引孔植入复合加筋碎石注浆桩施工技术研究

引孔植入复合加筋碎石注浆桩施工技术研究

周健

华汇建设集团有限公司浙江嵊州312400

摘要：引孔植入复合加筋碎石注浆桩由预制桩尖、供注浆管、土工布袋、盖板组成，该技术解决桩体缩颈、鼓胀等问题，加强桩体束缚作用，保证了碎石能够顺利灌入布袋中，具有较好的经济社会效益。

关键词：引孔植入；加筋；碎石注浆桩

1前言

由于软土具有含水量大、抗剪强度低、承载能力差的特点，建造在软土地区的建筑物常出现工后沉降量大、稳定性差、不均匀沉降现象突出等问题。由于采用钻孔灌注桩、预制管桩等常用的桩型处理软土地基造价高昂，目前已有很多工程开始采用碎石注浆桩或布袋散粒体桩等造价较低的桩型。

传统的碎石注浆桩施工时，当碎石穿过淤泥等极软土层时，无法有效避免灌入的碎石向桩径外扩散而挤入软土地层中，并且施工时采用泥浆护壁成孔，产生泥浆污染，泥浆及地基土细土颗粒进入桩身影响其强度。针对以上难题并结合现场实际情况，研发出“引孔植入复合加筋碎石注浆桩施工技术”。

2工艺原理

本技术中引孔植入复合加筋碎石注浆桩施工，主要由预制桩尖、钢绞线、土工布袋、桩端浆固体、碎石浆固桩体、盖板组成，预制桩尖设于桩体底部，预制桩尖中心设有供注浆管穿过的预留孔，边缘设有供钢绞线穿过的孔洞；预制桩尖底部浇筑形成桩端浆固体[1]；碎石浆固桩体设于预制桩尖上部，其外侧设置土工布袋；盖板设于碎石浆固桩体上方。

预制桩尖采用圆形钢板桩尖、十字形钢板桩尖或网兜桩尖，预制桩尖的边缘位置均匀设有2～3个供钢绞线穿过的孔洞。土工布袋上部3～5m采用碳纤维布袋，土工布袋下部通过连接件或胶粘固定在预制桩尖上。土工布袋外侧设有环向约束体，土工布袋采用碳纤维材料，外周设置环向网格状预应力约束体，约束体底部及钢筋笼与桩尖预埋件相连接，桩尖中心设置可拆卸注浆管固定装置，网格状约束体使桩身注浆后形成一定数量的凸起以增大桩的侧摩阻力，并且注浆时首先在桩尖以下进行高压旋喷形成桩下水泥土，进一步提高桩体承载能力，环向约束体采用土工格栅。盖板采用钢筋混凝土盖板或碎石注浆形成。盖板中预留使钢绞线穿过的竖向孔洞内嵌PVC管。

引孔植入复合加筋碎石注浆桩纵向剖面图如图1-1所示；引孔植入复合加筋碎石注浆桩结构成桩示意图，如图1-2所示；引孔植入复合加筋碎石注浆桩注浆桩主要施工流程图，如图1-3所示。

图1-1引孔植入布袋碎石注浆桩纵向剖面图

（1-滑轮，2-碳纤维布袋，3-注浆管，1-土工格栅，5-土工布袋，6-预应力钢绞线，7-碎石，8-预制桩尖，9-桩孔）

图1-2引孔植入复合加筋碎石注浆桩结构成桩示意图

（1-锚具，2-钢绞线，3-盖板，1-PVC管，5-碳纤维布袋，6-碎石浆固桩体，7-土工布袋，8-环向约束体，9-预制桩尖，10-桩端注浆体，11-桩尖中心开孔）

图1-3引孔植入复合加筋碎石注浆桩注浆桩主要施工流程图

1-钻挖成孔，2-放入土工格栅、桩尖及钢筋笼，3-钢板下部注浆，1-桩体注浆，5-形成碎石浆固桩体，6-盖板施工

3施工工艺流程

引孔植入复合加筋碎石注浆桩施工工艺流程如图2所示：

图2引孔植入复合加筋碎石注浆桩施工施工主要流程示意图

4操作要点

4.1桩孔定位

因桩位较多，必须每隔十个桩位施放一个作为基准桩位，并在基准桩上标明桩位编号。

4.2成孔

1钻孔时可以向孔内注水防止塌孔（图4.2-1），一节钻杆钻完后，可接上第二节钻杆[2]，直到钻至设计要求的深度，桩孔上部3~6m范围内设置一钢护筒，如图4.2-2。

2钻出的土方及时清理，并统一转移到指定的地方堆放。

3成孔完成后，进行清孔。

图4.2-1旋挖成孔示意图图4.2-2打设钢护筒

4.3构件组合

把2~3根钢绞线固定在预制桩尖上的预埋件上，钢绞线上端缠绕在桩孔上面的固定装置上的滑轮上。钢绞线上涂抹环氧树脂防锈漆进行防锈[3]。

4.4放桩尖

向土工布袋中投放0.5~0.8m厚度的碎石，用钢绞线拉着预制桩尖及碎石缓慢沉入桩孔内，桩尖下沉过程中不断向土工布袋中灌入碎石。碎石一般采用孔隙率较大的16~40mm级配的碎石，用翻斗车装载碎石，缓慢倒入土工布袋中，当填至离孔口有2~3m时[4]，安装并固定与盖板连接的、已加工好的连接钢筋，然后继续灌入碎石，直至填满至孔口为止。

4.5压力注浆

注浆时利用注浆泵（图4.5-1）的压力，把水泥砂浆压入预制桩尖底部的浮土（泥）中，形成水泥砂浆浆固体，然后向碎石内压浆[5]，如图4.5-2所示，水泥砂浆从孔底逐渐上升充填到碎石空隙中。

图4.5-1注浆泵示意图图4.5-2压力注浆示意图

4.6补浆

注浆过程中采用流量计、压力表和灌浆自动记录仪进行现场数据采集和指导作业施工，如图4.6所示。

图4.6补浆示意图

4.7成桩质量检测

桩身质量检测可采用小应变检测方法，检测时应先清除桩头上的杂物以及松散混凝土，传感器安装点需充分打磨平整，桩头处理严格符合相关技术规程的要求。

4.8施加预应力

根据设计要求通过拉拔机对钢绞线选择性施加预应力，可采用有粘结预应力，或设置套管后采用无粘结预应力，并在盖板顶部设置禁锢钢板，禁锢钢板的安装应牢固可靠。

5效益分析

5.1经济效益

本技术施工的碎石注浆桩的桩体有土工格栅约束，桩端设置有桩端浆固体，与传统的无土工格栅或布袋和桩端浆固体的碎石注浆桩相比承载力可大大提高，在相同的设计承载力和桩长的情况下，可显著减少碎石和水泥砂浆用量，成本可节约12%以上。

5.2社会效益

该技术在整个施工过程中，采用干取土成孔的方式，无泥浆污染，能够很好的保证施工周围的环境，做到环保无污染。

6结论

引孔植入复合加筋碎石注浆桩施工技术适用于地下水位较高的淤泥、淤泥质土、软塑土和流砂土地基钻孔灌注桩施工，特别是在浅水河流、湖泊等地区更具有优势。经过实际工程应用得到如下结论：

1本技术在适宜的地质情况下使用干取土成孔，同时布袋的设置可避免淤泥挤入碎石，避免了泥浆的污染，对解决桩体缩颈、鼓胀等问题具有良好的效果；

2施工过程中，上部碎石的侧向力比较大，利用碳纤维布袋良好的抗拉性能来约束碎石，避免碎石挤入周围土层中，对提高上部桩体的完整性和成桩质量具有良好的效果；

3桩体外的环向约束体在注浆时可以对桩体起到束缚作用，避免碎石或砂浆挤入周围土层中，具有增强桩体的整体性的效果；

4钢绞线的设置，使桩尖保持水平逐渐下沉，保证了碎石能够顺利灌入布袋中，同时，在后期施工中可对钢绞线施加预应力，可大大提高桩体的承载性能以及盖板和桩体间的整体性。

5桩尖沉入桩孔底部过程中，桩尖底部会存在浮土（泥），属于软弱土层，桩端浆固体可以对桩尖底部的软弱土层进行加固，减小桩体的沉降，增强桩体的承载性能。

6在施工过程中，向土工布袋内灌入部分碎石，让桩尖以及碎石在自重条件下逐渐沉入桩孔底部，下沉过程中不断补灌碎石，有效避免了缩颈、鼓胀等不良现象的发生。

参考文献：

[1]王新泉.一种引孔植入布袋碎石注浆桩及施工方法：，CN103993598A[P].2014.

[2]陈海涛，刘双.桩基础设计浅谈[J].城市建设理论研究：电子版，2012（16）.

[3]孙振东，张东卫.公路工程碎石注浆桩施工技术[J].河南科技，2010（18）：46-46.

[4]叶春林.碎石注浆桩在深厚层软基处理中的应用[J].岩土工程技术，2008，22（1）：45-50.

[5]祝景寰.BG系列旋挖钻机钻孔桩施工技术[J].铁道建筑技术，2004（4）：22-24.