煤矿钻孔压浆成桩法施工工艺探讨
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【摘要】钻孔压浆桩有其独特的优势，采用这种施工技术不仅没有振动还没有污染，而且单桩的承载力非常高，另外就是施工速度比较快，因此具有较好的经济效益。近年来，在煤矿工程设计中，均采用钻孔压浆桩作为基础，该技术是一种新型桩基施工法，其成桩质量通过施工工艺流程即可保证。本文分析了钻孔压浆桩的工艺流程及成桩机理，并且针对钻孔压浆成桩法的施工要点进行了分析探讨。
【关键词】钻孔压浆 成桩技术 基本原理 施工工艺
一、钻孔压浆桩的工艺流程及成桩机理
（一）钻孔压浆桩的工艺流程
首先，利用长螺旋钻机打钻，钻到工程所需要的设计深度为止。其次，钻机的钻头上设置有喷嘴，当提升钻杆时，通过喷嘴向钻孔内灌注制备好的水泥浆液，直至没有塌孔的危险为止，或者灌至地下水位以上的半米至一米处。再次，当全部提出钻杆之后，再把钢筋笼放到钻孔内，同时还要放入两根补浆管，一根长管和一根短管，然后再投放粗骨料，使其达到设计标高以上的0.25至0.5米。最后，在灌注的水泥浆终凝前，必须重复多次向钻孔内进行补浆，一直补到钻孔的口部冒浆为止。
（二）钻孔压浆成桩机理
当钻到设定位置时，利用高压往钻孔内灌注水泥浆，在提升钻具的同时土柱和钻杆是被不断注入的水泥浆慢慢置换出来的。因为钻孔内的压力非常高，所以在地下水位下面的淤泥和砂卵石以及风化岩等不同的地质条件下能够顺利地成孔成桩。灌注的高压水泥浆具有一定的挤压力，而且还有扩渗和胶凝等作用，因此桩柱周围的土层得到加固，并且大大提高了桩端的阻力以及桩侧的阻力，在地下软土层内，桩身还会出现局部扩径的情况，这就能够保证不出现断桩问题、缩径问题、孔底虚土问题等情况的发生，因此桩身的承载力大得到了大幅的提高。
二、钻孔压浆成桩法的施工要点分析
（一）审查注浆设备
在钻孔压浆成桩施工过程中，注浆机具主要有三部分，一是高压注浆泵，二是单向逆止阀，三是注浆管。高压注浆泵具有一定的工作参数，这个参数必须能够满足注浆所需要的压力。在使用高压注浆泵之前，必须对注浆泵和管线进行密封，并且严格进行密封性运行试验，另外还要检测注浆泵上的压力表、流量表。选用注浆管也有一定的要求，一般采用A30mm直径的黑铁管，也可以采用A38mm直径的黑铁管，管壁的厚度应该不小于2.8毫米，在制作之前不小对线管的密闭性进行仔细地检查，在安装之前还应该对注浆头的长度、孔径及孔距进行仔细检查，看其是否达到要求的标准。对于单向逆止阀，主要是检查球阀和回流逆止情况，逆止阀能够承担的压力应该超过1MPa静水压力。
（二）制作并安装注浆管
注浆管的连接主要有两种方式，一种是丝口连接，另一种是焊接连接。丝口连接往往会出现滑丝的问题，以及连接后的线管垂直度不足的情况。采用焊接连接的方式具有牢固性好的优点，但是，如果操作不当的话，就容易出现线管烧伤的情况，还会有砂眼问题等。在设置注浆管数量时，应该根据桩径的大小进行设置，对于小于120厘米的桩径来说，应该设置两根注浆管，对于大于120厘米的桩径，则应该设置三根注浆管，而且都必须按钢笼圆周进行对称设置，要注意绑扎到钢笼加强筋上，或者采取焊接的方式与钢笼加强筋进行连接，确保连接的牢固性和可靠性。钢笼应该下放到钻孔的底部，钢笼没有进行通长设计的话，则需要设置相应的导笼并延伸到钻孔的底部，另外注浆管头到孔底的距离大约为30至50厘米。注浆管的上端应该高出地面少许，对于端头必须进行封堵，确保牢固可靠，防止杂物进入其中。对于注浆阀来说，其外部应该设置一个保护层，这样做是为了避免受硬物刮撞而损伤管阀。成桩之后必须做好保护工作，避免因为机械或者人为的原因，而破坏注浆管的端头。
（三）如何控制开塞
开塞的控制主要是控制开塞时间和压力。开塞时间的确定至关重要，它直接关系着后续施工的顺利进行，以及桩端砼的完整性。如果开塞时间太早的话，桩身下部砼就不能达到要求的强度，那么用高压水进行冲射时，就会使桩端成形与砼强度受到破坏。如果开塞时间太迟的话，包裹注浆管的砼强度就会太大，这样就会导致注浆头的保护层无法打开，将会影响随后的注浆施工无法顺利进行。因此，开塞时桩端的混凝土强度应该在C10至C15之间为宜，开塞时间大约在成桩后的72小时左右。当开塞的时候，应该关注开塞压力，开塞的最大压力应低于10MPa，而且在完成开塞之后，压力应该出现明显的回落。如果开塞压力大于10MPa，或者持续于高压状态的话，就可能是下部注浆管发生堵塞现象，或者注浆头的周边可能出现了问题，此时应该进行记录研究，然后再采取妥善的处理措施。应该详细地记录各个注浆管的开塞情况，要标明开塞成功注浆管的数量，这样就便于后续注浆施工的顺利进行。
（四）如何控制注浆
控制注浆主要是控制注浆的压力、注浆的体量和注浆的时间。开始注浆的时间在成桩之后的7至25天，在注浆之前，要注意控制好水泥浆，应该根据地下不同土层的渗透率，来确定水灰比例，这样做是为了保证水泥浆能均匀渗透。在注浆的过程中，应该注意注浆的压力，注浆的压力最好在3至10MPa之间。注浆压力不宜过高，流量不宜过大，速度不宜过快，水灰比例不宜过大，这些是注浆是必须注意的几方面问题。如果注浆压力值太大的话，则应该间歇性进行注浆，这样有利于水泥浆的缓慢扩散。如果注浆压力持续过小时，则应该停止进行注浆，认真检查是不是出现了冒浆或者串浆现象，也可能是注浆管被损坏。在注浆的时候，应该用两根桩循环注浆，这样是为了给水泥浆扩散的时间。
（五）冒浆情况监控及处理
因地下情况复杂，水泥浆会选择薄弱土层进行突破，势必会出现地面冒浆或周边桩孔串浆的情况，故在注浆周边至少8m范围内不允许有成孔作业，以减少串浆发生。注浆过程中除对压力表进行监控外，还应对周边土层及施工桩孔进行巡查关注。若已发生冒浆、串浆情况，也应进行间歇性注浆，或相应调低水泥浆的水灰比，减小扩散阻力。若进行上述操作后效果仍不明显，应停止注浆，并对注浆管进行彻底清洗后，待已先注浆部分初凝堵塞冒浆通道后再重新进行注浆。
三、结语
后注浆法是提高钻孔灌注桩垂直承载力的有效措施，对于一些桩长较长，进入砾石层或砂层较深的桩，在施工时底部持力层离散性更大，若适当采用注浆方法在满足承载力要求的同时既可以缩短桩长又可以减小沉降，为工程节约费用。