钻孔灌注后压浆桩施工工艺实践

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摘要：在钻孔灌注桩的基础上采用先成桩后压浆的新方法与新工艺发展起来的一种具有较多优点的新技术

关键词：钻孔灌注桩；施工；成桩；后压浆；

Abstract: Using new technology to a new method of pressure grouting to pile and new process developed has more advantages in bored pile foundation.

Key words: bored pile; construction; pile; post-grouting

中图分类号：TU74

钻孔灌注桩是一项工序较多，技术要求较高、工作量较大、工种较多，并需在一个短时间内连续完成的地下隐蔽工程，钻孔灌注后压浆桩是在钻孔灌注桩的基础上采用压浆新方法与新工艺发展起来的一种新技术，该技术具有许多优点，现对该工艺作简要介绍。

一、钻孔灌注桩工艺

1、该桩型具有以下优点：

（1）、根据设计要求，桩长、桩径可大可小，适应所有地层，有较大的选择余地。

（2）、可提供较高的单桩承载力，施工过程中无振动、无噪音。

（3）、对成孔中的地层适应性较强，特别是对特殊性质的土层（如流变性淤泥）通过工艺调整（调整钻速、钻压、泥浆性能等），成桩均能满足设计要求，保证工程质量。

2、该桩型存在以下缺点：

（1）、为确保单桩承载力达到设计要求，有时设计桩径过大，桩深过深，可能嵌岩，成孔工期长，混凝土方量大，从而使造价增高。

（2）、此桩型需采用泥浆护壁，因此成桩桩壁会有或厚或薄的泥皮，同时由于孔底沉渣的存在，对承载力的发挥有一定影响。

二、钻孔灌注后压浆桩工艺

钻孔桩后压浆技术是90年代初期在钻孔灌注桩的基础上采用新技术与新工艺以及新方法发展起来的。由于它比钻孔桩具有先进性，工程质量具有可靠性，同时可以降低工程造价以及缩短工期等优势，因此，1997年被建设部列为十大重点推广技术之一，现仅对钻孔后注浆技术可靠性的主要依据列举几点：

1、钻孔桩后注浆技术新工艺，在武汉、上海、北京、天津等地已全面推广，而且效果显著，特别是1995年后在武汉地区有较成熟的成功经验。

2、桩底通过注浆后，孔底沉渣变为固化土，解决了沉渣对桩基质量所带来的负面影响，不仅扩大了桩底截面积，提高了端承力，而且明显地减少沉降量。

3、桩底后注浆，不仅使砂、土层渗透加强，形成大片固化桩端土，而且能向上及向桩周渗透，使桩下端部位摩阻力大大提高。同时，后注浆是在钻孔成桩后3～5天才进行注浆，注浆后使周土层充填，从而提高桩侧摩阻力。

4、在桩长与桩径相同的条件下，钻孔桩后注浆比纯钻孔桩其承载力增幅达50～150％，特别是在砂砾卵石及砂性土层中，其效果更加明显。

5、钻孔桩由于注浆后承载力大幅度提高，因此，桩长根据需要可以减短，不需嵌岩，桩径也可以变小，从而使混凝土方量也将大大减少，而且可以提高工程进度，缩短工期，节约大量资金、劳动及机械的磨损。

三、后注浆机理

钻孔灌注桩后注浆施工工艺是指：钻进成孔后，随钢筋笼向孔内下入预埋注浆钢管，待钻孔灌注混凝土成桩后，间隔一定时间，通过预先埋设的注浆管道，借助于高压注浆泵和注浆软管，将配制好的高强度水泥浆液向桩内既定部位进行压力注浆的一项新技术，自94年以来，该技术已日臻成熟，效果显著，被广泛推广并产生了巨大的经济效益和社会效益。

钻孔灌注桩通过后注浆后，其作用异常显著，对桩底而言，首先，水泥浆液渗透到桩端砂石和疏松的孔底沉渣间隙中，与之混合形成强度较高的胶结体，即增强了桩端混凝土强度，又使孔底沉渣消失，桩沉降量明显降低，消除了孔底沉渣对沉降量的负面影响；其次，随着注浆压力和注浆量的增加，水泥浆液不断地向持力层中劈裂、渗透、充填，在桩端一定范围内形成不规则块状、球体状或梨状胶结体扩大头，增大了桩端的承压面积，有利于承载力的提高；其三，由于注浆压力的挤密作用以及水泥浆液的胶凝固化作用，使桩端持力层的摩阻力qpk值成倍增加，大幅度提高桩端土体的承载力；其四，对桩侧而言，钻孔灌注桩施工为泥浆护壁，桩周形成了软弱剪切滑动面——“泥皮”，且桩身混凝土凝期内的体积收缩特性，使桩土间产生“间隙”，影响了桩的摩阻力，通过注浆后，在注浆压力的作用下，水泥浆液上返过程中，冲毁了泥皮，重新胶结成环状固结体，增大了桩径，根除了“泥皮”对桩承载力的负面影响；其五，上返过程中，水泥浆液的渗透、充填、压密和胶结作用，改善桩周土特性，使其侧摩阻力qsik值大幅度提高，同时，还形成糖葫芦状不规则胶结体，使局部桩身面积增大，对承载力的提高极为有利。

由于后注浆施工技术具有以上特性，明显弥补了钻孔灌注桩的弱点和不足，改善了桩土间结合关系，形成了扩大头或不规则胶结体，大幅度提高桩端qpk和桩侧qsik值，故使桩的极限承载力明显提高，一般提高幅度可在50％以上，对于渗透性好的地层，提高幅度更大。

四、钻孔灌注压浆桩施工工艺流程

每根桩的施工都必须经过测放桩位埋设护筒对钻机成孔一次清孔钢筋笼制安下导管二次清孔砼搅拌砼灌注后压浆等十几道工序，每一环节的施工都有其不同的操作要求。施工过程详见工艺流程图。

五、钻孔灌注后压浆桩各工序施工质量保证措施

1、放红线和测量放桩位质量控制

进场后根据业主提供的红线点及高程点，对红线和桩基轴线进行测量放样，及时填报“测量定位成果复查记录”，经业主及监理验收签字确认后，方可埋设护筒及其他准备工作台；

护筒埋设是保证桩位偏差控制在规范要求内的重要工序，因此，对护筒埋设的质量必须进行控制，护筒埋设要周正、水平、对中，四周填土夯实，而且必须进行二次测量复查，以保证埋设偏差在规范范围内。

2、钻机就位

（1）、平整孔位，垫实机台木，保证设备就位稳固，以防沉降。

（2）、钻机就位时，要保证转盘、护筒中心及钻机吊索中心三点一线，并用水平尺检查水平度。

（3）、泥浆泵、砂石泵应吊放在机台木上，使泵水平中心轴线与泥浆池面之间的距离不大于50cm，并将各泥浆胶管连接接头用卡盘卡紧，以免漏气影响泵的功能。

（4）、准确丈量钻头、主动钻杆及各钻杆长度，根据孔深做好钻具配长工作，以保证孔深的准确性。

（5）、钻机就位后，转盘中心桩位中心偏差控制在20mm以内，对于一柱一桩的单桩，对桩位偏差应严格控制，确保在10mm以内，经各方验收后方可开钻。

3、钻进成孔

（1）、每根桩施工前必须明确桩孔的直径、孔深以及桩

顶、笼顶、孔口标高等主要技术指标。

施工工艺流程图

（2）、开孔钻进，应轻压慢转吊钻，待进尺6～7m后，方可转入正常钻进，以防出现孔斜。

（3）、根据地层岩土特性，调整泥浆的粘度、比重等性能参数。

（4）、确保孔斜率≤1％，施工桩位四周应刨去浮土，清除污泥整平地面，钻机对位后要求水平周正，不应有明显沉陷，严禁使用已弯曲的钻杆钻进；钻进过程中，经常用水平尺检查钻机的水平度，发现钻杆明显偏斜时，应拉起钻杆扫孔正位后方可继续钻进。

（5）、成孔进入砂层后，为确保孔壁完整性，适时调整泥浆性能和不同的钻速，粘土层和砂层可采用正循环钻进，进入卵石层前时，可更换成反循环钻进。

（6）、泥浆的控制与保护在成孔工艺中较为重要，必须关注泥浆性能参数的检查及测试，钻进过程中泥浆比重应根据设计要求控制在1.15范围内，并及时做好清浆排污工作。

（7）、终孔后，准确丈量孔深，并进行一次清孔，一次清孔后的孔底沉渣应控制在100mm以内，满足要求后，会同现场监理进行终孔验收，签字认可后，方可提钻移机。

4、钢筋笼制作与吊放

（1）、钢筋笼制作之前，各种型号钢筋必须有出厂材质证明，且经抽样复检进行力学性能及焊接试验，合格后方可使用。

（2）、根据设计要求，提供钢筋笼下料施工图纸，严格按图纸分节制作。

（3）、钢筋笼制作质量应符合下列允许偏差范围：主筋间距±10mm，加劲箍间距±10mm，螺旋筋间距±20mm，钢筋笼整体长度±50mm。

（4）、钢筋焊接采用单面搭接焊，搭接长度15d，封闭箍和加强环搭长度为10d，每节笼的孔口连接应错位搭接，在同一截面内钢筋接头面积不超过钢筋总面积的50％，并按此要求进行检查验收。若发现焊接质量问题，应立即返工重做。

（5）、焊成的钢筋笼骨架吊放时应防止弯曲变形。

（6）、钢筋笼安装入孔时，保持垂直状态，对准孔位慢慢轻放，以免碰撞孔壁，下笼中若遇阻，不得强行下放，应查明原因作出处理后再继续下笼。钢筋笼分段孔口焊接严格按设计及规范要求进行。凡不符合焊接要求的钢筋笼不得下入孔内。

（7）、钢筋笼一定要下到位，否则将影响后注浆工序的施工。当笼体全部安放到位后，由施工员、质检员及监理人员检查安放位置，确认符合要求后，将钢筋笼用吊筋固定，并使笼于桩孔中心。

5、下导管

检查导管连接处的密封性，破损的密封圈必须及时更换；检查导管有无裂缝，丝扣是否损坏，有隐患者及时修复；导管孔口对接必须拧紧，孔口操作时要严防跑管，导管配长要合理，导管下端至孔底的距离应控制在0-3～0.5m范围内.

6、二次清孔

采用正循环或反循环法进行二次清孔，并采用泥浆置换法，调整泥浆的粘度和比重，当孔底沉渣厚度符合设计要求，且孔内返浆比重满足设计要求，并经现场监理验收认可后，方可进行水下砼灌注。

7、混凝土质量控制

市政桩基工程宜采用商品混凝土，因此，先要择优选定一家质量好、信誉度高的商品砼搅拌单位，开工前要求搅拌单位提供厂家资质证明，生产砼的砂、石、水泥检验报告及配合比通知单；同时每辆运输车到达现场后，开灌前需测定坍落度，坍落度指标必须满足180～220mm的规范要求。

8、混凝土灌注

（1）、水下混凝土灌注是钻孔成桩质量中关键工艺，施工人员应从思想上高度重视，在做好各项准备工作，技术措施完全落实后才能开始灌注。

（2）、二次清孔完毕后，必须在15～30分钟内进行封底混凝土灌注。

（3）、封底混凝土量根据桩径计算，应满足封底砼埋管深度不少于1m的要求，同时应随时观察孔口返浆流畅情况。

（4）、灌注开始后浇筑应连续不断进行，当导管埋深达到6m左右时，应及时拔卸导管，拔管后的导管埋深应控制在2～3m内，每次拔管一根，以防埋管或断桩；灌注的全过程应做好记录。

（5）、为了保证桩头砼质量，应严格控制超灌高度，一般桩基工程的超灌高度为0.8～1.0m。

（6）、每根桩的混凝土必须制作一组试块，取样有代表性，试块脱模后，置于标准养护池中养护28天。试块试验及试压结果判定应执行国家标准《混凝土强度检验评定标准》（GBJl07—87）的有关规定。

9、压浆质量保证措施

（1）、严格检查注浆管及加工好的注浆管质量，不符合质量要求的严禁使用。

（2）、注浆管问的焊接必须牢固密封，发现管材焊接不严密应立即返工，做到万无一失方可固定到钢筋笼上，其底管伸出量应控制在100～150mm左右，接管前，将管内锈皮敲打干净后方可焊接，并注入清水以检查连接质量好坏，确保其密封性。若发现清水渗漏，应逐节将注管提出孔口检查，直至查明渗漏原因并予以排除为止。同时在下笼过程中严禁强力冲撞，做到轻提慢放，避免损伤注浆管。

（3）、正式注浆前应采用清水试注，试注合格后方可正式注水泥浆。

（4）、经常检修注浆泵、搅拌系统，确保其运行良好。

（5）、对所使用的水泥进行二次复检，其内容包括水泥的安定性、抗压强度等，经检验不合格者严禁使用。

六、钻孔灌注后压浆桩关键工序措施

在钻孔灌注后压浆桩的施工过程中，对桩基施工是否满足设计要求起着决定意义的关键工序，应采取有效的控制措施，其中几道关键工序为：

1、测量放线

在正式开工前，应首先对红线控制点复测，并将控制点用砼浇注固定。根据工期长短，在施工过程中，至少对控制点及施工轴线复测一次，以防在施工中出现累计误差，使测放桩位满足设计要求。

2、钻进成孔

该工艺施工质量的好坏直接影响桩的质量，首先要确保钻孔的垂直度≥1％，在每根桩开钻前检查钻机的水平度，在成孔过程中至少用水平尺检查一次水平度；其次，泥浆各项性能指标的控制相当重要，如果泥浆控制不好会引起塌孔缩颈以及混凝土灌注困难等质量隐患发生，因此应高度重视。

3、混凝土灌注

该工序首先要求混凝土的和易性要好，塌落度指标满足要求，同时在灌注砼过程中不能埋管太浅或太深，以防出现断桩及堵管现象发生。

4、压浆管的制作安放

压浆管的制作及安放极为重要，若没制作安放好，例如冲不开压浆管或没有安放到预定的标高，则压注水泥浆工艺就不能实施或达不到预定部位，从而使桩的承载力达不到设计要求，因此，无论是施工人员还是技术管理人员，都必须对该工序倍加重视。

参考文献：

〔1〕 《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）；

〔2〕 《公路桥涵施工手册》；

〔3〕 《公路施工手册》；