浅谈土木工程中的钻孔灌注桩技术

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摘要：本文介绍了土木工程中钻孔灌注桩技术，着重对钻孔灌注桩的后压浆法加固进行了分析和阐述，有一定参考价值。

关键词：钻孔灌注桩;后压浆法;施工工艺

中图分类号：K826.16 文献标识码：A 文章编号：

1 概述

近年来我国桥梁工程对钻孔灌注桩桩基承载力的要求越来越高，为了满足设计承载力要求，桩基的持力层要求是较为完整的岩石层，桩长和桩径尺寸往往做的很大，使得桩基部分的工程造价较高，同时给施工带来很大的困难。为了解决这一工程问题，在设计和施工中经过多年的探索和实践，总结了一套钻孔灌注桩后压浆法加固桩端地基的方法，大大缩短了桩长，取得了良好的经济效果。

运用钻孔灌注桩技术进行建筑工程泥浆灌注施工的技术优点主要表现在，和一般的灌注技术相比，钻孔灌注桩技术的灌注桩承载力较大，并且在进行泥浆灌注时，对于灌注泥浆的压实作用及效果较明显。其次是在进行灌浆施工过程中，由于灌注桩压力的作用使得泥浆黏性较大，因此在灌注进工程结构中后，非常坚固，而且具有一定的抗震作用。另外，钻孔灌注桩技术在进行工程施工设计中非常注意对灌注桩的承载作用力。

2钻孔灌注桩基础后压浆的应用

某大桥采用φ1.5m钻孔灌注桩群桩基础，后卯中桥采用φ1.2m钻孔灌注桩群桩基础，由于桩基的持力层为砂泥软石土层，且土粒与软石为轻微胶结，为提高桩基的承载能力，对钻孔灌注桩采用桩底后压浆进行加固处理。

3加固机理

在灌注桩施工中将钢管沿桩钢筋笼外壁埋设； 桩混凝土强度满足要求后；将水泥浆液通过钢管由压力作用压入桩端的碎石层孔隙中；使得原本松散的沉渣、碎石、土粒和裂隙胶结成一个高强度的结合体。水泥浆液在压力作用下由桩端在碎石层的孔隙里向四周扩散；对于单桩区域；向四周扩散相当于增加了端部的直径；向下扩散相当于增加了桩长;群桩区域所有的浆液连成一片；使得碎石层成为一个整体；从而使得原来不满足要求的碎石层满足结构的承载力要求。在钻孔灌注桩施工过程中；无论如何清孔；孔底都会留有或多或少的沉渣;在初灌时；混凝土从细长的导管落下；因落差太大造成桩底部位的混凝土离析形成“虚尖”、“干碴石”;孔壁的泥皮阻碍了桩身与桩周土的结合；降低了摩擦系数；以上几点都影响到灌注桩的桩端承载力和侧壁摩阻力。

3.1 改善持力层条件、提高桩的承载力。钻孔灌注桩成孔过程中，土体扰动、桩底沉碴和桩周泥皮对桩基承载力产生严重负面影响。为了改善和提高桩基承载能力，桩底压浆使浆液在高压作用下对沉碴及桩周土劈裂、渗扩、填充、压密、固结等作用使桩端持力层在一定范围内原本松散的碎石、土粒和裂隙胶结成一个高强度的结合体，从而改善持力层的物理力学性能，恢复和提高持力层土体强度。

3.2 提高桩侧摩阻力。钻孔灌注桩与桩周土体间空隙降低了桩侧摩阻力；桩周泥皮阻碍了桩身与桩周土的结合，降低了摩擦系数，同样降低了桩侧摩阻力。桩底压浆在高压作用下，浆液沿桩土界面上返，通过渗扩、填充、胶结综合作用对桩周泥土置换和空隙充填，在桩周形成脉状结合体，使桩侧摩阻力大幅度提高；同时浆液横向渗透到桩侧土层中也起到了加大桩径的作用，从而改善持力层受力状态和荷载传递性能。

4压浆参数的设定

压浆参数主要包括压浆水灰比、压浆量以及终止压浆压力。在桩基施工前，应根据以往工程的实践经验，先设定参数，然后根据设定的参数，进行试桩的施工，试桩完成后达到设计的强度，进行桩的静载试验，最终确定试验参数。

4.1 水灰比应根据土的饱和度、渗透性确定。对于饱和土，水灰比宜为0.45～0.65；对于非饱和土，水灰比宜为 0.7～0.9（松散碎石土、砂砾宜为0.5～0.6）；低水灰比水泥浆宜参入减水剂。注浆少，压力大，可调大水灰比。

4.2 压浆总量与持力层的孔隙率以及桩间距有关，在砂泥软石土层软石含量为50%～70%，桩间距为4～5m 的条件下，压浆量一般为115～210t。

4.3 桩底终止压浆压力应根据土层性质及压浆点深度确定，对于风化岩、非饱和粘性土及粉土，压浆压力宜为3～10MPa，对于饱和土层压浆压力宜为1.2～4MPa，软土宜取低值，密实粘性土宜取高值。

5后压浆施工工艺

5.1 施工准备

5.1.1 材料准备。a.水泥宜采用硅酸盐水泥或者普通硅酸盐水泥，按规定批次进行抽检和报检。b.水泥浆配合比设计及试验。严格按照规范要求，进行水泥净浆配合比设计，确定理论配合比，并进行相关的检验。泌水率最大不得超过3%，拌合后3h的泌水率宜控制在2%，24h后泌水应全部被浆吸收。水泥浆液从拌制到使用的最长时间，应通过试验来确定，一般不得超过2～3h。c.压浆管和压浆阀。压浆管采用内径为5cm的白铁管，超声波检测管可兼使用。压浆阀应能承受1MPa以上的净水压力，压浆阀外部保护层应能抵抗砂石等硬物的刮撞面不致使压浆阀受损，且具备逆止功能。

5.1.2 设备准备

a.压浆的机械设备主要有高压清洗机、注浆泵（额定泵压应大于设计最大压力的1.5倍）、压力表、水泥搅拌机、储浆筒（容积不小于0.5m3，顶口加盖滤网）、水泵、安全阀门、电焊机、气割设备等。b.压力表必须经过有资质的计量单位检验校核，量程不小于压浆设计最大压力的1.3倍，一般为10～15MPa。

5.2 施工要点

a.压浆管的布置：在制作钢筋笼的同时制作压浆管。压浆管采用直径为25mm的黑铁管制作；接头采用丝扣连接；两端采用丝堵封严。压浆管长度比钢筋笼长度多出55cm；在桩底部长出钢筋笼5cm；上部高出桩顶混凝土面50cm但不得露出地面以便于保护。压浆管在最下部20cm制作成压浆喷头(俗称花管)；在该部分采用钻头均匀钻出4 排(每排4个)、间距3cm、直径3mm的压浆孔作为压浆喷头;用图钉将压浆孔堵严；外面套上同直径的自行车内胎并在两端用胶带封严；这样压浆喷头就形成了一个简易的单向装置:当注浆时压浆管中压力将车胎迸裂、图钉弹出；水泥浆通过注浆孔和图钉的孔隙压入碎石层中；而混凝土灌注时该装置又保证混凝土浆不会将压浆管堵塞。b.压水试验：成桩3天后先用压浆泵从1#压浆管内压入清水，冲洗孔底泥浆，直至2#、3#压浆管冒出清水为止。压水试验不仅可以疏通压浆通道，而且可以根据压水试验结果对压浆的有关参数做出相应调整。c.压浆桩位及压浆时机的选择：为防止压浆时水泥浆液从临近薄弱地点冒出，压浆的桩应在混凝土灌注完成14天（混凝土强度达到80%）后；并且该桩周围至少8米范围内没有钻机进行钻孔作业，此外，该范围内的桩基混凝土灌注完成均应在3天以上。d.压浆施工顺序：压浆时最好采用整个承台群桩一次性压浆，压浆先施工周圈桩再施工中间桩，压浆时采用2根桩循环压浆；即先压第1根桩的A管，压浆量约占总量的70%，压完后再压另1根桩的A管，然后依次为第1根桩的B管和第2根桩的B管，这样就能保证同一根桩各压浆管压浆时间间隔30～60分钟以上，给水泥浆一个在土体中扩散的时间。e.压浆施工：钻孔灌注桩成型14天，混凝土强度达到80%后，进行超声波检测，而后进行桩底压浆。将配制好的水泥浆液经压浆泵加压输入到压浆管内，高压浆液通过管底的单向阀门进入桩底的土中。在正式压浆前，应检验配制好的水泥浆液的流动性、稳定性、均匀性、水泥浆液凝固时间，浆液浓度调整时机等施工控制参数。

5.3 终止压浆标准

当满足下列条件之一时，可终止压浆：a.压浆总量已达到设计要求。b.压浆总量已达到设计要求的75%及以上，且入口压力已达到试验确定的最大压力。c.压浆总量已达到设计要求的75%及以上，且地面已冒浆。

5.4 压浆施工中出现的问题和相应措施

a.当若水泥浆液是在其他桩或者地面上冒出；说明桩底已经饱和；可以停止压浆;若从本桩侧壁冒浆；压浆量也满足或接近了设计要求；可以停止压浆;若从本桩侧壁冒浆且压浆量较少；可将该压浆管用清水或用压力水冲洗干净；等到第2天原来压入的水泥浆液终凝固化、堵塞冒浆的毛细孔道时再重新压浆。b.若遇压力达到10MPa以上仍然打不开压浆阀，说明压浆阀部位已经损坏，不要强行增加压力，可在另一根管中补足压浆数量。

6 结语

不同的工程地质条件有很大的差异；不可能有相同的压浆参数；预先设定的压浆参数往往参考相似工程的经验；压浆参数的最终确定要依赖于试验桩的结果；而全国可以借鉴的经验并不多；有待进一步的积累；再加上理论的探讨；最终形成一个成熟的技术。灌注桩后压浆具有提高单桩承载力；提高生产率；节约建设资金的优点；所以；在具备条件的工程中推广后压浆施工工艺有着重要的意义和广阔的前景。

参考文献

[1]中华人民共和国行业标准《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008[S].中国建筑工业出版社，2008；10.

[2]公路桥涵施工技术规范 JTG/T F50-2011[S].人民交通出版社，2011；8.