钻孔灌注桩桩底沉渣形成原因及压浆处理案例分析

何永宏, 何 勇， 韩育成

(1.四川省第一建筑工程公司, 四川成都 610000; 2.四川华西房地产开发公司, 四川成都 610081)

钻孔灌注桩桩底沉渣形成原因及压浆处理案例分析

何永宏1, 何 勇2， 韩育成2

(1.四川省第一建筑工程公司, 四川成都 610000; 2.四川华西房地产开发公司, 四川成都 610081)

文章对钻孔灌注桩桩底沉渣原因进行了分析，并以具体案例为基础提出了沉渣的处理措施，阐述了工艺步骤及检测方法，为今后工程积累了经验。

灌注桩； 沉渣； 机理； 清洗； 灌浆； 检验

钻孔灌注桩虽然以承载力高、适应性强、造价低等独特的优点广泛应用于交通、水利和建筑等领域中，但由于工程场地地质条件的复杂性和施工过程的不规范，使得钻孔灌注桩在桩底部位常会产生沉渣缺陷，严重制约了钻孔桩的使用。钻孔灌注桩后压浆技术的问世，较好地解决了这些问题，因此这一技术也得到了越来越多的应用和发展。

1 沉渣定义

当使用正反循环钻机进行泥浆护壁钻孔灌注桩施工时，被切削的岩土碎屑及松散的土层塌落的块体与泥浆混合在一起，沉淀于孔底部，虽经反循环清洗孔底，但仍未能全部清除残留在孔底部的物体即为沉渣。常见的沉渣分为：(1)粒径小，性能均匀的泥浆；(2)含砂率大，胶体性能差的泥浆；(3)粒径大的沉淀物如泥块、碎石块、砂等。

JGJ 94-2008《建筑桩基技术规范》中6.3.9规定：钻孔达到设计深度,灌注混凝土之前，孔底沉渣厚度指标应符合下列规定：

(1)对端承型桩，不应大于50 mm；

(2)对摩擦型桩，不应大于100 mm；

(3)对抗拔、抗水平力桩，不应大于200 mm。

2 旋挖灌注桩桩底沉渣原因分析

当使用正反循环钻机进行泥浆护壁钻孔灌注桩施工时，被切削的岩土碎屑以及松散的土层塌落块体与泥浆混合在一起，沉淀于孔底部，虽经反循环清洗孔底，但仍未能全部清除而残留在孔底部的物体即为沉渣。钻孔灌注桩沉渣的成因主要有以下几种。

2.1 清孔方式选择不合理

钻孔灌注桩桩底的泥屑通过循环泥浆液的方法被带出桩孔，同时在孔壁形成保护层，起到护壁的作用。清孔方式选择不合理，就不能起到携带泥渣的作用，进而在孔底形成一层软弱的沉渣层。

2.2 泥浆的密度不达标

泥浆液的密度直接影响携带泥渣的能力。泥浆密度过低会出现出浆速度快，携带泥渣能力低；密度过高，会出现出浆速度慢，泥渣有时间沉淀，也会降低携渣能力。因此泥浆的密度不达标会造成孔底沉渣残留的现象。

2.3 钢筋骨架和浇筑导管下放过程中触壁导致孔壁坍塌

桩孔形成之后，孔壁土体的稳定性较差，极易塌落。钢筋骨架和浇筑导管在下放入孔的过程中，如果碰撞孔壁也会造成孔洞周围土体的塌落，在孔底形成沉渣。

2.4 各道工序之间衔接时间过长

各道工序之间衔接时间过长会导致泥浆处于静止状态时间过长，进而导致泥浆沉淀，甚至出现踏孔现象。

2.5 混凝土首灌量不足

在施工中应尽量增大混搭混泥土首灌量且保证后续混凝土浇筑的连续性，以增大混泥土对孔底剩余沉渣的冲击力，使孔底沉渣在不断冲击下排除孔外。因此混凝土首灌量不足可能会导致孔底沉渣残留。

3 压浆加固作用机理

解决桩底沉渣过厚，导致基桩沉降大、承载力不足的问题，必须尽量清除桩底绝大部分的软弱沉渣(即清除大部分的颗粒残渣和泥浆)，用高强度胶结物质对其进行置换和密实，使桩端持力层的端阻力得以发挥，从而让基桩承载力得以充分实现。桩底清渣压浆加固处理方法就是解决该问题的较好方法，其作用机理为[4]：

(1)置换桩底软弱沉渣。该方法通过在桩上成孔建立清渣注浆通道，清渣后，采用水泥浆液对桩端进行深层压力注浆，使浆液置换、挤压、渗透、填充沉渣层及附近土体，在桩端形成具有较高强度的水泥土层，从而提高端承载力，减少桩基沉降量。

(2)桩周泥皮及缝隙得到了处理。采用桩底压浆技术，通过高压，水泥浆液可由桩底进入桩四周的泥皮缝隙中，使桩周泥皮得到预压处理，即通过渗透劈裂充填挤密的作用，对桩周泥皮置换和缝隙充填，浆液胶结后在桩周形成硬皮和脉状结石体，改变了桩与桩周土体直接的摩擦系数，提高了桩的承载力。

(3)桩底混凝土的离析得到处理。桩底混凝土离析段粗骨料之间充填物为砂或泥岩杂质，离析体粘结力差，承载力低。根据类似工程的成功处理经验，采用桩底清洗并压浆的方法，一方面能清洗掉桩底泥沙等杂质，保证沉渣得以清除；另一方面通过高压注入高浓度水泥浆液，将桩底混凝土粗骨料固结，最终形成较高强度的混凝土结石体。

4 案例

4.1 工程概况

某项目的4号楼为26F高层住宅楼，2层地下室，剪力墙结构，独立承台桩基础，设计基桩采用旋挖成孔灌注桩。根据地勘报告，桩同土层自上而下依次为黏土、粉质黏土、卵石、强风化泥岩、中风化泥岩。本工程灌注桩设计以中等风化泥岩为桩端持力层，桩尖嵌入持力层深度1～1.2 m，桩极限端阻力标准值qpk=4 000 kPa。桩底混凝土强度等级为C25，共75根桩。

旋挖成孔灌注桩工艺施工完毕，但在进行钻芯检测时发现有部分桩桩底沉渣厚度超过规范指标，不能满足设计要求，故需对该工程旋挖桩的桩底沉渣进行压浆加固处理。

4.2 压浆处理方案

4.2.1 清渣注浆孔的设置

在桩上设置注浆孔(清渣注浆通道)。本工程旋挖桩桩径800～1 200 mm，每桩设置2个注浆孔，布孔大致对称(图1、图2)。

4.2.2 桩底沉渣清洗

采用孔内循环洗孔法进行桩底沉渣清洗。将高压水管接至其中一个孔口，用专业高压泵注清水洗孔，洗孔时采用大流量低压档位，孔底沉渣通过其它孔冒出，当孔口泛出清水时换至另一孔，每桩各孔轮流清洗，直到全部冒出清水为止。在一次冲洗后，采用高压档位用清水进一步冲洗离析的沉渣部位，直到管口冒出清水。

4.2.3 压力灌浆

清洗桩底完成后，开始对桩底灌浆处理：

(1)浆材：本次灌浆浆材采用纯水泥浆，水灰比0.4～0.5。水泥采用P042.5R普硅水泥。

(2)灌浆：采用专用高压灌浆泵进行压浆先从一个孔中灌浆，灌浆时钢管下至离孔底。在桩顶钢管与孔壁之间采用栓塞封闭，同桩的其它孔暂时敞开不封。采用低压(压力0.5～1.0 MPa)压入水泥浆，清水会从同桩的其它孔被置换出来，直至孔口冒出浓度相当的水泥浆液时，用注浆逆止阀或止浆塞封闭冒浆孔。

封孔后进行顺压式封闭灌注。加大灌注压力，采用慢速高压注浆，控制压力不大于1.5 MPa，在压力明显增大时可结束注浆。若压力持久不升高时，应注意观察周边地表是否冒浆。当桩周有冒浆现象时，稳压灌注3 min后可结束灌浆。

由于采用水灰比为0.4～0.5的高浓度水泥浆，最后在桩底处理段形成高强水泥结石体，消除了沉渣的影响，达到置换处理沉渣的目的。灌浆时，浆液也会随桩侧壁上窜，也增加了桩侧摩擦阻力,从而达到良好的处理效果。

5 桩底沉渣处理效果检验

灌注处理两周后，可采取声波透射试验和钻芯取样法对桩底沉渣处理效果进行检测评价。本工程采用钻芯法进行检测。利用钻芯取样钻机，在原取芯孔和补强孔以外的位置另择孔位进行钻芯取样，取出芯样表明水泥浆面与桩底混凝土接触良好，取出的桩底补强部位的水泥浆芯样抗压强度大于桩端中风化泥岩的抗压强度，满足设计要求。

6 结束语

减少孔底沉渣是一个系统的工程。从一次清孔开始到混凝土开始灌注为止，认真操作其中的每一项工序，特别是针对沉渣形成的原因，采用合理有效的施工工艺和控制措置，加强施工检测，就可以将孔底沉渣控制在规范允许范围内，确保混凝土灌注桩的施工质量和承载力。

[1] 胡晓飞，顾立影，张朋. 钻孔灌注桩桩底沉渣厚度分析及控制[J]. 建筑，2004(5):62.

[2] 马露，王钰轲，陈帅.钻孔灌注桩桩底沉渣形成原因及预防措施[J]. 科技经济导刊， 2016(26).

[3] 程立平.大直径钻孔灌注桩桩底沉渣超标成因分析及补强处理[J].福建交通科技，2011(1)：64-66.

[4] 赵佩胜，于亮，王为.钻孔灌注桩桩底沉渣压浆处理技术[J].地下空间与工程学报，2009, 5(1)： 129-132.

TU473.1+4

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[定稿日期]2017-07-04