钻孔灌注桩后压浆施工工艺[1]

钻孔灌注桩后压浆施工工艺

文刘二平前言

钻孔灌注桩具有承载力能力高，施工方便，工期短，造价低，所需设备少等优点，在桥梁结构、房屋建筑、水利水电工程等结构基础工程中应用广泛。但钻孔灌注桩由于孔底沉渣和桩周泥皮的存在，以及地层土壤中存在着孔隙和土壤的压缩性，使得其实际承载力与设计值相比偏低。对于对基础承载力和沉降控制要求高的情况，只有把钻孔灌注桩的桩长、直径加大，才能达到目的，由此而来的是桩身混凝土体积将大大增加，十分不经济。如何有效地提高单桩承载力、缩短施工工期、减少支出、控制沉降，成为工程人员关注的热点。工程实践证明，钻孔灌注桩后压浆技术很好的解决了上述问题。下面对钻孔灌注桩后压浆技术进行简单分析。

后压浆机理

钻孔灌注桩后压浆是指成桩时在桩底和桩侧预埋压浆管和压浆装置，待钻孔灌注桩成桩并达到一定强度后，利用压浆装置，将具有固化能力的浆液（如纯水泥浆、水泥砂浆、掺加外加剂的水泥浆等），压入桩端和柱侧。这些浆液经过渗透、填充、置换、劈裂、压密及固结等物理或化学形式单独或共同作用，改变了桩端及其附近桩侧土体的物理力学性，清除了桩底沉渣和桩周泥皮对桩的不利影响，改善了桩—土界面条件，使桩的承载力和桩侧阻力得到不同程度的提高，桩的沉降得以减小，桩的承载性能得到改善，从而达到提高桩基承载力，减少沉降，节约造价的目的。下面通过两个方面来说明后压浆作用机理。

后压浆物理力学机理

后压浆物理力学机理一般可归纳为如下四方面：

●渗透固结效应。指浆液可以渗透到桩端土体的一定范围内，形成结石体，一定程度上增加桩端的承载面积和桩基的有效桩长。

●挤密充填效应。指通过提高持力层的强度来提高桩端阻力。桩端后压浆可以压密桩端周围存在的松散虚土。浆液在桩端胶结形成扩大的桩端固结体，上窜过程中挤压桩侧土形成桩侧固结体，从而提高桩端和桩侧的阻力。

●加筋效应。指通过改善桩端以上一定范围内桩土相互作用来提高侧壁摩阻力。注浆压力增大到一定程度会致使桩端土层劈裂。浆液充填裂隙，呈脉状网络分布，对持力层起加筋作用。

●预压效应。指注入浆液可使桩端一定范围内的土层受到预压作用，从而提高基础的整体性，有利于控制基础沉降。

后压浆化学作用机理

后压浆的浆液可以加固土体，产生一定的化学效应，比如化学胶凝作用、充填胶结作用、离子交换作用和固化效应。硅酸盐水泥发生水化反应会减少土层中的含水量，增加土颗粒间的粘结。水化反应生成的各种矿物质填充于土体颗粒间的空隙，改善了土体的物理力学性能。

后压浆种类和适用范围

后压浆种类

按钻孔灌注桩后压浆的位置分类，可分为桩端后压浆、桩侧后压浆和复式后压浆。

●桩端后压浆指仅在桩端压浆，加固桩端沉渣、桩端持力层和桩端以上有限桩长范围内的桩侧土，以大幅提高桩端承载力为主；

●桩侧后压浆指仅在桩侧压浆，以大幅提高桩侧阻力为主；

●复式后压浆指对桩侧、桩端均加固，以提高桩侧阻力、桩端阻力和整桩承载力。

后压浆适用范围

钻孔灌注桩后压浆适用于各种地层土性条件下的泥浆护壁钻挖冲孔灌注桩，也适用于作业钻挖孔灌注桩。对于卵石、砾石、粗粒土等地基上的大直径，超大型桩，效果尤为显著。

后压浆施工工艺

后压浆施工工艺流程后压浆施工工艺流程图见图1。

施工要点

压浆管的制作

在制作钢筋笼的同时制作压浆管。压浆管采用直径为30mm左右的无缝钢管制作，接头采用丝扣连接，两端采用丝堵封严。压浆管长度比钢筋笼长30cm左右，在桩底部长出钢筋笼5cm，上部高出桩顶混凝土面30cm但不得露出地面以便于保护。压浆管在最下部20cm制作成压浆喷头，在该部分采用钻头均匀钻出4排(每排4个)、间距3cm、直径5cm左右的压浆孔作为压浆喷头（或采用压浆阀）；用图钉将压浆孔堵严，外面套上同直径的自行车内胎并在两端用胶带封严，这样压浆喷头就形成了一个简易的单向装置：当注浆时压浆管中压力将车胎迸裂、图钉弹出，水泥浆通过注浆孔和图钉的孔隙压入碎石层中，而混凝土灌注时该装置又保证混凝土浆不会将压浆管堵塞。

压浆管的布置

将两根桩侧压浆管对称绑在钢筋笼外侧，桩底压浆管绑在钢筋笼内侧。成孔后清孔、提钻、下钢筋笼，在钢筋笼吊装安放过程中要注意对压浆管的保护，钢筋笼不得扭曲，以免造成压浆管在丝扣连接处松动，喷头部分应加混凝土垫块保护，不得摩擦孔壁以免车胎破裂造成压浆孔的堵塞。按照规范要求灌注混凝土。

压浆桩位的选择

根据以往工程实践，在碎石层中，水泥浆在工作压力作用下影响面积较大。为防止压浆时水泥浆液从临近薄弱地点冒出，压浆的桩应在混凝土灌注完成3-7d后，并且该桩周围至少8m范围内没有钻机钻孔作业，该范围内的桩混凝土灌注完成也应在3d以上。

压浆施工顾序

压浆时最好采用整个承台群桩一次性压浆，压浆先施工周圈桩位再施工中间桩；压浆过程是：

●裂开橡胶套管。钻孔灌注桩水下混凝土浇筑后24-48h内，用压力水从压浆管中压入，一般在2-5MPa时橡胶管将裂开。当压入水的压力突然下降，表明套管已裂开并释放压力。此时应减小进水压力，以防止高压回流夹带杂质堵塞压浆孔。当管内仍存在压力水时，不能打开闸阀，以防水射出伤人。

●在正式压浆前保持压浆管内注满水。

●当钻孔灌注桩的水下混凝土强度达到要求，开始对每根管道进行压浆，共循环2次。

●当邻近桩位正在钻孔时，不得进行桩端压浆施工以防浆液穿孔。

压浆施工注意事项

压浆时应做好施工记录，记录的内容应包括施工时间、压浆开始及结束时间、压浆数量以及出现的异常情况和处理的措施等。

管道后压浆异常情况处理

●若压浆过程中遇到压浆喷头（或压浆阀）打不开，当压力达到10MPa以上仍然打不开时，说明喷头部位已经损坏，不要强行增加压力，可在另一根管中补足压浆数量。

●出现冒浆。压浆时常会发生水泥浆沿着桩侧或在其他部位冒浆的现象，若水泥浆液是在其他桩或者地面上冒出，说明桩底已经饱和，可以停止压浆；若从本桩侧壁冒浆，压浆量也满足或接近了设计要求，可以停止压浆；若从本桩侧壁冒浆且压浆量较少，可将该压浆管用清水或用压力水冲洗干净，等到第2天原来压入的水泥浆液终凝固化、堵塞冒浆的毛细孔道时再重新压浆。

●单桩压浆量不足。压浆时最好采用整个承台群桩一次性压浆，压浆先施工周圈桩形成一个封闭圈，再施工中间，能保证中间桩位的压浆质量，若出现个别桩压浆量达不到设计要求，可视情况加大临近桩的压浆量作为补充。

结论

灌注桩后压浆后压浆灌注桩具有操作简便，可靠性好，附加费用低，承载力增幅大，不与成桩交叉作业，节约建设资金等优点，在具备条件的工程中推广后压浆施工工艺有着重要的意义和广阔的前景。