浅谈钻孔灌注桩后压浆技术的施工工艺与质量控制要点

张金燕

(山西机械化建设集团有限公司，山西 太原 030013)

单一工艺钻孔灌注桩因其穿孔时的固有缺陷，极易产生桩底沉渣、桩周泥膜等安全隐患。钻孔灌注桩后压浆技术是指在桩顶或桩侧处，当桩身达到一定强度后，利用高压注塑泵，经灌注管道向桩身内注入以水泥为主要成分的泥浆，并将孔底沉淀物及桩侧泥包层固结起来，从而克服传统钻孔桩的固有缺点，达到提高桩身承载力、降低桩身沉降的一种技术。这一技术在20世纪80年代初期被引进到国内，到现在已经得到了很好的发展。

1 设计与施工要点

1.1 设计要点

钻孔灌注桩后压浆技术在实际工程中的运用，需要综合考虑地质条件、结构荷载、桩的工作要求和桩型的适用性等因素，确定合理的参数，为设计奠定基础。对钻孔桩而言，由于桩端堆积的沉积物无法被移除，所以在桩端加压可以有效地提高其竖向承载力，而在侧向加压的同时还可以增加其抗拉强度，因此在桩端桩侧浆液对钻孔桩的横向承载及竖向提升均表现出良好的效果。在钻孔灌注桩后压浆技术设计中，可以考虑采用“双挤入法”，即先对桩身进行侧向加压，再对桩头进行加压，这样可以极大地提高钻孔桩的总承载力，在以多用途侧向压桩灰泥为中心进行设计时，应进行上、下压桩灰泥的设计，并应体现钻孔桩有关规范中的承载能力要求。在此基础上，采用单桩竖向静载实验以配合上述公式，确定单桩压浆的标准产量，为保证承载力达标的标准，对注水压力及注水量进行合理的设计是十分必要的。单桩压浆量承载力的提高，与土质、桩径、桩长等因素有关，而大直径、大间距的单桩承载力的提高，相对于单桩承载力的提高，需要提高20%左右。注浆压力计算的确定要考虑到压浆点深度、土质特征等因素，而这一因素又直接关系到钻孔灌注桩的施工技术，故其数值应在规范的范围内，并与桩身实验数据相结合。不同浓度的溶液同样会对注射压力和注射量产生影响，在具体的设计中，应该充分考虑到溶液浓度的差异性。

1.2 施工要点

要确保灌注桩后挤压技术能够在科学地应用，就一定要对施工效率和质量进行重视，其中就包括了对压浆泵的选择，一定要与工程需求充分地结合起来。在目前施工阶段，使用的是自动测量的压浆泵，并具有实时显示、实时传输的功能，与此同时，还要与施工条件相结合，对泥浆贮存桶、搅拌机进行选择。在挤出过程中，利用计算机软件对挤出液的压力、挤出液的流速等进行控制，并可对挤出液的有关参数进行实时下载。对于注水井中的桩液，其最大喷射压力必须大于1.5倍，表计测量范围必须在1.5～2倍之间。管路阀门、导管的个数、桩长、地层状况等与提高承载力的需要有关，桩端采用直管压浆，桩底采用单面阀门。对于需要提高承载力的钻孔灌注桩，在桩身两侧及桩头两端均可设置大直径的钻孔灌注桩，并在钻孔灌注桩的外侧设置大直径的钻孔灌注桩。按打捆要求从压榨液的上部管道入手，进行压榨[1]。为了保证压力溶液管能够达到压力溶液管的压力要求，应该在钢笼分散的过程中对压力溶液管的密封性进行认真的检查。通常情况下，会选择压力溶液管泄漏等注水方法，应该及时进行焊接，保证有完整的压浆溶液密封管。当桩的混凝土强度达到某一设计值(一般为70%)时，才能采用加压法施工。在进行水压测试前，应先做一次加压工作，以保证测试的加压强度为1.2倍，在压浆砂浆施工结束之后，还需要对其进行重点检查，由于其施工属于典型的地下隐蔽工程，在目前阶段，相关试验主要采用钻孔、静态试验等方法，在进行完施工后的承载力测试时，应该根据规范，将试验桩抽运到一定的数量，对其进行测试时应该以强度达到设计要求的钻孔灌注桩为中心，在20d压浆溶液结束后，可进行后压桩的承载能力试验。

2 钻孔后压浆工作原理

后压浆工艺采用埋设注水管道的方法，当桩身的强度达到一定程度后，再注水泥浆强化桩的缺陷，从而改善桩的完整性，并对桩的摩擦环境进行固化，增加固化桩身的摩擦。后钻孔灌注法是在桩身底部及桩身两侧预埋管线及加压设备，当桩身强度达到一定程度后，利用高压喷射泵经挤压管线将水泥浆液抽吸到井壁底部，再经一系列物理、化学作用对桩身及周边土层进行强化，以解决传统钻孔灌注法存在的问题，达到改善桩身完整性，改善桩身摩擦环境，增加桩身摩擦力的目的。后压液可分为侧压液和桩底压液。

2.1 桩侧压浆提高承载力机理

1)在桩身两侧的细粒土中进行后注浆，当注浆压力大于劈裂压力时，会出现水力劈裂，出现劈裂加固效果；在充填和固结的共同作用下，桩侧土体的孔隙率减小，密度增大，表现出渗透充填的胶结效果。以上两种作用，既可恢复桩周土质，又可增强桩周土质；此外，泥石流还像树木的根须一样，深深地扎进了桩头周围的泥土里；2)在桩身后部的压实点处，由于悬浮物的压实作用，会产生一凸起的悬浮物。形成一种明显的悬浮状态；3)在不受压点处，在桩身一侧形成一种土质覆盖层，既可独立固结，也可与泥浆薄膜共同固结，使原有的桩身混凝土成为一种复合型桩身，使其具有更大的滑移面和更大的桩身摩擦力[2]；4)用浆液填充桩身混凝土和桩周土层间的空隙，提高了桩土间的粘结力，提高了桩身的摩阻。

2.2 桩底后压浆提高承载力机理

1)因为桩底压浆在桩的下端形成了一个放大头，它对桩底和周边的土层进行了压缩，使得它变得更加致密，从而增大了桩端和周边的土层的横向压力，从而提高了桩的桩侧摩阻力；2)在桩底减压时，随着渗碳量的增大及渗碳压力的增大，一部分悬浮物会流入到桩周较弱的土壤层，从而改善了桩土周围的性质，增大了与桩周土壤的摩擦力；3)在桩底后压浆的压力和桩端土壤的封堵是同步的，由于压浆的作用使桩身提前上升，从而增加了桩身的摩阻；4)桩身受压后，桩身侧摩阻、桩端摩阻均增大，桩身承载力得到明显提高。

3 钻孔灌注桩后压浆施工过程中极易出现的问题及改善措施

3.1 后压浆钢管的连接操作

3.1.1 存在问题

为节约工程成本，许多施工单位通常利用焊接工艺，使钢管在有压水环境下进行高效连接。但在实际施工中，因受压的钢管壁面较薄，极易发生焊合，因此尽管钢管彼此相连，但其隐蔽内常有孔洞，在混凝土浇筑时，孔洞极易被水泥浆堵塞，这将极大地影响到桩基础的承载力和质量。

3.1.2 处理措施

具体来说，有两种方法：1)采用加压的方法将钢管与加压的方法联结在一起；2)在每根压力管道装入井口后，都要同时做一次水枪测试，一旦发现管道中的液面降低，就要立即查明原因，并采取相应的措施来排除。

3.2 压水

3.2.1 存在的问题

在工程施工中，有些施工单位只重视压浆溶液的施工本身，而忽略了压力水处理管道的操作，误以为只要压力管的安装不出问题就可以完成施工。但实际上，在后压浆液的管道中，除了管道外和出口外，还会覆盖一层混凝土，若不结合现场实际，将会严重影响压榨液的顺利完成。

3.2.2 处理措施

在钻孔灌注桩后压浆施工中压水是一个重要的步骤。一般情况下，为了保证压水通路的通畅性，在浇筑后24h之内，都需要进行水试。但在施工过程中，在挤浆状态下的桩身极易发生垮塌、胀大、荷载过大等问题，此时必须进行预加压水，以保证在加压作用下的水分能够渗透进水泥铺面[3]。

3.3 喷头无法打开

3.3.1 存在问题

在压力大于10MPa的情况下，还是不能开启加压溶液的喷头。

3.3.2 处理措施

这表示在喷头上已有损伤，因此不应该加大压力，而应该在另外一支试管中补充一定的压力。

4 后压浆钻孔灌注桩质量控制

4.1 准备阶段

在后压浆钻孔灌注桩准备阶段为防止钻孔偏斜，在钻孔过程中必须经常使用经纬仪检视钻杆的垂直度，一旦发现钻杆有倾斜现象，就必须立即停下并及时修理。对于较大的、坚硬的岩石，必须采用冲压型或组合型。在实际工程中，采用导向设备也是一种简便的预防桩身偏斜的措施。

4.2 钻孔阶段

在湖塘、沟谷及河漫滩等新生粘土及泥沙地层中，钻孔极易产生收缩，特别是对于流体指数 IL>0.75的软塑态和流塑态粘性土，特别是对于流体指数 IL>1.0的软塑态和流塑态粘性土，更是难以避免的收缩和收缩。关于孔径的质量问题包括。

1)由于地质因素的影响，使钻孔直径小于规范规定的直径，使桩身截面变小，桩身自重变轻，从而使桩身的安全性能大幅度下降；2)松软的土层通常都在岩层的上部，这样的空隙是钻孔缩径常有的事，而上部的桩身内力又比较大，很容易引起桩身的抗压强度不够，从而引起结构的破坏；3)钻孔大小不按设计图，钢筋笼大小不合理，导致桩身有“筋漏”现象，桩身受压变形能力下降甚至消失。在质量控制方面，主要采取了增大测定量值、控制孔尺寸、增大溶液的质量、增大溶液的密度、粘度、稠度等方法。另外，由于土质地层中极易出现缩孔现象，因此如何有效地减少打桩过程中的停桩时间，对提高打桩效率具有十分重要的意义。

4.3 清孔阶段

孔底的沉积物被统称为沉渣，但事实上沉积物与沉渣是有区别的。沉渣是指在钻探过程中以砂、砾石、硝酸盐等为主的碎石，而沉积物则是由于成孔后长期处于饱和状态，泥沙与泥沙在桩底部形成了一种相对疏松的隔离层，从而影响了桩的承载力。清孔工作的重点是改善泥浆的质量和减少泥浆的空隙时间。施工实践表明，通过对桩身的合理控制，可使桩身的承载力得到较大的提高[4]。

5 钻孔后压浆施工方案

5.1 工艺流程

压力溶液工艺流程具体如下：压力管制造→压力管安装→压力管质量检查→浇注混凝土→压力管开启→水泥溶液配置、桩压力溶液→水泥溶液配置、桩下溶液。

5.2 注浆管制作

1)注浆管材料。采用DN20焊接钢管，其厚度为2.75mm；2)针筒的生产。在焊接钢管两端使用拉丝设备拉丝，拉丝长度各为50mm。后用生胶带包扎，再在另一端装直[5]。安装时要用管钳拧紧，避免在整个注浆管管道安装过程中由于脱落或不密封而造成漏浆。同时，按照孔径的实际深度，加工出相应的节段，节段的两头分别进行车丝；3)注浆花管制作。对称钻孔取距300mm，钻孔深度为12.6mm，沿孔横断面用3条胶带绕制，将铁钉固定于孔口，在铁钉外侧用3～5条高电压胶带绕制。在灌注管道下端采用圆锥形软木桩进行封堵，在桩身一侧的注入器底孔用适当的外软木封口。

5.3 注浆管的安装

确定注浆管的安放位置及长度：1)灌注管下端必须埋入钻孔底部的淤泥中；2)桩侧注浆管道在桩体较弱的土层中布置；3)桩顶与桩侧浇注管道在相同断面内的位置要相等。

5.4 注浆管安装

1)二次清孔时，必须将注水管道交于桩身附近，并按以上所述的实际钻孔深度，按以上所述计算出注水管道的长度，方可进行正确的安装；2)在安装所述钢笼的过程中，完成所述注浆管的安装。桩基注浆管下端500 mm处，为避免注浆管在下落时钻入孔壁，应将注浆管向下折15～25°；3)用14#线将注浆管管子与钢筋笼的主筋连接起来，注入管道固定在钢筋笼外面。在距离桩底注浆底部15 m以内，桩身浇筑管端每2 m设一个锚点，其他部位及桩身两侧各4 m设一个锚点；4)相邻的上、下两个针筒之间用螺钉固定，在固定时要将夹头旋紧，以免在固定管路期间出现脱开或防水现象；5)在钢筋笼的孔口搭接之前，压浆管道必须注满水，以确保密封。灌浆管道充入清水后，其表面能维持稳定，不起不落者，为灌浆管道的密封性良好。如果有，就要举起钢筋笼，对漏水的原因进行检查，在满足要求后方可下另一节笼。在下笼的时候，要慢慢放入严禁用力墩下或者扭动；6)离开水笼后，将塞子拧紧，防止污物流入压浆管内，损坏浆管，并采用不同的涂料对桩底浇注管道与桩侧浇管道进行区别，以免造成混乱。

6 结语

在钻孔灌注桩后压浆法施工技术中，由于其所处的环境较为隐秘，要求相关施工单位对桩基施工中的各个环节进行细致的研究，从而使钻孔后压浆法施工的效率与质量得到极大的提高。同时，还要充分发挥钻孔桩后压浆技术在道路项目施工过程中的作用，保证基础承载能力水平，为后续工程的顺利进行打下坚实的基础，从而极大地提升道路项目施工质量，这也将确保道路实际运行过程中，产生更多的社会和经济效益，并最终对我国建设可持续社会起到一定的促进作用。