钻孔灌注桩后压浆技术的应用

薛 烽 （中国石化江汉油田分公司，湖北 潜江 433124）

0 引 言

钻孔灌注桩后压浆技术是一种地基处理技术,通过应用后压浆技术,钻孔灌注桩的承载力得到提高,沉降量缩小,从而可减少桩径、桩长、桩数、缩短工期、节省投资,具有明显的社会效益和经济效益。本文以盐硝车间桩基工程施工为例，分析总结钻孔灌注桩后压浆技术的技术要点、质量控制难点、关键工序及采取的质量保证措施等，以供借鉴和交流。

1 工程概况

制盐装置中盐硝车间由于体量巨大、结构复杂，是制盐装置工程的控制性建筑，整个建筑物为五层全现浇框架结构，长59m、宽36m、檐高超过30m，且每层平面布置及载荷形式不一。装置内分布有贯穿整栋结构层的大型蒸发器，及不均匀布置的大型循环泵、离心机、干燥床、大型风机等动载荷设备。设计采用桩基础，单桩荷载约2800kN。

该装置区域内勘查深度30m～39m 范围内大多都夹有砾石夹层，砂质充填，厚度10cm～30cm 不等，砾石粒径1cm～3cm，且分布均匀，承载力较高，可作为桩基持力层。

2 主要施工工艺及质量要求

①在每根工程桩的桩侧设2 个注浆阀，桩端设2 个注浆阀，用水泥浆进行后注浆施工。

②桩端持力层均为第8 层密实细砂层，桩长以桩顶标高、桩底标高进行控制，实际桩长平均为34.80m 左右。

③单桩竖向极限承载力标准值≥6400kN，单桩竖向承载力特征值≥3200kN。

④施工质量要求：桩底沉渣厚度应≤100mm，桩径偏差不大于±50mm，桩垂直度偏差小于1%，桩位偏差不大于100mm,其它按照国家行业标准的有关规定执行。

3 主要施工工序

3.1 施工准备

施工场地准备、设备及技术准备、材料准备等。

3.2 测量放线

严格按照工程总体规划及平面布置进行坐标、高程控制。

3.3 成桩工艺

灌注桩成孔、护筒埋设、钢筋笼（压浆管）制安、灌注桩清孔、桩身混凝土浇注及后压浆施工。

3.4 施工过程及后期工作

泥浆制备及处置、场地平整清理及桩基检测等。

4 后压浆施工

4.1 注浆管制作和安装

压浆管最下部20cm 制作成压浆喷头（注浆阀），该部分是一个单向装置，该装置可确保水泥浆通过压浆管和压浆喷头进入土层中，而不会将压浆管堵塞。按照设计要求，2 根桩端注浆管采用1 寸镀锌管，通长丝扣连接，安装时用12 号铁丝绑扎在钢筋笼内侧，底部直插孔底，长度为孔深+0.2m；2 根桩侧注浆管采用3/4 寸镀锌管，通长丝扣连接，底部距孔底5.5m，绑扎在钢筋笼外侧，上端高出地面0.5m 左右。注浆管上下两端拧上堵帽，以防进入杂物堵塞注浆。

4.2 压浆参数的设定

压浆参数主要包括浆液水灰比、压浆量以及终止注浆压力等,由于地质条件的不同,应采用不同的参数。

4.2.1 水灰比

水灰比一般不宜过大和过小,过大会造成压浆困难,过小会使水泥浆在压力作用下形成离析。一般应根据土的饱和度、渗透性等确定，结合水文地质及详勘资料，盐硝车间桩基工程后压浆水灰比采用1：0.6。

4.2.2 压浆量

压浆量是指单桩压浆的水泥用量,它与桩径、桩长、碎石（砂）层的粒径、孔隙及桩间距有关,取决于碎石（砂）层的孔隙率，它是控制后压浆施工是否顺利完成的主要参数。按照计算公式Gc=ap×d+as×n×d 及该专利技术单位技术人员经验推荐进行估算：该项目后压浆控制量为2.5t ～3.5t/根之间，桩侧单管注浆量为0.6t～0.8t，桩底单管注浆量为0.8t～1.0t。

4.2.3 终止注浆压力

闭盘压力是指结束压浆的控制压力,一般来说什么时候结束一根灌注桩的压浆,应根据事先设定的压浆量来控制,但同时也要控制压浆的压力值。在达不到预先设定的压浆量,但达到一定的压力时就要停止压浆,压浆的压力过大,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，该项目注浆压力控制在4MPa。

4.3 主要施工工艺及要点

4.3.1 灌浆设备及灌浆管安装

灌浆设备由储浆斗、高压注浆泵、高压胶管及预埋在桩中的注浆管组成。

4.3.2 后压浆浆液配置

采用32.5MPa 普通硅酸盐水泥与水充分搅拌制成水泥浆液，水灰比1：0.6，净搅拌时间保证在8min 以上，制备的浆液以稠浆、均匀、可灌性好为宜，浆液中不得有水泥团粒。

4.3.3 压浆桩位的选择

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3d 后开始，不宜迟于成桩30d 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。在实际施工时，注浆顺序采取先外围、后内部的注浆顺序。

4.3.4 压浆施工顺序

注浆前，为使整个灌浆路线畅通，应先用压力水开塞，开塞时间为桩身混凝土初凝后（12h），采用逐步升压法，当压力骤降、流量突增时，表明通道已开通，立即停车，防止大量水涌入地下；注浆顺序按照先桩底后桩侧的注浆顺序，灌浆前，打开注浆管顶部的堵帽，将高压胶管连接到注浆管上开始注浆（桩身混凝土养护3d 后开始注浆）；压浆时采用整个承台群桩一次性压浆,先施工周圈桩位再施工中间桩;压浆时采用2 根桩循环压浆,即先压第1 根桩的A 管,压浆量约占总量的70%,压完后再压另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2 根管压浆时间间隔30min～60min 以上,给水泥浆一个在碎石（砂）层中扩散的时间。

5 后压浆施工质量控制要点

5.1 材料选用及检验

严格按照设计要求进行，重点关注钢筋、水泥、混凝土骨料抽样送检及混凝土配比试验。各种材料的抽样、送检及混凝土配合比严格按照设计及规范要求进行。

5.2 定位放线和标高控制

使用检验合格的仪器按设计进行，做好桩位和基准点的标识和保护。

5.3 钢筋笼及注浆管制作

钢骨架采用现场绑扎，钢筋的进料、除锈、下料、弯制等均符合设计及规范要求。注浆管采用丝扣连接，并用生料带缠绕，拧紧管箍、避免渗漏。

5.4 钻孔施工

采用正循环钻进工艺，钻进过程中，需对孔的位置、直径、垂直度、孔底标高、护筒位置及实际地层与地质剖面图进行核对等。

5.5 注浆管安放

必须绑扎牢固，连接时先固定下管，旋拧上管，严禁卸扣，安放完毕后，标记桩底注浆管和桩侧注浆管。

5.6 后压浆过程控制

浆料配置、注浆时间、注浆压力、流量及注浆量的控制等是后压浆工艺的质量控制重点。桩基成型后，达到注浆条件可开始注浆。 注浆过程中，严格控制注浆量和注浆压力；当压力骤降，浆池面下降，表明管路已通，继续开泵灌浆，密切注视灌浆泵的压力和注浆量的变化，使注浆压力和注浆量控制在规定范围内。如出现异常现象（包括压力骤降、桩周地面冒浆、注浆压力升高较快等） 则应采取相应的处理措施及时会诊予以排查。在该工程的实际注浆过程中采用了“ 三控”的方法进行注浆控制，即：①每根桩底压浆量达到5t（水泥）时，不管压力高低，即停止注浆；②桩底注浆压力不宜超过4MPa,达到要求的压力值不管注浆量多少即停止注浆;③出现桩周或附近桩冒浆后，即可停止注浆。

6 后压浆施工中易出现的问题和相应措施

6.1 堵管或喷头打不开

如浆液灌不进且压力上升很快，就有可能发生堵管或注浆阀损坏，如有稳压装置，可稳压5min～10min 后结束灌浆；有时可采用连续反复开关泵的方法进行加压；如压力达到4MPa 以上仍然打不开压浆喷头,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压浆数量。

6.2 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,若水泥浆液是在其它桩或者地面上冒出,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。

6.3 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。

6.4 施工质量事故的处理

在施工编号为70#的桩基时出现施工质量事故，该桩钻孔成型准备清孔时发现，由于泥浆护壁不及时、达不到要求，造成孔壁坍塌、埋钻头现象。对埋设的钻头采取了地下爆破断杆，对成型钻孔进行了混凝土埋填，作好相关记录，并及时将有关情况与设计单位沟通，对该基础承台的桩基进行了调整和核算。

7 工程检测

本工程选取3 根桩进行单桩竖向静载试验， 选取总桩数的30%做低应变检测桩的质量和完整性；选取总桩数的5%做高应变检测桩的单桩竖向抗压承载力。

检测结果：本工程的单桩竖向静载试验，桩基低应变、高应变检测完全满足设计要求。

8 结 语

在本工程施工过程中，由于采取了有力的、可行的、有针对性和操作性的质量控制措施和方法，使工程施工的质量目标始终处于受控状态。积累了大直径、长深度、采用后压浆施工技术的钻孔灌注桩施工的经验。总的来看，钻孔灌注桩后压浆施工技术可有效提高单桩承载力,在特殊的施工环境中、重要的建设项目中有着重要的意义和广阔的推广前景。