｆｔ ｂａｓｅ ｐｏｓｔ ｇｒｏｕｔｉｎｇ ｗａｓ ｄｅｄｕｃｅｄ．Ｉｔ ｉｓ ｓｈｏｗｎ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｌｉｍｂ ｈｅｉｇｈｔ ｏｆ ｇｒｏｕｔ ｉｓ ｍａｉｎｌｙ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｇｒｏｕｔｉｎｇ ｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｔｈｅ ｓｈａｆｔ ｌｅｎｇｔｈ，ｔｈｅ ｓｈａｆｔ ｄｉａｍｅｔｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｍｕｄｃａｋｅ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ．Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｃａｓｅ ｓｔｕｄｙ，ｉｔ ｉｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｉｃｋｅｒ ｍｕｄｃａｋｅ，ｈｉｇｈｅｒ ｇｒｏｕｔｉｎｇ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ａｎｄ ｓｈｏｒｔｅｒ ｓｈａｆｔ ｌｅｎｇｔｈ ｗｏｕｌｄ ｌｅａｄ ｔｏ ｌａｒｇｅｒ ｃｌｉｍｂ ｈｅｉｇｈｔ ａｎｄ ｌａｒｇｅｒ ｒｉｓｋ ｏｆ ｏｖｅｒｆｌｏｗ．Ｔｈｅ ｏｖｅｒｆｌｏｗ ｏｆ ｇｒｏｕｔ ｗｏｕｌｄ ｂｅ ｐｒｅｖｅｎｔｅｄ ｂｙ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｔｈｅ ｇｒｏｕｔｉｎｇ ｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｔｈｅ ｍｕｄｃａｋｅ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ａｎｄ ｄｅｂｒｉｓ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ．Ｔｈｅ ｏｖｅｒｆｌｏｗ ｏｆ ｇｒｏｕｔ ｃａｎ ａｌｓｏ ｂｅ ｐｒｅｖｅｎｔｅｄ ｂｙ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｔｈｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｍｕｄｃａｋｅ．Ｆｏｒ ｔｈｅ ｏｖｅｒｆｌｏｗ ｓｈａｆｔｓ，ｉｎｔｅｒｍｉｓｓｉｏｎ ｇｒｏｕｔｉｎｇ ｗｏｕｌｄ ｂｅ ｅｍｐｌｏｙｅｄ．Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｏｒｄｉｎａｒｙ ｓｈａｆｔｓ，ｔｈｅ ｆｏｒｍｅｒ ｈａｓ ｈｉｇｈｅｒ ｂｅａｒｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ ｔｈａｎ ｔｈｅ ｌａｔｔｅｒ，ｒｅｓｕｌｔｉｎｇ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｇｒｏｕｔ ｕｐｗａｒｄｓ ａｌｏｎｇ ｔｈｅ ｓｈａｆｔ—ｓｏｉｌ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｈａｆｔ ｂａｓｅ ｐｏｓｔ ｇｒｏｕｔｉｎｇ；ｃｌｉｍｂ ｈｅｉｇｈｔ；ｏｖｅｒｒｕｎ；ｓｋｉｎ ｆｒｉｃｔｉｏｎ 桩端后注浆用于钻孔灌注桩，不仅能提高灌注 及既有桩基础的纠偏等 。在桩端后注浆过程中， 桩底高压浆液可能沿着桩土交界面向上爬升，从而 提高了爬升高度以内的桩侧阻力 。若高压浆液爬 升至桩顶，则造成桩顶冒浆。桩顶冒浆表现为桩顶 桩的端承力，还能减小发挥端承力所需的位移 ， 故广泛地应用于高层建筑、桥梁工程、高速铁路、大 型地下基础的抗拔桩、基础托换、既有桩基础的补强 收稿日期：２０１０—０３—３１ 基金项目：国家自然科学基金资助项目（５１０７８３３０） 作者简介：张忠苗（１９６１一），男，教授，博士生导师，主要从事基础工程、地基处理及工程地质研究， （Ｅ－ｍａｉｌ）ｚｊｕｚｚｍ＠１６３．ｃｏｍ。 土木建筑与环境工程 第３２卷 周围向上冒气泡、稀浆或浓浆，严重时呈沸腾状。 《建筑桩基技术规范》（ＪＧＪ ９４—２００８）［６］规定桩端后 ２）浆液的运动粘度为常量，且在扩散过程中流 型不变［ ； 注浆以注浆量作为主控因素，而桩顶冒浆将使设计 注浆量无法达到。关于桩顶冒浆的成因及处理措 施，目前国内外都未见报道，同时桩顶冒浆与桩承载 力的关系也还有待研究。 该文在幂律型浆液平板窄缝流动模型的基础 ３）假设桩侧泥皮厚度均匀不变（对于干作业螺 旋钻孔灌注桩，其泥皮厚度为零，故极少发生冒浆）， 且桩身为光滑圆柱面。此时桩侧裂隙宽度为 ＋Ｕ， 其中 为泥皮厚度，“为桩侧土体及泥皮的压缩量， 如图２所示。 桩径 上，推导出了桩端后注浆时浆液上返高度的计算公 式。在此基础上，对桩顶冒浆的成因及其影响因素 进行分析，并以实际工程为依托，对桩顶冒浆的处理 措施及其效果进行研究。 １桩端后注浆浆液上返高度计算分析 钻孔灌注桩桩土间的泥皮层比桩周土更软 弱 ］，浆液在压力作用下有沿桩侧软弱面向上运动 的趋势，此处软弱面有２个，即桩一泥皮接触面和泥 皮～桩周土接触面。浆液在压力作用下，首先克服 任一软弱面的阻力，顺此软弱面向上爬升，并对泥皮 层和桩侧土体进行挤密，甚至破坏泥皮结构，沿桩侧 形成流动通道，如图１所示。 图１浆液沿桩侧泥皮向上爬升 １．１基本假定 目前对桩端后注浆浆液爬升高度的理论研究还 很少，中国仅有张晓炜等＿８］对其进行过研究，但他们 为了分析方便，将其简化为２个阶段，即假定浆液在 软弱层中的运动是先流动上升，再产生挤压作用。 这与实际情况有所出入，因为浆液流动孔隙的宽度 直接影响到浆液流动的阻力，即影响到浆液的上返 高度。该文从实际情况出发，对浆液沿桩侧薄弱层 的流动做出以下假定： １）浆液为幂律流体，其流动形式为层流，根据 文献［９］，工程上较常用的水灰比为０．５～０．７的水 泥浆为幂律流体，即，（ｒ）一（÷）音； 图２浆液扩散模型 ４）桩端后注浆过程中，浆液沿桩侧的流动实际 上是浆液劈裂破坏桩侧土，浆液沿桩侧软弱层向上 流动，浆液挤压桩侧土体３个状态的耦合。若考虑 时间因素的影响，将使得求解变得极为复杂。因此 文中不考虑时间因素的影响，仅对最终的平衡状态 进行分析。 １．２ 理论分析 １．２．１桩侧土体的位移对于线弹性土层，浆液对 桩侧土的压缩可由柱扩张理论计算得到ＥｌＯ－ｌ１］。 平衡方程： 警＋ ＿０ （１） 几何方程： ￡ 一 ￡ｒ一— ，旬一一 一 （２）Ｌ 弹性本构方程： 『￡ｒ一 １｛ 一 。） ｌ ｅ。一 卜 ，ｑ－ａｏ｝ 式中： 为泊松比；Ｍ为 。 边界条件如下： 第５期 张忠苗，等：桩端后注浆上返高度及桩顶冒浆处理 』【 ｒｌ Ｐ ｉｍａ 一Ｐ。 一（４） 将式（１２）代入式（１１）求得： 一 （ １ Ｊ １ （ｒ 一ｒ ） 式中：Ｐ为浆液的压力；Ｐ。为土体的初始应力，Ｐ。 Ｋ。∑７ｉ 。 联立（１）一（４）式，可以求得弹性状态土体的位 将ｒ和ｒ 分别以式（８）和式（９）代人，求得 一 （ ） ［（ ） 一 － ２－］（１３） 移场： “一 流量ｑ： 譬 （５） ｒ ｑ—ｌ ｔｗｄｙ 式中：“为桩侧土体的侧向位移；ａ为内孔半 径；ｒ为计算点半径；Ｇ为剪切模量，Ｇ一 。 在式（５）中，令ｒ—ｎ一 ＋ ，即可求得桩侧土 体的压缩量，由于 《Ｄ，可近似的令ｒ— Ｄ，此时： （Ｐ—Ｐｏ）Ｄ “一． ＿—■ （６） 式中：Ｄ为桩径。 １．２．２ 浆液流动基本方程 非时变性粘性流体的 本构方程为［１ ： ），一＿厂（ｒ）或者一丁ｄｗ一，（ｒ） （７） ｕｙ 式中：ｙ为剪切速率；ｒ为剪切应力； 为浆液流 速；Ｙ为裂隙边与裂隙中心距离，为１／２裂隙宽度。 由于裂隙宽度的变化不大，可以将每一小高差 段看成平板窄缝，则均匀流动方程： ｒ一Ａｐ—ｙ （８） ‘ Ａｈ ｒ 一 ‘ ２Ａｈ （９） 、 式中：Ａｐ为压力差；Ａｈ为高差； 为泥皮厚度， （ ＋ ）为裂隙宽度；ｒ 为窄缝边缘处剪切应力。 由式（７）和边界条件（ 一 ， 一０）得： ｒ —ｌ 厂（ｒ）ｄｙ （１０） 联立式（８）和式（９）得 ｒ—ｒ ２ｙ或 一 ｒ 代入式（１０）并变换积分变量可得： 一 ㈤出 …） 幂律流体的流变方程： 厂（ｒ）一（÷）音 （１２） 式中：ｋ为稠度系数。 流速 ： ６ｊ。 ｄｙ－２ ｊ。 ｄｙ （１４） 式中：６为裂隙的长度，ｂ一，ｆＤ 将式（１３）代入式（１４）求得： ｑ一 ｑ一丽（０ Ｔ （１５） 压力差Ａｐ： 根据式（１５）变形可得： △户一ｃ ” （１６） 若考虑重力的影响，则 △ 一ｃ ” ＋７Ａｈ（１７） 式中：），为水泥浆的重度。 将式（６）代入上式得到： △ 一（ ２ ｋＡｈ 业 ＋７Ａｈ（１８） 边界条件： ｈ一０，Ｐ—Ｐ （１９） １．２．３ 浆液上返高度及桩顶冒浆条件 根据工程 断裂力学，仅当压力大于起裂压力时，裂缝才会扩 张，而由于桩侧泥皮土（桩土交界面）的粘聚力极小 （仅为几千帕到十几千帕）ｌ＿７］，所以只要高度＾处的 浆液压力大于土体的水平向静止土压力Ｐ。（ ），裂 隙就能继续扩张，且当浆液压力等于土体的水平向 静止土压力时，即当Ｐ（ ）一Ｐ。（ ）时，裂隙扩展到 最高处，此时的高度ｈ即为浆液的上返高度 … △户一（ ２＇￣＋１ ｋＡｈ ＋ ㈣（２Ｏ） ｐ（ｏ）一Ｐ Ｐ（ｈ…）一Ｐｏ（矗…） 对式（２０）进行叠代求解可得浆液上返高度，若 浆液上返高度大于桩长，则发生桩顶冒浆。 ４ 土木建筑与环境工程 第３２卷 ２浆液上返高度的计算分析 ２．１计算参数的选取 为了分析各因素对桩顶冒浆的影响，利用 Ｍａｔｌａｂ对式（２０）进行计算分析，并讨论各因素对浆 液上返高度的影响。假设土体为单层均质土，泊松 比 一０．３５，土体重度７＝＝＝２７ ｋＮ／ｍ。，水泥浆重度 ｙ 一１７ ｋＮ／ｍ。，静止土压力系数Ｋ。及土体变形模 量Ｅ Ｌｌ 的取值如表１所示。 表１静止土压力系数Ｋ。及土体变形模量Ｅ 注：这里考虑的是注浆过程中的桩侧土体的变形，由于变形时间 较短，变形模量取值较大，且通过此变形模量计算的桩侧浆脉厚度与 现场观测厚度相符。 ２．２桩底浆液压力对上返高度的影响 当桩长Ｈ一４０ ｍ，桩径Ｄ一１ ｍ，注浆速率 ｑ一０．１ Ｌ／ｓ（这里的注浆速度并非实际注浆速率， 而是仅仅考虑沿桩侧泥皮上返的那部分浆液），泥皮 厚度 一１ ｃｍ，稠度系数ｋ一１ ｋＰａ・Ｓ，流变参数：ｒ／ 一０．１时，不同桩底浆液压力Ｐ。下浆液上返高度 ｈ…的值如图３。 图３注浆压力对上返高度的影响 从图３中可以看出，随着桩底浆液压力的增大， 浆液上返高度迅速增大，即越容易发生桩顶冒浆。 ２．３桩长（埋深）对上返高度的影响 在桩径Ｄ—ｌ ｒｎ，桩底浆液压力Ｐ 一２ ＭＰａ， 注浆速率ｑ一０．１ Ｌ／ｓ，泥皮厚度 一１ ｃｍ，稠度系 数ｋ一１ ｋＰａ・Ｓ，流变参数ｎ一０．１的情况下，不同 桩长Ｈ下浆液上返高度 的值如图４。 从图４中可以看出，桩埋深（桩长）的越深，桩底 注浆的上返高度越小，即越不容易发生冒浆 ２．４桩径对上返高度的影响 当桩底浆液压力Ｐ 一２ ＭＰａ，桩长Ｈ一４０ １Ｔｔ， 图４桩埋深对上返高度的影响 注浆速率ｑ一０．１ Ｌ／ｓ，泥皮厚度 一１ ｃｍ，稠度系 数ｋ一１ ｋＰａ・Ｓ，流变参数 ＝０．１时，桩径Ｄ对上 返高度ｈ…的影响如图５。 圈５桩径对上返高度的影响 从图５中可以看出，随着桩径的增大，桩端后注 浆上返高度也相应增大，但增大幅度很小，这说明桩 径变化对上返高度的也略有影响。 ２．５ 泥皮厚度对上返高度的影响 当桩底浆液压力Ｐ 一２ ＭＰａ，桩长Ｈ一４Ｏ ｍ， 桩径Ｄ一１ ｍ，注浆速率ｑ一０．１ Ｌ／ｓ，稠度系数ｋ 一１ ｋＰａ・Ｓ，流变参数 一０．１时，桩侧泥皮厚度对 上返高度的影响见图６。 图６泥皮厚度对上返高度的影响 从图６中可以看出，随着泥皮土厚度的增加，桩 底注浆的上返高度迅速增加，即桩侧泥皮越厚，越容 易发生桩顶冒浆。 总的来说，桩底浆液压力越大、桩侧泥皮越厚、 第５期 张忠苗，等：桩端后注浆上返高度及桩顸冒浆处理 ３．１工程概况及试桩概况 桩长越短，越容易发生桩顶冒浆。在实际施工中，桩 侧泥皮的强度也对桩顶冒浆有一定影响，桩侧泥皮 强度越低，则浆液越容易沿桩侧泥皮向上爬升。 杭州市奥体博览中心项目一标段——主体育场 位于钱塘江南岸庆春路过江隧道南侧，西北方紧邻 钱塘江，东南方为七甲河。场地土性质较差，其场地 土层情况如表２所示。 ３桩顶冒浆工程实例 表２地基土物理力学性质指标 试桩采用泥浆护壁钻孔灌注桩，其中桩径７００ ｍｍ的１８根，桩端进入持力层６—２卵石层，施工桩长 约４Ｏ ｍ；桩径８００ ｍｍ的４０根，桩端进入持力层６—２ 卵石层，施工桩长约４０ ｍ；桩径１ ０００ ｍｍ的８根， 桩质量。桩底后注浆于成桩７ ｄ后进行，桩径７００ ｍｍ的桩，设计注浆量为的２．５ ｔ，桩径８００ ｍｍ桩为 ３．０ ｔ，桩径１ ０００ ｍｍ的桩为４．０ ｔ，采用水灰比为 ０．５的纯水泥浆。 桩端进入持力层６—３卵石层，施工桩长约４８ ｍ。采 用ＧＰ一２５型钻机成孔和大泵量４ＰＮ泵正循环清孔 施工工艺成孔。 ３．２注浆设计参数及注浆过程中冒浆情况 在原定的注浆设计中，成桩７ ｄ后采用清水开 塞，开塞清水量为１００ ｋｇ，紧接着进行桩端后注浆。 前１３根桩仅有７根桩达到设计注浆量，其余６根桩 均因桩顶冒浆而无法达到设计注浆量，详见表３。 由于主体育场荷载大，对差异沉降敏感，考虑到 桩底沉渣的影响，必须对桩底进行后注浆，以确保成 其中部分桩注浆压力及注浆量随时间变化曲线如图 ７—１０所示。 表３试桩注浆记录 ６ 土木建筑与环境工程 第３２卷 图７试桩ｓ５注浆压力和注浆量随时间变化曲线 图９试桩ｓ９注浆压力和注浆■随时间变化曲线 誉 划 醐 图８试桩Ｓ７注浆压力和注浆量随时间变化曲线 图１０试桩Ｓ１２注浆压力和注浆量随时间变化曲线 比较非冒浆桩（图１０）和冒浆桩（图７—９）的注 浆压力随时间变化曲线，可以发现桩顶冒浆发生时， 注浆压力显著下降并维持在较低值（１ ＭＰａ以下）。 这是由于高压浆液在打开桩侧通道后，沿着桩土交 界面向上爬升，在桩侧通道较薄弱的情况下，浆液沿 桩土交界面流动所需压力小于浆液在桩底流动所需 压力。正常的桩端后注浆，其压力将波动上涨（图 １０）。 塌孔，如图１１所示，为了防止塌孔，将泥浆比重提高 至１．３５。塌孔和较浓的泥浆造成了较厚的桩侧泥 皮及桩底沉渣。现场部分桩的开挖发现，冒浆桩桩 侧泥皮厚度高达５～１０ ｃｍ。桩侧泥皮越厚，浆液上 返高度约高，越容易发生桩顶冒浆。 ２）试桩龄期短。大部分试桩于成桩７ ｄ后就进 行桩端后注浆，此时桩侧泥皮强度还比较低，高压浆 液容易打开桩侧流动通道。 ３．３桩顶冒浆原因分析 ３）持力层可注性差。持力层中细颗粒含量较 高，如表４所示。若开塞清水量不足，细颗粒将堵塞 浆液在桩底的流动通道，并导致较高的注浆压力。 而浆液压力越大，浆液上返高度越高，越容易发生桩 顶冒浆。 根据对现场施工情况、工程地质条件进行考察 研究，现将桩顶冒浆原因分析总结如下： １）桩侧泥皮厚。试桩采用泥浆护壁成孔，而７ ～１５ ｍ深度处为砂质粉土层，该层土在施工中容易 第５期 ３ｏｏ ０ ｒ・－…张忠苗，等：桩端后注浆上返高度及桩顶冒浆处理 ５ｏ０ Ｉ— ７ 的塌孔，造成桩底沉渣较厚。无法清理掉的桩底沉 ｕｖ Ｉ ２ ２ ３ ３ ４ Ｉ ｌ Ｉ ｌ５ ｆ＿ － 渣在注浆时被水泥浆冲开并带人孔隙中，可能堵塞 ５ 上ｆ ＿ ０ ｝ 一 一０ ＿ 一 一５ ．．一． ＿ ０ － ． － ＿＿ｌ－－ 桩底浆液的流动通道，并导致较高的注浆压力。 ３．４桩顶冒浆处理措施 ｌ０ ．．一．１．一 一 一 ．．● 一 一●．． 一 ． 一●： 一 ．．●．一 －＝ 根据上述分析可知，注浆压力越大、桩侧泥皮及 桩底沉渣越厚、桩侧泥皮强度越低，越容易发生桩顶 冒浆。故针对该工程实际情况，采取３个方面的措 施来防止冒浆的发生： 一 一一 一 １）降低注浆压力。注浆压力与注浆节奏、持力 层的含泥量及持力层可注性等因素相关。为此可以 通过放慢注浆节奏、提高持力层的可注性２方面降 低注浆压力。采用问歇注浆放慢注浆节奏，每注 Ｉ Ｉ５００ ｋｇ水泥，间歇２０ ｒａｉｎ，使桩底注浆引起的应力 消散。同时将开塞时注入清水量提高至６００ ｋｇ，利 用清水打通桩底通道，并防止桩底沉渣堵塞桩底通 道，从而提高桩底持力层的可注性。 图ｌｌ试桩Ｓ９（桩径７００ ｍｍ）孔径检测曲线 ４）桩底沉渣厚。７～１５ ｍ深度处的砂质粉土层 表４持力层颗粒级配 ０ ｍ 卵石 卵石 ５．０ ４．７ ２）减小桩侧泥皮及桩底沉渣厚度。选用优质粘 土造浆，保证孔壁的质量。并采用换浆清孔法，进行 ３．５桩顶冒浆对桩承载性状的影响 ３．５．１ 桩顶冒浆对桩极限承载力的影响 通过在 ２次清孔：第１次清孔以孔口返浆相对密度在１．２ 以内及孔底沉渣厚度小于１００ ｒａｍ为控制标准；第２ 次清孔在吊放钢筋笼及安装灌注混凝土导管之后， 以复测沉渣厚度小于１００ ｍｍ为控制标准。清孔完 桩身埋设钢筋应力计，并对注浆桩进行静载试验，对 桩顶冒浆对桩承载性状的影响进行研究。３根７００ 桩径的后注浆桩的荷载沉降曲线如图１２—１３所示。 荷载Ｑ／ｋＮ ０ ２ ０００ ４０００ ６０００ ８０００ １００００ 毕，立即灌注混凝土。 ３）提高泥皮强度。除了选用优质粘土造浆护壁 以外，还可在第２次清孔的换浆阶段，加入５ 的水 泥进行循环，以提高泥皮强度。同时，待试桩浇注后 １５ ｄ再进行注浆，使桩侧泥皮达到一定强度。 对于发生桩顶冒浆的试桩，参照《建筑桩基技术 规范》（ＪＧＪ ９４－２００８），停止注浆４ ｈ后，打开另一根 注浆管，并采用间歇注浆，间歇时间为２０ ｍｉｎ，使其 达到设计注浆量。 采用了以上措施对已发生冒浆的６根试桩进行 图１２试桩静载试验Ｑ－ｓ。曲线 从图１３中可以看出，发生桩顶冒浆并通过复注 复注，其中４根达到设计注浆量，详见表３。对已打 好但未注浆的５３根试桩，于成桩１５ ｄ后进行注浆， 采用间歇注浆及提高开塞清水量的措施，大大降低 达到设计注浆量的桩，其承载力略高于不发生桩顶 冒浆的桩。 ３．５．２ 桩顶冒浆对桩侧摩阻力的影响 桩侧平均 了桩顶冒浆的概率，５３根试桩仅有１４根发生冒浆， 且复注后，仅有一根未能达到设计注浆量。可见，以 上措施切实可行。 摩阻力沿桩身分布曲线如图１４所示。 从图１４中可以看出，发生桩顶冒浆的桩，其桩 侧摩阻力略高于不发生桩顶冒浆的桩。这是由于沿 ８ 土木建筑与环境工程 第３２卷 桩侧泥皮上返的浆液，通过劈裂、置换桩侧泥皮，使 ［２］ＳＩＬＷＩＮＳＫＩ ｚ Ｊ，ＦＬＥＭＩＮＧ Ｗ Ｇ Ｋ．Ｔｈｅ ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ ａｎｄ 桩侧摩阻力略为提高。 荷载Ｑ，ｌ【Ｎ ０ ２０００ ４０００ ６０００ ８（）ｏ０ １００００ ０ １０ 昌 ｛ 羹 ｏ 图１３试桩静载试验 乩曲线 桩侧平均摩阻力／ｋＰａ ０ ３０ ０ ９０ ｌ２Ｏ １５０ １８０ ０ ５ ｌ０ ｌ５ ２０ ２５ ３０ ３５ ４０ 图１４极限荷载下注浆桩桩侧平均摩阻力沿桩身分布曲线 ４ 结论 １）在幂律型浆液平板窄缝流动模型的基础上， 推导出了桩端后注浆时浆液上返高度的计算公式。 ２）理论分析表明，桩底浆液压力越大、桩侧泥 皮越厚、桩长越短，则浆液上返高度越大，也越容易 发生桩顶冒浆。 ３）工程实例研究表明，桩侧泥皮厚、试桩龄期 短、持力层可注性差、桩底沉渣厚为桩顶冒浆的主要 原因。 ４）桩顶冒浆可以通过降低注浆压力、减小桩侧 泥皮及桩底沉渣厚度、提高泥皮强度３方面加以预 防。对于发生桩顶冒浆的试桩，可采用间歇注浆，使 其达到设计注浆量。 ５）发生桩顶冒浆并通过复注达到设计注浆量 的桩，其极限承载力略高于不发生桩顶冒浆的桩。 这是由于沿桩侧泥皮上返的浆液，通过劈裂、置换桩 侧泥皮，使桩侧摩阻力略为提高。 参考文献： ［１］ＳＴＯＣＫＥＲ Ｍ Ｆ．Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｐｏｓｔ ｇｒｏｕｔｉｎｇ ｏｎ ｔｈｅ ｔｏａｄ ｂｅａｒｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ｂｏｒｅｄ ｐｉｌｅｓ［ｃ］／／Ｐｒ０ｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ８ｔｈ Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｓｏｉｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ 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