钻孔灌注桩后压浆施工工艺_secret

钻孔灌注桩后压浆施工工艺

摘要：

钻孔灌注桩是目前应用较为普遍的基础结构，灌注桩基础已经日益成为软土地基上工业建筑、高层楼宇、桥梁码头、重型储仓等工程常用的一种深基础形式。随着现代建筑技术的飞速发展，对桩基础承载能力和抗变形的要求越来越高，传统钻孔灌注桩难以彻底解决桩周泥皮和沉渣之顽症，其优点得不到充分发挥。钻孔灌注桩“后压浆技术”能更大限度地节约桩基成本，缩短施工工期，有效地增强质量稳定性和提高单桩承载力。由于钻孔灌注桩后压浆可大幅度地提高单桩承载力，因而设计上可以通过减少布桩，缩小桩长或桩径来达到节约投资的目的。根据工程实际情况表明，在不增加桩长和桩径的条件下，后压浆不仅在技术上是可靠的，而且在提高单桩承载力、减少工程沉降量、降低桩基工程造价等方面都具有深远的意义。

本文结合北京机场改扩建工程北区滑行道桥工程后压浆钻孔灌注桩的施工，着重介绍后压浆钻孔灌注桩的作用机理、施工工艺和过程技术质量控制，希望能给大家提供借鉴和参考。 关键词：

钻孔灌注桩桩底压浆桩侧压浆 机理 后压浆 1．工程概况

北京机场改扩建工程北区滑行道桥工程采用后压浆钻孔灌注桩基础，灌注桩54根，Φ1200mm，桩长40m；后压浆桩采用粉砂层作为持力层，单桩极限承载力标准值为4600KN，桩身混凝土强度等级为C30。本工程设计要求只对桩底进行后压浆处理，设计预估主桥沉降量约50mm。

2．钻孔灌注桩后压浆施工技术

所谓后压浆，就是在钻孔灌注桩成桩5-7天后，采用高压注浆泵通过预埋于桩底或桩侧的压浆导管（导管底部设置多孔管阀，导管向上延伸到桩顶或地面）向桩底或桩侧高压注入水泥浆液，通过浆液的劈裂、填充、压密、固结等作用，塞实桩底的松软地，达到固结底泥和挤压土层的目的；同时浆液沿桩侧向上返浆扩散，加强土层与桩体的侧摩阻力，在软土地

基条件下，可改善钻孔灌注桩成桩工艺，提高单桩承载力、减少工程沉降量。钻孔灌注桩后压浆施工技术主要有桩底后压浆、桩侧后压浆、复式压浆（桩底和桩侧同时后压浆）三类。

其主要作用机理如下：

（1）高压注入的水泥浆液在桩周土中渗透至一定程度后，剩余浆液沿桩周孔壁上返，从而弥补、填充成桩中留下的缺陷，以提高桩身质量。

（2）后压浆液可改善和根除循环介质（泥浆）形成的桩与桩周土间的泥皮和孔底沉渣，密实周围土体，恢复被扰动和软化的松散土体强度和内聚力，这是后压浆技术提高钻孔灌注桩效能的最主要机理。因后压浆液可使浆液填充土颗粒间孔隙，从而改变桩间土的孔隙度和饱满度，增强土的物理性能，且浆液的渗入可使土颗粒间的胶结力明显增强，加强了土体的颗粒骨架，使土体具备更坚实的结构。并且桩端可形成一定的扩大头，改善桩的工作状态提高灌注桩的承载力，降低沉降量。

（3）后压浆技术除可提高灌注桩的承载力、降低工程沉降量以外，在普通钻孔灌注桩试桩结果达不到要求时，后压浆可作为一项行之有效的补救措施，即可在成桩侧打入压浆管进行压浆，以提高单桩承载力。当钻孔灌注桩出现断桩时，通过后压浆，水泥浆液可渗入断桩裂隙内而封闭裂隙，保证桩的受力筋不受地下水的腐蚀而提高桩的使用寿命。 3．后压浆提高单桩承载力的机理分析

3．1后压浆提高桩端承载力的机理分析

普通灌注桩一般采用二次清孔工艺，由于施工时采用泥浆作为冲洗介质，同时在灌注混凝土与二次清孔之间肯定有时间间隔，故或多或少存在孔底沉渣。孔底沉渣是影响灌注桩尤其是桩端承载力的重要因素之一。在首灌混凝土时，由于导管长而细，落差大，首灌混凝土因离析在桩底处产生“虚尖”，桩端混凝土强度低，也影响桩端承载力。因此，在桩端高压注浆时，浆液渗透到疏松桩端“虚尖”及沉渣中，结合形成强度高的混凝土，随着注浆量的增加，水泥浆液不断向受泥浆浸泡而松软的桩端持力层中渗透，在桩端形成“梨形体”扩大端，增加了桩端的承压面积，相当于对钻孔桩进行扩底。当“梨形体”不断增大时，渗透能力受到周围致密土层的限制，使压力不断升高，对桩端土层进行挤压、密实、充填、固结，提高了桩端土体承载力，从而提高了桩端承载力。

3．2桩侧压浆提高单桩承载力机理分析

由于钻孔灌注桩大多在疏松土层中钻进，孔壁完整性差，同时泥浆护壁过程中，泥浆颗粒吸附于孔壁形成泥皮，阻碍桩身混凝土与桩周土间粘聚力的发挥，相当于在桩侧涂抹一层

润滑剂，大大降低了桩侧摩阻力的发挥。对于水敏性地层，因长期浸泡而松软，也降低了桩周土体的摩阻力。其次，桩身混凝土固结后也会发生体积收缩，使桩身混凝土与孔壁间产生间隙，减小桩周摩阻力，降低单桩承载力。

当水泥浆沿桩壁向上及向下渗透时，渗透长度不断增加，桩侧压浆可以破坏泥皮，充填桩侧混凝土与周围土体间隙，提高粘结力；当浆液体压力大于桩周土体孔隙水压力时，浆液则横向向桩周土体中渗透，一方面可以挤压密实由成孔时受泥浆浸泡而松软的桩壁上，提高了桩侧土体强度，改善土的物理力学性能；另一方面浆液渗透到桩侧土体中与桩侧土体相结合，相当增加了桩径，从而提高了单桩承载力。 4．钻孔灌注桩后压浆施工工艺

4．1工艺流程

准备工作→按设计水灰比拌制水泥浆液→水泥浆经过滤至储浆桶（不断搅拌）→注浆泵、加筋软管与桩身压浆管连接→打开排气阀并开泵放气→关闭排气阀先试压清水，待注浆管道通畅后再压注水泥浆液→桩检测

4．2注浆设备及注浆管的安装

（1）高压注浆系统由浆液搅拌器、带滤网的贮浆斗、高压注浆泵、压力表、高压胶管、预埋在桩中的注浆导管和单向阀等组成。

（2）高压注浆泵系统的选型：

高压注浆泵是实施后压浆的主要设备，高压注浆泵一般采用额定压力6～12MPa，额定流量30～100L/min的注浆泵；高压注浆泵的压力表量程为额定泵压1.5～2.0倍。考虑到压浆过程中流量和压力调整的方便，本工程选用了2TGZ-120/105型高压注浆泵，该泵的浆量和压力根据实际需要可随意变档调速，可吸取浓度较大的水泥浆、化学浆液、泥浆、油、水等介质的单液浆或双液浆，吸浆量和喷浆量可大可小。2TGZ型高压注浆泵的技术参数见下表。

2TGZ型注浆泵技术参数表

传 动 速 度 1速 -120/105 2速 3速 4速 排浆量 升/分 32 38 75 120 最大压力 Mpa 10.5 9 5 3 11 1070 1900 1000 750 电机 kw 重量 长 kg 宽 高 型号 浆液搅拌器的容量应与额定压浆流量相匹配，搅拌器浆液出口应设置水泥浆滤网，避免水泥团进入贮浆筒后吸入注浆导管内而造成堵管或爆管事件。

高压注浆泵与注浆管之间采用能承受2倍以上最大注浆压力的加筋软管，其长度不超过50cm，输浆软管与注浆管之间设置卸压阀。

4．3浆液

采用与灌注桩混凝土同强度等级的普通硅酸盐水泥与清水拌制成水泥浆液，水灰比根据地下土层情况适时调整，一般水灰比0.45～0.6。

4．4开塞

注浆前，为使整个注浆线路畅通，先用压力清水开塞，开塞的时机为桩身混凝土初凝后、终凝前，用高压水冲开出浆口的管阀密封装置和桩侧混凝土（桩侧压浆时）。开塞采用逐步升压法，当压力骤降，流量突增时，表明通道已经开通，立即停机，防止大量水涌入地下。

4.5注浆

开塞后立即进行注浆，原则上开一管注一管，不允许普遍开塞。注浆应连续进行，压力采用由小到大逐级增加的原则。 5．后压浆技术的施工要点及要求

5．1注浆管埋设

注浆管采用Φ25mm管壁厚度2.5mm的焊接钢管，管阀与注浆管焊接连接。注浆管随同钢筋笼一起沉入钻孔中，边下放钢筋笼边接长注浆管，注浆管紧贴钢筋笼内侧，并用铁丝在适当位置固定牢固，注浆管应沿钢筋笼圆周对称设置，注浆管的根数根据设计要求及桩径大小确定。注浆管压浆后可取代等强度截面钢筋。注浆管根数根据桩径大小设置，一般注浆管设置情况下为：

桩径 根数 d<1000mm 2 1000≤d<2000mm 3 d≥2000mm 4 桩底压浆时，管阀底端进入桩端土层的深度应根据桩端土层的类别确定，持力层过硬时可适当减小，持力层较软弱及孔底沉渣较厚时可适当加深。一般管阀进入桩端土层的深度为：

桩端土层类别 管阀进入土层深度 粘性土、粘土、砂土 ≥200mm 碎石土、风华化岩 ≥100mm 桩侧压浆时，管阀设置应综合地层情况、桩长、承载力增幅要求等因素确定，一般离桩

底5～15m以上每8～10m设置一道。

为保证管阀顺利地进入桩底持力层中，管阀应超出引导压浆管钢筋笼底端一定长度，超出长度根据土层类别确定，保证管阀进入土层长度符合要求。安装过程中防止钢管在安装过程中发生扭曲，注浆管与钢筋笼加劲箍和螺旋箍筋焊接或绑扎固定。注浆管采用钢套管连接，连接应牢固和密封，不漏水，上端用丝堵封口，避免杂物落入管内造成堵管。在吊放钢筋笼过程中，严禁撞笼、扭笼、墩笼，钢筋笼应竖直缓慢下放，快到桩底时，钢筋笼不得扭动，以免管阀在进入土层时受到损坏。

5．2水泥浆配制

先根据试验按搅拌筒上对应刻度确定出一定水灰比的水泥浆液，在正式搅拌前，将一定水灰比水泥浆液的对应刻度在搅拌筒外壁上做出标记。配制水泥浆液时先在搅拌机内加一定量的水，然后边搅拌边加入定量水泥，根据水灰比再补加水，水泥浆搅拌好后达到对应刻度。搅拌时间不少于3min，浆

液中不得混有水泥结石、水泥袋等杂物。水泥浆搅拌

好后，过滤后放入储浆筒，水泥浆在储浆筒内也保证不断搅拌。

5．3注浆

5．3．1正式注浆作业之前，应进行试注浆，对浆液水灰比、注浆压力、注浆量等工艺参数调整优化，最终确定工艺参数。

5．3．2在注浆过程中，严格控制单位时间内水泥浆注入量和注浆压力。注浆速度一般控制在30～50L/min。

5．3．3当设计对压浆量无具体要求时，应根据公式下列公式计算压浆量。

3桩底压浆水泥用量：Gcp=πh*t*d*no*d

3桩侧注浆水泥用量：Gcs=πt*Lh*d*m*no*d

式中：Gcp、Gcs—桩底、桩侧注浆水泥用量(t)；

d、L—桩直径（m）、桩长（m）；

h—桩底压浆时浆液沿桩侧上升高度（m），桩底单压浆时，h可取10-20m，桩侧为细粒

土时取高值，为粗粒土时取低值；复式压浆时，h可取桩底至其上桩侧压浆断面的距离；

t—包裹于桩身表面的水泥结石厚度，可取0.01～0.03m，桩侧为细粒土及正循环成孔取高值，粗粒土及反循环孔取低值；

no—桩底、桩侧土的天然孔隙率，no=eo/（1+eo），eo为天然孔隙比；

—水泥充填率，对于细粒土取0.2-0.3，对于粗粒土取0.5-0.7；

m—桩侧注浆横断面数。

5．3．4注浆压力可通过试压浆确定，也可以根据

pgpwxihi计算确定，式中

pg—

泵压；pw—桩侧、桩底注浆处静水压力；i、hi—注浆点以上第i层土有效重度和厚度；x—注浆阻力经验系数，与桩底桩侧土层类别、饱和度、密实度、浆液稠度、成桩时间、输浆管长度等有关。桩底压浆时x的取值见下表：

非饱和粘性土层软土 类别 粉土、粉细砂 细砂 饱和粘性土、土、粉土、粉砾卵石 中粗砂 风化岩 x 1.0～1.5 1.5～2.0 20～40 1.2～3.0 10～40 当土的密实度高、浆液水灰比小、输浆管长度大、成桩间歇时间长时取高值；对于桩侧压浆，x取桩底压浆取值的0.3～0.7倍。

5．3．5被压浆桩离正在成孔桩作业点的距离不小于10d，桩底压浆应对两根注浆管实施等量压浆，对于群桩压浆，应先外围，后内部。

5．3．6在压浆过程中，当出现下列情况之一时应改为间歇压浆，间歇时间30～180min。间歇压浆可适当降低水灰比，间歇时间超过60min，应用清水清洗注浆管和管阀，以保证后续压浆能正常进行。

1）注浆压力长时间低于正常值； 2）地面出现冒浆或周围桩孔串浆。

5．3．7注浆过程采用“双控”的方法进行控制，注浆终止条件，当满足下列条件之一可终止压浆：

1） 压浆总量和注浆压力均达到设计要求；

2） 压浆总量已经达到设计值的70%，且注浆压力达到设计注浆压力的150%并维持

5min以上；

3） 压浆总量已经达到设计值的70%，且桩顶或地面出现明显上抬。桩体上抬不得超

过2mm。

5．3．8压浆作业过程记录应完整，并经常对后压浆的各项工艺参数进行检查，发现异常情况时，应立即查明原因，采取措施后继续压浆。 6．注意事项

1）后压浆施工过程中，应经常对后压浆的各工艺参数进行检查，发现异常立即采取处理措施。

2）压浆作业过程中，应采取措施防止爆管、甩管、防漏电等安全措施。 3）操作人员应佩戴安全帽、防护眼镜、防尘口罩。 4）压浆泵压力表应定期检定。

5）水泥浆液中可根据实际需要掺加外加剂。 6）施工过程中，应采取措施防止粉尘污染环境。 7）对于复式压浆，应先桩侧后桩底；当多断面桩侧压浆时，应先上后下，间隔时间不宜小于3小时。 7．桩检测

本工程对后压浆灌注桩进行了单桩静载试验检测和桩身完整性检测，静载试验检测3根，桩身完整性检测54根，桩身完整性检测全部完好，静载检测结果如下：

桩型 序号 桩径 1 2 3 Φ1200 Φ1200 Φ1200 桩长 40m 40m 40m 最大 加载量 4600KN 4600KN 4600KN 最大 沉降量 7.92mm 7.56mm 6.82mm 最大 回弹量 5.80mm 5.29mm 5.09mm 单桩竖向抗压极限承载力 4600KN 4600KN 4600KN 对应 沉降量 7.92mm 7.56mm 6.82mm 从检测结果可以看出，承载力均能满足设计要求，且在达到设计承载力时对应的桩身沉降量最大不超过8mm，远远小于设计图纸中的预估沉降量50mm，并没有断桩现象。 从桩检测结果来看，后压浆充分发挥了其优点，解决了普通灌注桩难以解决的问题。 8．结束语

桩底、桩侧后压浆是将注浆技术与灌注桩技术有机结合，以提高桩的承载力、减少沉降的一项创新技术。该技术有如下主要特点：

（1）后压浆装置构造简单、安装方便、成本较低、可靠性高、适用于钻、冲孔灌注桩，后压浆装置中的钢导管可与超声检测结合，压浆后可取代等强度截面钢筋；

（2）后压浆可于成桩后2～30天内实施，不与成桩作业交叉，不破坏混凝土保护层； （3）在优化工艺参数的条件下，可使单桩承载力提高40～120％（粗粒土优于细粒土，桩底桩侧复式压浆优于桩底单压浆）；可缩短桩长或减少桩数量,降低施工难度，加快工程进度；经过压浆，可减少群桩的总体沉降，简化上部结构设计；

（4）经后压浆的桩基，沉降减少30％左右；

（5）对注浆量和注浆压力进行双向控制，施工质量易于保证； （6）噪音小，速度快，效益高。

由于后压浆技术具有上述众多特点，因此它的应用前景非常广泛。