浅析后压浆钻孔灌注桩技术在市政工程中的应用

【摘 要】后压浆技术对于提高桩体的承载能力具有显著的作用。本文结合具体工程实例，介绍了后压浆钻孔灌注桩的施工工艺，总结了该技术的施工要点，对于类似工程具有一定的参考价值。

【关键词】后压浆；钻孔灌注桩；承载能力

钻孔灌注桩施工法在桩基工程中起着举足轻重的地位，传统的施工方法存在很多难以克服的技术难题，很大程度上减弱了桩体的侧摩阻力和桩端阻力，成为桩基沉降量较大的主要诱导因素，不能最大限度地发挥桩基的承载性能[1]。后压浆钻孔灌注桩即是针对传统工艺所存在的缺陷而发展起来的一种施工工艺，它是指钻孔成桩后，利用预埋在桩身的注浆管，通过地面压力系统，将以水泥为主剂的固化液，经桩端注浆装置均匀地注入桩端底层。根据浆液性状、图层特性和注浆参数等不同，压力浆液对桩端土层、桩端沉渣及桩端附近的桩周边土体起到渗透、填充、置换、劈裂、压密及固结等不同作用，通过改变土体的物理力学性能及桩土间边界条件，从而提高桩的承载力以及减少桩基的沉降量[2]。

本文通过具体的工程实例，介绍了后压浆钻孔灌注桩的施工工艺流程及技术特点。

1 工程概况

某市快速化互通立交工程位于黄河冲积二级阶地，华北断块区南部。近场区新构造垂向活动的差异，影响着这一地区断裂的活动性。近场区范围内断裂规模小，对工程影响较小，不存在发生强震的构造条件。根据地层的成因类型、岩性及工程地质特性的不同，将场地勘探地层划分为8大层。其中第①层为第四系全新统人工填土（Q4ml），第②～⑤层为第四系上更新统冲洪积物（Q3al+pl）、其中第⑥～⑧层为第四系中更新统冲洪积物（Q2al+pl）。场地勘探深度范围内地下水含水层主要为粉土和粉砂，其中粉土属弱透水层，粉砂属中等透水层，其补给来源主要为大气降水，下部存在较厚的粉质粘土及粘土相对隔水层，地下水位主要受大气降水及地下水开采影响。

该快速化互通立交工程跨度较大，单墩荷载相应也较大，对沉降要求高，浅层地基土难以满足要求，故不能采用天然地基方案。下部底层具有中等-高等强度、中等压缩性，且分布稳定，工程性质相对较好，可以作为桩端持力层，由于其埋深较大，因此本工程适宜采用桩基础。根据该市以往施工经验，该工程宜采用灌注桩方案，且钻孔灌注桩是桥梁常用的基础型式，具有单桩承载力高，桩径、桩长选择性强，穿越能力强，能适应任何地层，施工简便，故作为该拟建工程首选桩型。

2 后压浆钻孔灌注桩施工技术

2.1 施工工艺及流程

施工放验线―钻机就位整平―钻进成孔―测量钻孔深度―第一次清孔―提出钻杆―测孔底沉渣厚度及孔深―安装钢筋笼和注浆管―安放导料管―第二次清孔―测量孔径―灌注水下混凝土―测混凝土桩顶标高―拔出导料管―成桩―开塞―桩侧注浆―桩底注浆。

2.1.1 旋挖成孔

钻孔桩施工前先探明每根桩桩位处有否地下障碍物及市政管线，对影响桩基施工的雨污水管道必须挖除后方可施工。成孔前先埋设护筒，其内径比孔径大20cm，高度一般为3.5m，特殊地质条件需要增加护筒埋深，增加工程量根据现场确认。护筒顶高出地面0.3m。护筒埋设一般采用挖埋法，在挖埋护筒时，挖坑直径比护筒大1.0m。护筒就位后，其外侧开挖缝分层回填捣密。如采用压入法安装护筒时，在压入时应防止护筒卷口。钻进过程中泥浆面不得低于护筒底面，提钻后护筒内泥浆液面应高出护筒底面至少1m[3]。下方和提升钻头时速度要平稳，以免强烈撞击造成孔壁坍塌。

2.1.2 泥浆制备

选用ZL400型制浆机两台，按照规定的配合比配置泥浆，制浆材料选择应符合相关规范要求，主要材料选择如下：

膨润土：选用优质的膨润土。

水：用新鲜洁净的淡水。

分散剂：选用工业用纯碱。

絮凝剂：选用聚丙烯酰胺。其功能为对膨润土护胶，同时提高抗剪切稀释能力。

泥浆处理剂如纯碱、CMC和聚丙烯酰胺，使用前宜配成一定浓度的水溶液，以提高其效果。纯碱水溶液浓度为20%，CMC和聚丙烯酰胺水溶液为1.5%。

2.1.3 钢筋笼制作

钢筋笼制作前，首先进行原材料复验并进行焊接试验，合格后及时清除钢筋表面污垢和锈蚀，并将主筋调直。桩基础钢筋笼在钢筋厂内分节制作，根据钢筋原材料长度分节制作成长度为9m的钢筋笼。每节钢筋笼不设置接头，分节段在施工现场安放钢筋笼时采用搭接焊连接。

为确保钢筋笼在运输、吊装过程中不变形，在钢筋笼制作时，每节钢筋笼在两端及中间（即间距4.5m）各采用Φ25钢筋制作十字钢筋与加劲圈筋上焊接支撑，在吊装过程中随吊装随割除。

2.1.4 混凝土灌注

混凝土采用商品混凝土，钻孔桩混凝土灌注采用垂直提升导管法施工。导管直径为300mm，壁厚5mm，每节长2.0～3.0m，配1～2节长1.0m、1.5m短管。下导管时，其底口距孔底的距离为30～40cm（不能埋入沉淀的淤泥渣中），同时要保证首批混凝土灌注后能埋住导管至少1.0m。由于安放钢筋笼及导管，这段时间内，孔底又会产生沉碴，所以钢筋笼及导管就位后，利用导管进行第二次清孔。

初灌量应使导管一次埋入砼面以下1.0m以上，首批砼灌注方量的数量应能满足导管初次埋置深度的需要，本工程首罐混凝土通过漏斗进行灌注。灌注漏斗采用吊机吊挂。首批混凝土入孔后，混凝土要连续灌注，不得停顿。浇筑过程中填写水下混凝土灌注记录表。

2.2 后压浆施工关键技术

2.2.1 压浆管埋设

本工程为桩端和桩侧压浆 。桩端注浆时选用声测管作为注浆管，绑扎在钢筋笼内侧，随钢筋笼下入孔底。桩长45m及以上的设置3道侧注浆阀，桩长45m以下的设置2道按照以下位置布置注浆阀：最下面一道距离桩底12～18m，最上面一道距离桩顶8～15m，每道侧注浆阀竖向间距12m。每道注浆阀对应一根注浆管，注浆管为DN25钢管，钢管绑扎在钢筋笼外侧，钢管连接三通、单向阀和一根？椎25cm带钢丝的柔性高压塑料管作为注浆喷管，布置同桩底注浆喷管。

2.2.2 水泥浆配置

先根据试验按搅拌筒上对应刻度确定出一定水灰比的水泥浆液，注浆浆液采用P.O42.5级普通硅酸盐水泥，水泥要求新鲜、不结块。

2.2.3 注浆压力和控制要求

注浆应满足设计需要的压力和持续时间要求，本工程注浆压力：桩侧注浆压力为2～2.5MPa，桩底注浆压力为2～4MPa，持荷时间：压力达到设计值后持荷时间不应小于5min。压浆过程采用”双控”的方法进行控制， 压浆终止条件以压浆量控制为主，压力控制为辅。

3 结语

钻孔灌注桩的施工质量是一项复杂的结构系统工程，成桩的好坏往往直接关系到上层结构安全和上层施工后建筑物的沉降。本工程成功应用后压浆技术，克服了钻孔灌注桩传统施工工艺的弊端，最大限度地发挥了桩体的承载性能，从而有效地控制桩基沉降量。

【参考文献】

[1]编委会.桩基工程手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1995.

[2]龙琼，张刚.钻孔灌注桩桩端压力注浆施工技术简介[J].重庆交通学院学报，2006，25（4）：49-52.

[3]周代表.软土地基超长桩工程性状分析[J].岩土力学，2004，25（增）：87-90.