钻孔灌注桩施工

钻孔灌注桩施工

内容摘要：

本文结合北京机场改扩建工程北区滑行道桥工程后压浆钻孔灌注桩的施工，着重介绍后压浆钻孔灌注桩的作用机理、施工工艺和过程技术质量控制，希望能给大家提供借鉴和参考。

钻孔灌注桩是目前应用较为普遍的基础结构，灌注桩基础已经日益成为软土地基上工业建筑、高层楼宇、桥梁码头、重型储仓等工程常用的一种深基础形式。随着现代建筑技术的飞速发展，对桩基础承载能力和抗变形的要求越来越高，传统钻孔灌注桩难以彻底解决桩周泥皮和沉渣之顽症，其优点得不到充分发挥。钻孔灌注桩“后压浆技术”能更大限度地节约桩基成本，缩短施工工期，有效地增强质量稳定性和提高单桩承载力。由于钻孔灌注桩后压浆可大幅度地提高单桩承载力，因而设计上可以通过减少布桩，缩小桩长或桩径来达到节约投资的目的。根据工程实际情况表明，在不增加桩长和桩径的条件下，后压浆不仅在技术上是可靠的，而且在提高单桩承载力、减少工程沉降量、降低桩基工程造价等方面都具有深远的意义。

关键词：

钻孔灌注桩 桩底压浆 桩侧压浆机理后压浆

1．工程概况

北京机场改扩建工程北区滑行道桥工程采用后压浆钻孔灌注桩基础，灌注桩54根，Φ1200mm，桩长40m；后压浆桩采用粉砂层作为持力层，单桩极限承载力标准值为4600KN，桩身混凝土强度等级为C30。本工程设计要求只对桩底进行后压浆处理，设计预估主桥沉降量约50mm。

2．钻孔灌注桩后压浆施工技术

所谓后压浆，就是在钻孔灌注桩成桩5-7天后，采用高压注浆泵通过预埋于桩底或桩侧的压浆导管（导管底部设置多孔管阀，导管向上延伸到桩顶或地面）向桩底或桩侧高压注入水泥浆液，通过浆液的劈裂、填充、压密、固结等作用，塞实桩底的松软地，达到固结底泥

和挤压土层的目的；同时浆液沿桩侧向上返浆扩散，加强土层与桩体的侧摩阻力，在软土地基条件下，可改善钻孔灌注桩成桩工艺，提高单桩承载力、减少工程沉降量。钻孔灌注桩后压浆施工技术主要有桩底后压浆、桩侧后压浆、复式压浆（桩底和桩侧同时后压浆）三类。

其主要作用机理如下：

（1）高压注入的水泥浆液在桩周土中渗透至一定程度后，剩余浆液沿桩周孔壁上返，从而弥补、填充成桩中留下的缺陷，以提高桩身质量。

（2）后压浆液可改善和根除循环介质（泥浆）形成的桩与桩周土间的泥皮和孔底沉渣，密实周围土体，恢复被扰动和软化的松散土体强度和内聚力，这是后压浆技术提高钻孔灌注桩效能的最主要机理。因后压浆液可使浆液填充土颗粒间孔隙，从而改变桩间土的孔隙度和饱满度，增强土的物理性能，且浆液的渗入可使土颗粒间的胶结力明显增强，加强了土体的颗粒骨架，使土体具备更坚实的结构。并且桩端可形成一定的扩大头，改善桩的工作状态提

高灌注桩的承载力，降低沉降量。

（3）后压浆技术除可提高灌注桩的承载力、降低工程沉降量以外，在普通钻孔灌注桩试桩结果达不到要求时，后压浆可作为一项行之有效的补救措施，即可在成桩侧打入压浆管进行压浆，以提高单桩承载力。当钻孔灌注桩出现断桩时，通过后压浆，水泥浆液可渗入断桩裂隙内而封闭裂隙，保证桩的受力筋不受地下水的腐蚀而提高桩的使用寿命。

3．后压浆提高单桩承载力的机理分析

3．1后压浆提高桩端承载力的机理分析

普通灌注桩一般采用二次清孔工艺，由于施工时采用泥浆作为冲洗介质，同时在灌注混凝土与二次清孔之间肯定有时间间隔，故或多或少存在孔底沉渣。孔底沉渣是影响灌注桩尤其是桩端承载力的重要因素之一。在首灌混凝土时，由于导管长而细，落差大，首灌混凝土因离析在桩底处产生“虚尖”，桩端混凝土强度低，也影响桩端承载力。因此，在桩端高压注浆时，浆液渗透到疏松桩端“虚尖”及沉渣中，结合形成强度高的混凝土，随着注浆量的增加，水泥浆液不断向受泥浆浸泡而松软的桩端持力层中渗透，在桩端形成“梨形体”扩大端，增加了桩端的承压面积，相当于对钻孔桩进行扩底。当“梨形体”不断增大时，渗透能力受到周围致密土层的限制，使压力不断升高，对桩端土层进行挤压、密实、充填、固结，提高了桩端土体承载力，从而提高了桩端承载力。

3．2桩侧压浆提高单桩承载力机理分析

由于钻孔灌注桩大多在疏松土层中钻进，孔壁完整性差，同时泥浆护壁过程中，泥浆颗

粒吸附于孔壁形成泥皮，阻碍桩身混凝土与桩周土间粘聚力的发挥，相当于在桩侧涂抹一层润滑剂，大大降低了桩侧摩阻力的发挥。对于水敏性地层，因长期浸泡而松软，也降低了桩周土体的摩阻力。其次，桩身混凝土固结后也会发生体积收缩，使桩身混凝土与孔壁间产生间隙，减小桩周摩阻力，降低单桩承载力。

当水泥浆沿桩壁向上及向下渗透时，渗透长度不断增加，桩侧压浆可以破坏泥皮，充填桩侧混凝土与周围土体间隙，提高粘结力；当浆液体压力大于桩周土体孔隙水压力时，浆液

则横向向桩周土体中渗透，一方面可以挤压密实由成孔时受泥浆浸泡而松软的桩壁上，提高了桩侧土体强度，改善土的物理力学性能；另一方面浆液渗透到桩侧土体中与桩侧土体相结合，相当增加了桩径，从而提高了单桩承载力。

4．钻孔灌注桩后压浆施工工艺

4．1工艺流程

准备工作→按设计水灰比拌制水泥浆液→水泥浆经过滤至储浆桶（不断搅拌）→注浆泵、加筋软管与桩身压浆管连接→打开排气阀并开泵放气→关闭排气阀先试压清水，待注浆管道通畅后再压注水泥浆液→桩检测

4．2注浆设备及注浆管的安装

（1）高压注浆系统由浆液搅拌器、带滤网的贮浆斗、高压注浆泵、压力表、高压胶管、预埋在桩中的注浆导管和单向阀等组成。

（2）高压注浆泵系统的选型：

高压注浆泵是实施后压浆的主要设备，高压注浆泵一般采用额定压力6～12MPa ，额定流量30～100L/min 的注浆泵；高压注浆泵的压力表量程为额定泵压1.5～2.0倍。考虑到压浆过程中流量和压力调整的方便，本工程选用了2TGZ-120/105型高压注浆泵，该泵的浆量和压力根据实际需要可随意变档调速，可吸取浓度较大的水泥浆、化学浆液、泥浆、油、水等介质的单液浆或双液浆，吸浆量和喷浆量可大可小。2TGZ 型高压注浆泵的技术参数见下表。

2TGZ 型注浆泵技术参数表