钻孔灌注桩后压浆施工工艺的研究论文

时间：2021-08-31

钻孔灌注桩后压浆施工工艺的研究论文

　　1 概述

　　目前，钻孔灌注桩逐渐成为高大建筑物地基处理的常用方案，但钻孔灌注桩受成桩机械、地基土质、地下水位、管理水平、施工人员素质等众多因素影响，常容易造成桩身不完整、沉渣过厚、泥皮过厚等现象，造成降低端承承载及桩身摩阻力，从而影响桩基的承载力。本文提供一种后压浆施工工艺，通过采取此工艺，固化桩底沉渣及桩侧泥皮，补强桩身缺陷，从而提高桩基承载力。

　　2 钻孔后压浆工作原理

　　后压浆工艺是通过预埋注浆管，待桩身完成达到一定强度后，注入水泥浆，补强桩身缺陷，以达到提高桩身完整性及固化桩身摩擦介质、增大摩擦力的目的。

　　钻孔灌注桩后压浆技术是灌注桩成桩时在桩底和桩侧预置压浆管路和压浆装置，待桩身达到一定强度后通过压浆管路利用高压注浆泵压注水泥浆，对孔底沉渣、桩侧泥皮及桩周土体通过渗透、置换、劈裂等方式，经过一系列的物理与化学反应进行加强补强，从而消除传统灌注施工工艺所固有的缺陷，以达到提高桩身完整性及固化桩身摩擦介质、增大摩擦力的目的，是一种科学先进的技术。

　　后压浆分桩侧后压浆和桩底后压浆两种。

　　2.1 桩侧压浆提高承载力机理

　　(1)在桩侧细粒土层中后压浆时，压浆压力超过劈裂压力，则土体产生水力劈裂，呈现劈裂加筋效应;充及固结作用，使桩侧土孔隙率降低、密度增加，呈现渗透填充胶结效应。上述两种效应，不仅使桩周土恢复原状，而且提高了桩周土的强度;另外，泥浆脉结石体像树的根、须一样向桩侧土深处延伸。

　　(2)在桩侧后压浆点处，由于浆液的挤压作用，形成凸出的浆液包结石体。形成凸出的浆液包结石体。

　　(3)在桩侧非压浆点处形成一层泥浆壳，这层泥浆壳或单独存在而固化，或与泥膜发生物理化学反应面固化，它与原桩身砼组成的复合桩身，增大剪切滑动面，增加桩侧面摩擦面积。

　　(4)浆液充填桩身砼与桩周土体的间隙，提高桩土间的粘接力，从而提高桩侧摩阻力。

　　2.2 桩底后压浆提高承载力机理

　　(1)由于桩底压浆在桩下端形成扩大头，挤压桩底土层及周围土层，使其密实，增加了桩端及周围土层的侧向压力，因而使桩的桩侧摩阻力有所提高。

　　(2)在桩底压降过程中，由于灌浆量及灌浆压力的增加，部分浆液会窜入到桩周较软弱的土层中，改善了桩土性质，使桩周土的单位摩阻力提高。

　　(3)桩底后压浆在压密桩端虚土的同时，向上传递压力，桩预向上位移，因而桩侧摩阻力提高。

　　(4)桩底后压浆使得桩侧摩阻和桩端同时提高，因而能较大幅度地提高桩的承载力。

　　3 钻孔后压浆设计方案

　　(1)对桩径800mm桩采用复式注浆法。桩端与桩侧各对称安装2根注浆管。

　　(2)注浆位置：

　　①桩端注浆：注浆花管应埋入终孔孔底下100~300mm。

　　②桩侧注浆：花管底具体位置由各区段工勘探孔及桩钻进时的返渣情况综合判断确定，选择薄弱层注浆，同一建(构)筑物注浆位置宜相同。

　　③注浆管的长度：由实际施工的孔深确定，其长度为实际孔深+0.6m。

　　④注浆管采用DN20、δ=2.75mm的焊管，相邻注浆管采用丝扣连接，并用14#铁丝绑扎固定在钢筋笼的外侧。注浆管底端用丝堵封闭，距底端300mm长度范围内对称均匀钻12个?6mm的注浆孔，用胶带及图钉封孔。注浆管顶部应高出砼面0.5m以上，且高出地面0.2~0.3m。管顶要用丝堵封闭且用不同颜色的胶带缠绕，将桩底注浆管与桩侧注浆管区分开来。

　　⑤ 注浆压力：桩侧 1.5~2.0MPa; 桩侧 2.0~2.5MPa。

　　⑥注浆材料及注浆量：采用普通42.5级水泥，每根桩水泥用量可以根据实际情况确定，一般1~2t。初始压浆时水灰比1∶1，体积为100L，余下水灰比为0.8∶1。

　　⑦成桩 2d 后开始注水打开通道。28d 内进行注浆。

　　⑧注浆顺序：先桩侧后桩底,二者时间间隔不小于2h。先外围后中间。注浆点距未施工或者正在施工的桩的最小距离为15m。

　　⑨终止注浆条件：采用注浆压力与注浆量双控，以注浆量控制为主，注浆压力控制为辅。

　　4 钻孔后压浆施工方案

　　4.1 工艺流程

　　工压浆工艺流程为：制作压浆管→安装压浆管→检查压浆管质量→灌注混凝土→打开压浆管→配置水泥浆，桩侧压浆→配置水泥浆，桩底压浆。

　　4.2 注浆管制作

　　4.2.1 注浆管材料

　　采用DN20壁厚2.75mm的焊管。

　　4.2.2 注浆管的制作

　　采用车丝机在焊管的二端车丝，每个车丝段的长度为50mm。车丝后应用生胶带缠绕，然后在一端安装直通。安装时应用管钳拧紧，防止在整个注浆管管道安装过程中出现脱离或者是不密闭，导致漏浆现象的发生。同时根据实际孔深制作相应的短节，短节的两端按上述要求车丝。

　　4.2.3 注浆花管制作

　　距低端300mm内对称均钻12个?6mm的孔，在每对孔的断面用胶带缠扰3圈，然后将图钉安放在孔的位置，再在图钉的外侧用高压绝缘胶带缠绕3~5圈。桩底注浆花管底口采用焊接方式将锥形丝堵焊牢密封。桩侧注浆花管的底口采用相配套的外丝堵密封。

　　4.3 注浆管的安装

　　4.3.1 注浆管位置及长度的确定

　　(1)桩底注浆管的底端应埋设在沉渣及孔底原状土中。

　　(2)桩侧注浆管应设置桩身薄弱土层。

　　(3)同一断面上桩底注浆管与桩侧注浆管应对称均布。

　　4.3.2 注浆管安装

　　(1)二次清孔期间，应将注浆管运到桩附近，并根据实际孔深按上述要求核算注浆管的长度，无误后方可安装。

　　(2)注浆管的安装与钢筋笼的安放同时进行。桩底注浆管底部500mm处应内折15°~25°防止在注浆管下放过程中刮碰孔壁。

　　(3)注浆管与钢筋笼的主筋采用 14#铁丝绑扎固定。注浆管绑扎在钢筋笼的外侧。桩底注浆管的底部15m范围内每2m设一绑扎点，其余部位及桩侧注浆管每4m设一绑扎点。

　　(4)相邻上下节注浆管采用带丝扣的直通连接，安装时应用管钳拧紧，防止在整个注浆管管道安装过程中出现脱离或者是不密实导致漏浆现象的发生。

　　(5)在钢筋笼孔口搭接前，应对压浆管进行注水，检查其密封性。当压浆导管内注满清水后，水面能够保持稳定且不升降，证明密封完好。否则，提起钢筋笼检查漏水原因，满足要求后方可下另一节笼，下笼时要徐徐放入，严禁用力墩下或者扭动。

　　(6)下笼结束后，在压浆管上口拧上堵头，以免杂物掉入压浆管内而使管路不畅。并用不同颜色的油漆将桩底注浆管与桩侧注浆管区分开来，以免混淆。

　　4.4 注浆

　　4.4.1 注浆设备

　　(1)采用专用注浆泵，注浆额定压力为10MPa。

　　(2)浆液搅拌机为与注浆泵相匹配的.浆液搅拌机。

　　(3)水泥浆液的输浆管应采用高压流体泵送软管，额定压力不小于20MPa。

　　4.4.2 注浆材料及注浆量

　　(1)采用普通硅酸盐42.5级水泥，压浆量应由桩端、桩侧土层类别、渗透性能、桩径、桩长、承载力增幅要求、沉渣量有泥皮厚度等诸因素确定。在实际施工过程中，需要根据压水试验情况及压浆过程中的反映适当高速注入量，并通过对压浆压力、浆液浓度、压浆方法诸因素的控制，将所需压浆量控制在设计要求的范围内。一般浆液浓度和灌浆量大、灌浆压力高、加固效果更好。

　　(2)初始压浆时水灰比为1∶1，体积为200L，余下水灰比为0.8∶1。泵送流量控制在1.8m3/h左右。

　　(3)注浆应对同一根桩的各注浆管依次实施等量注浆。

　　4.4.3 注浆压力

　　桩侧1.5~2.0MPa;桩端2.0~2.5MPa。

　　4.4.4 注浆时间

　　(1)成桩2d后开始注水打开通道并进行压水试验。

　　(2)28d内进行注浆。初注时一般压力较小，浆液亦由稀到稠。初注时要密切注意压浆压力、压浆量和压浆皮管的变化，并注意压浆节奏。压浆过早，将会因为桩体强度、桩侧阻力过低而导致浆液溢出地面造成压浆失败;压浆太晚，会因桩身泥皮硬化而影响向上泛浆挤入桩周体而导致浆液向远处流失达不到最佳压浆效果。

　　(3)桩侧注浆完成时间约40min，桩端主将时间约70min。桩侧注浆完成后 120min 后方可进行桩端注浆。

　　4.4.5 注浆顺序

　　同一根桩先桩侧后桩底，二者时间间隔不少于2h。

　　裙桩先外围后中间。

　　注浆点距未施工或者正在施工的桩的最小距离为10m。