浅析灌注桩后注浆技术在工程中的应用

摘要: 钻孔灌注桩后注浆施工技术，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注浆施工工艺有着重要的意义和广阔的前景。本文就钻孔灌注桩后注浆施工技术进行相关分析，以期对广大同行有所裨益。

关键词:钻孔；后注浆技术；技术；应用

一、钻孔关注装的特点

钻孔灌注桩以其低噪声、对周围环境影响较小、无挤土效应等特点,在高速公路桩基础施工中被广泛应用。但其在施工中形成孔底沉渣不易清除而影响桩端阻力发挥及侧壁因泥浆护壁形成泥皮而影响桩侧阻力发挥。近年来,针对这一问题,不少工程采用了后注浆技术,即成桩时在桩底或桩侧预置注浆管路和注浆装置,待桩身达到一定强度后,通过注浆管路,利用高压注浆泵压注以水泥为主剂的浆液,对孔底沉渣和桩侧泥皮进行固化,从而消除传统灌注桩施工工艺固有缺陷,达到提高桩的承载力、减少沉降量的一种科学、先进的技术方法。某高速公路部分桩基施工中采用了后注浆技术,其单桩承载力得到了明显的提高,并获得了较高的经济效益。钻孔灌注桩后注浆技术包括两个施工过程:1、钻孔灌注桩施工(按常规组织)；2、后注浆施工。

二、对地质条件的要求及加固机理

本方法适用于灌注桩的持力层为碎石层,碎石含量在50 %以上,充填土与碎石无胶结或者轻微胶结,碎石石质坚硬,分布均匀,碎石层厚度满足设计要求。

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注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。浆液首先和桩端的沉渣、离析的“虚尖”“干碴石”相结合,增强该部分的密实程度,提高承载力;再沿着桩身和土层的结合层上返,消除了泥皮,提高了桩侧摩阻力,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。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。

三、注浆参数的设定

注浆参数主要包括注浆水灰比、注浆量以及闭盘压力。由于地质条件的不同,不同工程应采用不同的参数。在工程桩施工前,应先设定参数,然后根据设定的参数进行试桩施工,试桩完成后达到设计强度,进行桩的静载试验,最终确定试验参数。

（一）水灰比

水灰比一般不宜过大和过小,过大会造成注浆困难,过小会使水泥浆在压力作用下形成离析,一般采用0. 15～0. 17 。

（二）注浆量

注浆量是指单桩注浆的水泥用量,它与碎石层的碎石含量及桩间距有关,取决于碎石层的孔隙率,在碎石层碎石含量为50 %～70 % ,桩间距为4 m～5 m 的条件下,注浆量一般为115 t～210 t 。它是控制后注浆施工是否完成的主要参数。

（三）闭盘压力

据事先设定的注浆量来控制,但同时也要控制注浆的压力值。在达不到预先设定的注浆量但达到一定的压力时就要停止注浆,注浆的压力过大,一方面会造成水泥浆的离析,堵塞管道,另一方面,压力过大可能扰动碎石层,也有可能使得桩体上浮。一般闭盘的最大压力应该控制在18 MPa。

四、后注浆施工工艺

（一） 施工工艺流程

灌注桩成孔钢筋笼制作注浆管制作灌注桩清孔注浆管绑扎下钢筋笼灌注桩混凝土后注浆施工。

（二）施工要点

1. 注浆管的制作。在制作钢筋笼的同时制作注浆管。注浆管采用直径为25 mm 的黑铁管制作,接头采用丝扣连接,两端采用丝堵封严。注浆管长度比钢筋笼长度多出55 cm ,在桩底部长出钢筋笼5 cm ,上部高出桩顶混凝土面50 cm 但不得露出地面,以便于保护。注浆管在最下部20 cm 制作成注浆喷头,在该部分采用钻头均匀钻出4 排(每排4 个) 、间距3 cm、直径3 mm 的注浆孔作为注浆喷头;用图钉将注浆孔堵严,外面套上同直径的自行车内胎并在两端用胶带封严,这样注浆喷头就成了一个简易的单向装置,当注浆时注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注入碎石层中,而混凝土灌注时该装置又保证混凝土浆不会将注浆管堵塞。

2. 注浆管的布置。将两根注浆管对称绑在钢筋笼外侧。成孔后清孔、提钻、下钢筋笼,在钢筋笼吊装安放过程中要注意对注浆管的保护,钢筋笼不得扭曲,以免造成注浆管在丝扣连接处松动,喷头部分应加混凝土垫块保护,不得摩擦孔壁,以免车胎破裂造成注浆孔的堵塞。按照规范要求灌注混凝土。

3．注浆桩位的选择。根据工程实践,在碎石层中,水泥浆在工作压力作用下影响面积较大。为防止注浆时水泥浆液从邻近薄弱地点冒出,注浆的桩应在混凝土灌注完成3 d～7 d 后,并且在该桩周围至少8 m 范围内没有钻机钻孔作业,该范围内的桩混凝土灌注完成也应在3 d 以上。

4．注浆施工顺序。注浆时最好采用整个承台群桩一次性注浆,注浆先施工周圈桩位再施工中间桩;注浆时采用两根桩循环注浆,即先注第1 根桩的A 管,注浆量约占总量的70 %(111 t～114 t 水泥) ,注完后再注另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的两根管注浆时间间隔在30 min～60 min 以上,给水泥浆一个在碎石层中扩散的时间。注浆时应做好施工记录,记录的内容应包括施工时间、注浆开始及结束时间、注浆数量以及出现的异常情况和处理的措施等。

五、注浆施工中出现的问题和相应措施

（一）喷头打不开

压力达到10 MPa 以上仍然打不开注浆喷头,说明喷头部位已经损坏,不要强行增加压力,可在另一根管中补足注浆数量。

（二）冒浆

注浆时常会发生水泥浆沿着桩侧或在其他部位冒浆的现象,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,可以停止注浆;若从本桩侧壁冒浆,注浆量也满足或接近了设计要求,可以停止注浆;若从本桩侧壁冒浆且注浆量较少,可将该注浆管用清水或压力水冲洗干净,等到第2 天原来注入的水泥浆液终凝固化、堵塞冒浆的毛细孔道时再重新注浆。

（三）单桩注浆量不足

注浆时最好采用整个承台群桩一次性注浆,注浆时先施工周圈桩形成一个封闭圈,再施工中间,保证中间桩位的注浆质量,若出现个别桩注浆量达不到设计要求,可视情况加大邻近桩的注浆量作为补充。

六、结束语

在应用钻孔灌注桩后注浆技术的时候，不同的工程地质条件下我们对地质条件及加固机理、对水灰比、注浆量及闭盘压力等注浆参数的设定都有一定的差异；往往预先设定的注浆参数往往参考相似工程的经验,注浆参数的最终确定要依赖于试验桩的结果, 而可以借鉴的经验并不多,这就需要我们不断的积累,再加上理论的探讨,最终形成成熟的技术。