钻孔灌注桩桩底后压浆技术的应用
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【摘要】文中以西安至宝鸡高速公路在桥梁钻孔灌注桩施工时采用的桩底后压浆技术为例，介绍了后压浆的原理、施工流程、工艺等，重点阐述了桩底后压浆的施工工艺及施工要求，为以后此类工程施工提供参考和借鉴。
【关键词】 钻孔灌注桩 桩底后压浆
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
西安至宝鸡高速公路改扩建工程西安至兴平段为新建段，该段全长26.56KM，全段桥梁14488m/31座，其中阿房宫高架桥7183m，阿房宫内匝道桥3446.9m/13座，两者之和10623.9m，占全段桥梁的73%。全段桩基共计2534根，桩基础均为摩擦桩。
地质概况。本段所经区域位于关中盆地西部，渭河中游冲积平原，地势宽阔平坦，地层较为单一，地下水位高。低阶地土体结构为砂土、粘性土、砂土互层；高阶地上部为黄土，下部为粘性土、砂土、卵砾土。
项目初步设计时全线桥梁未采用后压浆，主线桥半幅采用双柱墩单排桩基础，桩长多数集中在40-50m之间。设计评审时建议优化下部设计，合理确定桩长，以节省造价。为此设计单位补充了详细的地勘资料，同时采用了后压浆技术优化了桩长，并通过现场试桩的静载试验对确定的单桩轴向承载力的容许值进行了校核。
通过设计优化，全线采用后压浆的桩基1700根，其中Φ120cm桩基72根，Φ150cm桩基393根，Φ170cm桩基1235根。共减短桩长13210延米，节约钢筋1400吨（HRB335）。经计算分析，扣除后压浆的费用，全线可节约投资2243.9万元。
2.桩底后压浆提高承载力的原理：
利用预先埋设于桩体内的注浆系统，通过高压注浆泵将高压浆液压入桩底，浆液克服土粒之间抗渗阻力，不断渗入桩底沉渣及桩底周围土体孔隙中，排走孔隙中水分，充填于孔隙中。由于浆液的充填胶结作用，在桩底形成一个扩大头。另一方面，随着注浆压力及注浆量的增加，一部分浆液克服桩侧摩阻力及上覆土压力沿桩土界面不断向上泛浆，高压浆液破坏泥皮，渗入（挤入）桩侧土体，使桩周松动（软化）的土体得到挤密加强，从而使桩的承载性能得到改善。
3.后压浆施工工艺流程：
制作安装压浆管及压浆阀压浆材料设备准备压浆参数的确定灌注桩身混凝土压水通孔开始压浆满足压浆终止条件、终止压浆。
4. 后压浆施工工艺
4.1压浆管及压浆阀的制作
压浆管、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不致压浆阀受损，且具备逆止功能。
若压浆管采用声测管，则声测管必须符合压浆管的要求。
压浆管应与钢筋笼同时制作。压浆管上端应设有管螺纹、管箍及丝堵，下端设有螺纹及用以旋接桩端压浆阀的管箍。
压浆管采用直径为25～48mm的黑铁管或钢管制作，接头采用丝扣连接或焊接（焊接时用大一号的管径套住两接管各50mm，再将套管和压浆管焊接），底端采用丝堵封或焊接钢筋封堵。压浆管在桩底部长出钢筋笼350mm，上部高出桩顶混凝土面500mm。压浆管底部连接长300mm的压浆喷头，在喷头下部120mm处由上至下均匀钻出4排（每排4个）直径3mm的压浆孔，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。若采用声测管作为压浆管，则需将声测管下部做成压浆喷头。压浆阀的制作见图1。
图1 桩端压浆阀的制作
4.2压浆机械设备
压浆机械设备主要包括高压清洗机、水泵、水泥搅拌机、储浆筒、高压压浆泵、压力表、压浆筒和单向阀等。
本项目要求压浆泵采用高压压浆泵，功率≮18kW。压浆泵监控压力表为不低于2.5级16MPa抗震压力表。
4.3压浆系统安装
钢筋笼制作完成后固定压浆管，钢筋笼放入孔前，安装压浆阀。压浆阀安装时应缠裹严密，且满足正常压浆压力作用下能顺利打开。
压浆管、压浆阀应每根桩对称设置3根。压浆管与钢筋笼采用铅丝或用“U”形钢筋焊接固定在加筋箍内侧，布置在两根主筋之间，每道加筋箍设一个固定点。压浆管的上端应高出桩顶（或工作面）500mm，底端伸出桩底350mm（不含压浆阀长度）。如采用声测管作为压浆管，则需在每根声测管上安装压浆系统。
当孔底沉渣
4.4水泥浆制备
4.4.1制备浆液的水泥宜采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，标号≮P.O 32.5。
4.4.2水泥浆搅拌时间不少于5min，水泥浆自制备至用完的时间不超过4h，在倒入蓄浆池前，须用筛网进行粗渣过滤。
4.4.3水泥浆沁水率≯3%，拌合后3h内≯2%，24h后沁水全部吸收。
4.4.4冬季泥浆温度≮5℃，不含杂质。夏季泥浆温度≯32℃。
4.5施工控制参数确定
压浆参数主要包括压浆水灰比、浆液强度、压浆量以及压浆压力。
4.5.1浆液的强度不低于20MPa。
4.5.2浆液的水灰比为0.5～0.9。
4.5.3桩端压浆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、非饱和黏性土及粉土，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，密实黏性土宜取高值。本项目要求压浆控制压力不小于1.5MPa。
4.5.4单桩压浆量可按下式估算：
——为压浆量经验系数，取值见表1；——桩径（m）；
——单桩压浆量，以水泥质量计算（t）。
表1 压浆系数取值
4.5.5压浆流量不宜超过75L/min，终止压浆前排量不大于30 L/min。
4.6试桩
在正式开始压浆前，应选取不少于3根的桩进行试桩。试桩过程中，详细记录压浆量和压浆压力的变化，并绘制变化曲线。曲线斜率突然发生明显变化的点所对应的压浆压力为压浆施工的控制压力。通过试桩，对初算的各项参数进行修正，保证施工质量。
4.7压水通孔
压水通孔是压浆施工前必不可少的重要工序。
在灌注混凝土后2d内压水通孔，疏通压浆管。压浆管预压水宜逐级施加，要有一定的压水时间与压水量。压水压力一般小于3-5 MPa，以压浆管疏通为准。
4.8压浆施工作业要求
4.8.1桩基后压浆施工应不早于成桩后2d，不晚于成桩后30d。
4.8.2压浆顺序要求：
①单桩压浆应对同一根桩的各压浆管依次压入等量的浆液。
②承台群桩压浆应按照先后中间的顺序进行。
③排桩压浆时应采用循环压浆。
4.8.3压浆工艺要求
①成孔后需确定孔底沉渣情况，以保证压浆阀埋入碎石中。
②压浆管在埋置前必须包裹严密。
③严格控制水泥颗料的细度，水泥浆应搅拌均匀，使用前需过滤。
④压浆作业必须连续进行，压浆时间每根桩不得超过2h。
⑤压浆完毕应立即关闭压浆管口的阀门并稳压5min。
4.8.4以下情况应终止压浆。
①压浆总量和压浆压力均达到设计要求。
②单桩泥浆注入量≥设计注入量。
③单桩压浆量量达到设计值的70％，泵送压力超过6.0MPa。
④群桩压浆总量已达到设计值的70%，且压浆压力超过设计值150%并维持5min以上。
5.总结
西安至宝鸡高速公路改扩建工程目前已投入运营，通过检测桥梁工程质量稳定。而整个项目桥梁钻孔灌注桩通过设计优化、现场试验采用的桩底后压浆注浆工艺，在确保桩基的施工承载力等满足要求的同时，又通过减短桩长，节约了较大的投资，收到了良好的经济社会效益，对以后类似项目的设计和施工有一定的借鉴意义。
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