分析灌注钻孔灌注桩后压浆施工技术

【摘要】灌注桩后压浆，是一项基础的建筑施工技术，通常是指钻孔灌注桩在成桩后用高压压浆泵将具有一定压力的水泥浆液，通过先前安装在桩底或者桩侧的压浆管路压入桩端和桩侧土层里，达到增强桩端土及桩侧土的强度、提高承载力、减少沉降量的一项技术措施。
【关键词】灌注桩压浆技术
1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。为了克服原有工艺的缺陷，通过多年的现场实践，我国工程人员研究出了实用性强的钻孔灌注桩后压浆的施工方法，在充分掌握现场试验数据情况下可缩短桩长、减少桩数或桩径，这样可节约成本、缩短工期。
2后压浆作用机理
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。

2.1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。压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。

2.2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。
3后压浆种类和适用范围

3.1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。

3.2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。
4后压浆施工工艺

4.1施工工艺流程

施工流程图见图4-1桩端后压浆施工工艺流程图。
图4-1桩端后压浆施工工艺流程图

4.2施工要点

4.

2.1压浆管的制作

为了确保压浆管路系统的有效性，压浆系统选用两套端部正交的“U”型管，输浆管一段采用螺纹丝扣连接，另一端为焊接，方便施工，提高管路连接效率。“U”型管端部长1m，“U”型管上均匀开8mm压浆孔，呈梅花状布置，具体见图4-2压浆管管路设置示意图。压浆管路对称地绑扎在钢筋笼的内侧，以超出钢筋笼底部200～300mm（钢筋不伸到端部的和导向钢筋等长）为宜，随钢筋笼一同沉放到位。
图4-2压浆管管路设置示意图
4.

2.2压浆管的保护

管路连接时，螺纹处应缠上止水胶带，并牢固拧紧密封。压浆管端部采用蛇皮袋包裹，外部再用胶带密封。压浆管的进出浆管口用螺丝口封头封堵，内衬密封带，确保水密性。
另外，在钢筋笼下沉到位后，为防止混凝土将压浆管封住，在混凝土浇筑之前先投放150～200mm厚的石子将压浆管覆盖，然后浇筑混凝土。压浆后浆液和碎石混合，形成低强度的混凝土，不降低桩端土体的承载力。
4.

2.3压浆管的通水

为了防止在混凝土在浇筑过程中把压浆头堵住，确保压浆作业成功，在灌注桩混凝土浇筑24小时后用压力清水清洗压浆管道及压浆头，水压力上限选择为浆压的1/3～1/4，具体清洗方法如下：
将“U”管顶部两端的螺丝口封头去除，从一端注水，如果另一端出水，确认管路畅通；
然后将另一端封住，向压浆管中灌注压力水，待压力上升到一定数值时，压力突然明显减小，说明压浆孔包裹材料破

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坏，具备压浆条件；
按照同样方法实施另一根“U”管的通水作业。
4.

2.4压浆施工作业

钻孔灌注桩后压浆一般在成桩10后天进行，根据设计图纸确定每根桩的压浆量，采用浆压和浆量双控为标准。压浆分两个阶段进行，第一阶段压浆量按60%的浆量实施，并以压浆量控制为主，第二阶段压浆量按40%的浆量实施，并以压力控制为主，其时间间隔控制在1小时内，并做好压浆记录。
桩端压浆水泥用量按照设计图纸要求，水泥用量平分后分别从2道压浆管进行压浆。浆液选用新鲜普通硅酸盐水泥拌制而成，并采用密目纱网进行过滤。第一阶段水泥浆的水灰比选大值，即按先稀后浓的原则配置浆液。
4.

2.5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。
4.

2.6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。