试论钻孔桩桩基后压浆的施工技术

摘要：本文结合工程实例介绍了桩基后压浆施工技术及钻孔桩桩基后压浆单桩承载力试验，并提出几点体会，仅供参考。

关键词：桥梁；钻孔桩；桩基后压浆；施工技术

桩底、桩侧后压浆技术是近年来发展的桩基改良技术。该技术通过压浆，使桩周及桩底松软土体的强度得到有效加强，从而大大提高灌注桩的桩侧阻力和桩端阻力，达到增加灌注桩承载力的目的。其作用机理是在桩体形成后，由桩端和桩侧的预埋管压入水泥浆，通过浆液的渗扩、挤密和劈裂压密等方式，消除泥皮和桩底沉渣的固有缺陷，改善桩土界面，使桩周一定范围内的土体得到加固、土体强度增加，增大桩侧摩阻力和桩端承载力，从而大幅度地提高单桩极限承载力和减少沉降量，具有很高的技术、经济效益。

1 工程概况

某市联络线起于三环路东北角，沿北三环路切线向东至三环路（三元立交），长度约2.5 km，是一条加强二、三环路联系的快速干道，竣工后将形成市区至机场的快速通道。联络线包括主路桥2座，辅路桥4座，共有桩基383颗，其中采用桩基后压浆技术施工的有7颗，桩径为1.5 m。

2钻孔桩桩基后压浆施工

2.1施工工艺流程

桩基后压浆施工工艺流程见图1。

2.2压浆装置及设备要求

（1）压浆管布置（见图2）

压浆导管应采用国标低压流体输送用焊接管。桩端压浆导管公称直径Ф25，实际钢管壁后不得小于3.25 mm；桩侧压浆导管公称直径Φ20，壁厚不小于2.75 mm。压浆导管上端均设有管螺纹、管箍及丝堵；桩端压浆导管下端设有G1螺纹及用以旋接桩端注浆器的管箍。压浆导管的连接均采用套管焊接。注浆器采用内径不小于Φ32 mm的锥形钢管，出浆孔孔径8 mm，外设胶皮套以保护出浆孔兼起单向阀作用。

（2）压浆设备

选用泵压不低于7 MPa的压力注浆泵（如3SNS、BW150等型号的高压注浆泵），并配以与注浆泵相匹配的YJ340等型号的泥浆搅拌机，水泥浆的输浆管采用双层钢丝纺织胶管，额定压力不小于10 MPa。泵送压力表1个，为2.5级16 MPa抗震压力表。

2.3施工技术要求

（1）钻孔桩钻孔：桩位、桩径、桩长应满足设计要求，按规范要求严格控制桩的垂直度、桩底高程、桩底沉渣厚度。

（2）压浆管配置：在起吊沉放钻孔桩钢筋笼同时安放配置桩端压浆管、桩侧压浆管（根数、布置情况应根据桩和地质的具体情况确定），压浆导管上端宜高于桩施工作业地坪0.5 m（视具体情况可略作调整），桩端压浆导管下端口（不包括桩端压浆阀）距钢筋笼底端0.3～0.5 m。

（3）安装压浆管和注浆器：压浆导管与钢筋笼用16号铅丝十字绑扎固定，绑扎点应均匀。桩端压浆管绑扎在箍筋内侧，与钢筋笼主筋靠近绑扎固定，绑扎点为每道加强筋处，绑扎点间距为2.0 m。桩端压浆阀在钢筋笼起吊后入孔前旋接在导管下端，桩端压力注浆器略超出钢筋笼底部0.1～0.3 m。空孔段压浆管应预先焊接好，与钢筋笼一起吊入。在钢筋笼下到连接桩侧压浆阀的三通距孔口以上1 m左右时，安装桩侧压浆阀，并和钢筋笼绑牢。

（4）下钢筋笼：下放钻孔桩钢筋笼前，桩后压浆的导管上端应用管堵封严。钻孔桩钢筋笼宜整体吊装，并保持垂直起吊，防止钢筋笼起吊过程中变形而破坏压浆管。严格控制钢筋笼下放深度，严禁悬吊，以免桩端压浆阀埋在混凝土中，影响压浆效果。下放钢筋笼时，若孔内泥浆表面有气泡出现，应将钢筋笼提出来，对压浆管进行认真检查，若有漏点要进行更换，确认无误后重新下放钢筋笼。

（5）混凝土灌注：钢筋笼就位后，确认桩后压浆管没有损坏，即可进行钻孔桩基桩水下混凝土灌注。灌注过程中应严格控制混凝土导管的埋深、混凝土的灌注标高。

（6）压浆：桩基后压浆可在桩混凝土灌注2 d后进行。对于桩端桩侧联合压注浆，宜先桩侧注浆后桩端注浆。水泥浆采用42.5以上强度等级的普通硅酸盐水泥拌制，水灰比一般控制在0.5～0.75之间，相对质量密度控制在1.65～1.7之间，漏斗粘度在25S以上。压浆前要检查系统运转情况及各参数指标是否达到设计要求；压浆时要做好压力、压浆量、冒浆量的测量工作，并做好注浆作业记录（包括成桩日期、压浆日期、桩端和桩侧水泥浆压入量、水泥浆泵送终止压力）及特殊情况处理记录。

（7）压浆控制：后压浆控制采用注浆量与注浆压力双控法。（以水泥浆注入量为主，压力控制为辅。其中注浆量和注浆压力应根据设计要求或根据桩长、桩径、桩端及桩周地质等具体情况确定）。压浆控制要求：

水泥浆压入量达到设计值的70%，泵送压力超过设计值，可停止压浆；水泥浆压入量达到设计值的70%，泵送压力不足预定压力的70%，应调小水灰比，继续压浆至满足预定值；若水泥浆从桩侧溢出，则应调小水灰比，改间歇压浆至水泥用量满足预定值；终止泵送压力不得小于1 MPa。

3 钻孔桩桩基后压浆单桩承载力试验

为检验钻孔桩桩后压浆技术的效果，注浆后可进行竖向抗压极限承载力试验。实验方法宜采用自平衡试桩法（因自平衡试桩法较接近竖向抗压桩实际工作条件的试验方法）。试验按中华人民共和国国家标准《岩土工程勘察规范》GB50021-2001及行业标准《建筑桩基检测技术规范》JGJ106-2003、《公路桥涵地基与基础设计规范》JTJ024-85、《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000、《建筑桩基技术规范》JGJ94-94等有关标准进行。

试验前把荷载箱埋入基桩的某一平衡点位置。试验时，从桩顶通过高压油泵向荷载箱充油（如图3所示），试桩预定加载值为单桩承载力设计值的2倍，并采用慢速维持荷载法，即逐级加载法。每级荷载达到相对稳定后方可加下一级荷载，同时测量荷载箱上部桩的向上位移量和荷载箱下部桩的沉降量及桩顶的位移量。直到试桩破坏，然后分级卸载到零。

3.1试验程序

（1）加、卸载分级

每级加载值为预估极限承载力的1/20，第一级可按2倍荷载加荷。卸载也分级进行，每级卸载量为2个加载级的荷载值。

（2）加载测量

每级加载后在第1 h内按在5、15、30、45、60 min测读桩顶沉降量，以后每隔30 min测读一次。位移传感器连接到微机，直接由笔记本电脑控制测读；同时在笔记本电脑屏幕上显示Q-s曲线和s-1gT曲线。

（3）判稳标准

每级加载下沉量，每小时内小于0.1 mm并连续出现两次，即可认为稳定，可加下一级荷载。

（4）卸载量测

每级卸载后，应观测桩顶的回弹量，检测办法与加载相同。卸载到零后，在每3h内每30min观测一次。

3.2中止加载条件

（1）实验桩荷载箱达到最大加载值。

（2）某级荷载作用下，桩的位移量为前一级荷载作用下沉降量的5倍。

（3）某级荷载作用下，桩的位移量为前一级荷载作用下沉降量的2倍，且24 h尚未到达相对稳定。

（4）验桩累计沉降量超过40 mm。

4钻孔桩桩基后压浆单桩竖向承载力计算

4.1确定试桩极限承载力

依据实验桩位移随荷载的变化特征，用公式法确定试桩的极限承载力。

（1）根据位移随荷载的变化特征确定极限承载力，对于陡变型Q-s曲线取Q-s曲线发生明显陡变的起始点。

（2）对缓变型Q-s曲线，按位移值确定极限值，极限侧阻取对应于向上位移S上=40～60 mm对应荷载为承载力极限值QU上；极限端阻取S下=40～60 mm对应荷载，或大直径桩的S下=0.03～0.06 D（D为桩端直径，大桩径取低值，小桩径取高值）的对应荷载。

（3）根据位移随时间变化的特征确定极限承载力，下段桩取S-1gt曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值，上段桩取S-1gt曲线尾部出现明显向上弯曲的前一级荷载值。

分别求得上、下段桩的极限承载力QU上、QU下，然后考虑桩自重的影响，得出单桩竖向抗压极限承载力为：

QU=（QU上-W）/γ+QU下

式中：W为荷载箱上部桩质量密度；γ为荷载桩箱部桩侧阻力修正系数（对于粘性土、粉土γ=0.8；对于砂土γ=0.7）。

4.2沉降位移的确定

用等效转换法确定极限承载力所对应的桩顶位移。将自平衡法获得的向上、向下两条Q-S曲线通过转换，等效相应的传统静载方法的Q-S曲线（等效转换曲线），如图4所示，依据等效转换曲线，确定基桩极限承载力所对应的沉降位移。

5 体 会

该市联络线工程2号匝道桥Z2-8轴北侧基桩设计试验桩长33.0 m，桩径1.5 m。根据地质勘测报告单桩竖向承载力计算值为6 500 kN，设计要求值9 000 kN。桩基在竖向设计荷载作用下，最大允许沉降量为8 mm。为提高单桩承载力，在桩底卵石圆砾岩土中，采用桩底后压注浆技术，注浆后试验检测该桩单桩竖向抗压极限承载力为27 500 KN；当试桩达到设计荷载9 000 KN时，相应沉降为4.25 mm。试验证明桩基后压浆技术有如下特点：

（1）桩基后压浆技术适用于各种地层条件，尤其是砂土层、砂卵石层。可大幅提高基桩承载力的40%～200%、有效缩短基桩的设计长度，节约基桩造价15%～30%；

（2）桩基后压浆是一种对已完成的基桩，承载力不足的有效的补强手段；

（3）桩基后压浆技术操作简单，效果明显，但工程检测费用高，一旦此瓶颈被打破，桩基后压浆技术必将会广泛地应用于工程建设中。