钻孔灌注桩后注浆施工技术探析

周全　贺宾宾

摘 要 文章分析了钻孔灌注桩后注浆技术的运用，对使用的地址和加固原理做了介绍，论述了注浆参数等的设定，探讨了后注浆技术的流程和施工要点，并提出了施工当中出现的问题以及做出了相应的解决办法。

关键词 钻孔灌注桩 后注浆技术 施工工艺

中图分类号：TU74 文献标识码：A

钻孔灌注桩是按成桩方法分类而定义的一种桩型。钻孔灌注桩以其低噪声、对周围环境影响较小、无挤土效应等特点，在高速公路桩基础施工中被广泛应用。但其在施工中形成孔底沉渣不易清除而影响桩端阻力发挥及侧壁因泥浆护壁形成泥皮而影响桩侧阻力发挥。近年来，针对这一问题，不少工程采用了后注浆技术，即成桩时在桩底或桩侧预置注浆管路和注浆装置，待桩身达到一定强度后， 通过注浆管路，利用高压注浆泵压注以水泥为主剂的浆液，对孔底沉渣和桩侧泥皮进行固化，从而消除传统施工工艺固有缺陷， 达到提高桩的承载力、减少沉降量的一种科学、先进的技术方法。钻孔灌注桩后注浆技术包括两个施工过程：

1 加固机理

1.1 化学作用

当浆液与土体充分接触后，水泥成分中的硅酸盐吸收周围土体中的水分，发生水化学反应，使得土体的含水量降低，土颗粒间的粘聚力提高，从而提高土体的抗剪强度。另一方面，由于水泥带入的钙离子置换土体中的钾离子和钠离子，将原土体矿物成分中的可溶、易溶盐转化为难溶盐，使土颗粒更好的胶结在一起，增加了连结强度，达到加固土体的目的。

1.2 物理作用

物理作用主要为填充和挤密，而在不同的土性和浆液扩散方式下，作用情况又有所不同。在渗透性较好的砂、砾、卵石中，注入浆液的扩散以渗透为主，在较低的注浆压力下，注入浆液在不破坏土体结构的情况下，渗入到土体的孔隙中，排出并取代孔隙中的空气和水，使土体得以加固。

在渗透性较差的粘性土中，注入浆液的扩散方式和土体加固方式随注浆压力的不同产生明显的差异： 注入浆液在较低的注浆压力下，扩散形式以压密为主，注入的浆液很少向土体渗透，取而代之的是压缩周围土体，将注浆处的土体挤走，形成置换，同时使周围的土体产生压密加固土体，此种情况在软粘土中较为常见；当注浆压力提升，超过目标土体强度时，注浆压力使土体结构破坏，浆液在周围土体中形成劈裂缝，并充填劈裂缝，产生网状浆脉，其凝固后起到骨架作用，与脉体间的土体共同作用，达到提高土体强度的作用。

2 注浆参数的设定

注浆参数主要包括注浆水灰比、注浆量以及闭盘压力。由于地质条件的不同， 不同工程应采用不同的参数。在工程桩施工前，应先设定参数，然后根据设定的参数进行试桩施工，试桩完成后达到设计强度，进行桩的静载试验，最终确定试验参数。（1）水灰比。水灰比一般不宜过大和过小，过大会造成注浆困难，过小会使水泥浆在压力作用下形成离析，一般采用0.15～0.17。（2）注浆量。注浆量是指单桩注浆的水泥用量，它与碎石层的碎石含量及桩间距有关，取决于碎石层的孔隙率，在碎石层碎石含量为50%～70%，桩间距为4 m～5 m 的条件下，注浆量一般为115t～210t。它是控制后注浆施工是否完成的主要参数。（3）闭盘压力。根据事先设定的注浆量来控制， 但同时也要控制注浆的压力值。在达不到预先设定的注浆量但达到一定的压力时就要停止注浆， 注浆的压力过大， 一方面会造成水泥浆的离析，堵塞管道， 另一方面， 压力过大可能扰动碎石层， 也有可能使得桩体上浮。一般闭盘的最大压力应该控制在18MPa。

3 后注浆施工工艺

（1）施工工艺流程。灌注桩成孔→钢筋笼制作→注浆管制作→灌注桩清孔→ 注浆管绑扎→下钢筋笼→灌注桩混凝土→后注浆施工。

（2）施工要点。a. 注浆管的制作。在制作钢筋笼的同时制作注浆管。注浆管采用直径为25 mm 的黑铁管制作，接头采用丝扣连接，两端采用丝堵封严。注浆管长度比钢筋笼长度多出55cm，在桩底部长出钢筋笼5cm，上部高出桩顶混凝土面50cm 但不得露出地面，以便于保护。注浆管在最下部20cm制作成注浆喷头， 在该部分采用钻头均匀钻出4 排（每排4个）、间距3cm、直径3mm的注浆孔作为注浆喷头；用图钉将注浆孔堵严，外面套上同直径的自行车内胎并在两端用胶带封严，这样注浆喷头就成了一个简易的单向装置，当注浆时注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注入碎石层中，而混凝土灌注时该装置又保证混凝土浆不会将注浆管堵塞。b. 注浆管的布置。将两根注浆管对称绑在钢筋笼外侧。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注浆管的保护， 钢筋笼不得扭曲， 以免造成注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，以免车胎破裂造成注浆孔的堵塞。按照规范要求灌注混凝土。

（3）注浆桩位的选择。桩侧后注浆则破坏和消除泥皮，充填桩侧的间隙，提高桩侧与周围土体间的粘结力，当浆液压力很大时，浆液可渗透到土体中，与桩侧土体结合，相当于增大了桩径，从而达到提高桩侧承载力的目的。桩侧后注浆和桩端桩侧联合注浆则同时发挥桩端后注浆和桩侧后注浆的作用，更有利于承载力的提高。

由此可见，后注浆技术通过注浆改善桩端土体、孔底沉渣、桩侧土体、泥皮的性状使得桩的承载能力得以增强，增强情况跟目标土体的土质、浆液扩散方式和注浆部位等条件相关。

根据工程实践， 在碎石层中， 水泥浆在工作压力作用下影响面积较大。为防止注浆时水泥浆液从邻近薄弱地点冒出， 注浆的桩应在混凝土灌注完成3d～7d 后， 并且在该桩周围至少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）注浆施工顺序。注浆时最好采用整个承台群桩一次性注浆，注浆先施工周圈桩位再施工中间桩； 注浆时采用两根桩循环注浆，即先注第1 根桩的A 管， 注浆量约占总量的70% （111t～114t水泥），注完后再注另1 根桩的A 管， 然后依次为第1 根桩的B管和第2根桩的B管，这样就能保证同一根桩的两根管注浆时间间隔在30 min～60 min 以上，给水泥浆一个在碎石层中扩散的时间。注浆时应做好施工记录，记录的内容应包括施工时间、注浆开始及结束时间、注浆数量以及出现的异常情况和处理的措施等。

4 注浆施工中出现的问题和相应措施

（1）喷头打不开。压力达到10MPa以上仍然打不开注浆喷头，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注浆数量。

（2）冒浆。注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，可以停止注浆；若从本桩侧壁冒浆，注浆量也满足或接近了设计要求，可以停止注浆；若从本桩侧壁冒浆且注浆量较少，可将该注浆管用清水或压力水冲洗干净，等到第2天原来注入的水泥浆液终凝固化、堵塞冒浆的毛细孔道时再重新注浆。

（3）单桩注浆量不足。注浆时最好采用整个承台群桩一次性注浆，注浆时先施工周圈桩形成一个封闭圈，再施工中间，保证中间桩位的注浆质量，若出现个别桩注浆量达不到设计要求，可视情况加大邻近桩的注浆量作为补充。

5 注浆注意事项

（1）注浆过程中出现注浆压力突然下降或注浆量突然增大时，应立即检查原因，如有浆液跑、冒现象应立即停止注浆，并采取封堵、减小注浆压力、加大浆液浓度等措施，或采用间歇注浆的方法。（2）注浆顺序采用先桩侧注浆、后桩端注浆，先群桩外侧注浆，后群桩内部注浆的方式。（3）注浆结束后，注浆管端部应采取封堵闭浆，以免出现冒浆现象，影响注浆效果。

6 结语

后注浆技术可以成功地克服钻孔灌注桩的沉渣问题和泥皮问题。它不但可以提高桩的承载力而且可以减少桩的沉降，后注浆技术在钻孔灌注桩工程中得到广泛应用。注浆处理后的单桩竖向极限承载力取值要综合考虑不同桩土体系的承载力计算值和按照桩身抗压强度的承载力计算值，留有足够的安全储备，从而保证工程的长久安全。