带逆止功能和清水劈裂双保障下一种新型的钻孔灌注桩后注浆施工工法

带逆止功能和清水劈裂双保障下一种新型的钻孔灌注桩后注浆施工工法

赵瑞淇、刘樟、刘建钊、孟现金、谢浩

 中国建筑第八工程局有限公司

摘要：目前在我国，深基坑工程是最近二十年中迅速发展的一个领域，其中钻孔灌注桩施工是深基坑工程的重要组成部分。面对复杂环境条件下的工程桩施工，如何有效的提高桩基承载性能显得非常重要。传统的钻孔灌注桩后注浆工法可以有效的提高桩基承载性能，但是可能造成水泥浆液回流外溢、注浆前注浆管损坏堵死以及注浆困难、注浆效率低下等问题，所以如何解决这些问题尤为重要。

关键词：施工工法， 注浆管安装，质量控制措施

1  结合之前我司基坑施工经验，针对钻孔灌注桩后注浆施工存在的问题防治逐渐形成了“带逆止功能和清水劈裂双保障下一种新型的钻孔灌注桩施工工法”。该工法在解决传统灌注桩后注浆缺陷的同时也在很大程度上提高了桩基的承载性能。本工法相应成果通过了国内科技查新，目前该工法的成功应用，取得了良好的社会经济效益。

2.工法特点

2.0.1本工法继承传统的钻孔灌注桩后注浆施工经验并在此基础上进行创新，为了避免注浆管、注浆器被堵死以及为后续的后注浆施工提前打开注浆通道而采用了多次高压清水劈裂的施工方法。该方法不仅保障了灌注桩后注浆施工的顺利进行，还在很大程度上提高了持力层的桩端承载力。

2.0.2本工法为了解决传统灌注桩后注浆工程中使用的喷浆阀不能防止水泥浆液回流的技术问题，提出了采用带逆止功能的注浆管。带逆止功能的注浆管保证了浆液只能在一个方向上流动，避免浆液回流造成浪费以及对地面环境的污染。

2.0.3本工法在钻孔灌注桩后注浆过程中采用多次注浆的施工工艺，相对于单次注浆不能顺利注浆以及局部注浆不够均匀或浆液固结收缩产生空隙等问题有很好的改善作用，对于提高施工效率也起到了很好的促进作用。

3.适用范围

本工法适用于钻孔灌注桩后注浆施工，尤其适用于在复杂地质条件作用下提高桩端持力层承载力时的施工范围。

4.工艺原理

4.0.1高压清水劈裂施工方法为在灌注桩混凝土初凝以后，在注浆管中注入清水，用高压水将初成桩的混凝土或注浆搅拌体劈裂，在劈裂过程中一方面疏通管道防止注浆管以及注浆器被堵死，另一方面可以为后注浆打开注浆通道。劈裂后的桩身混凝土与后注浆结合，形成根须状的结构，能在很大程度上提高持力层的桩端承载力。通过多次高压清水劈裂技术，为后注浆的施工提供了保障。

4.0.2带逆止功能的注浆管是在注浆管端部设置管道式单向逆止阀，阀门通过介质的流动来实现阀瓣的闭合，只允许介质在一个方向流动。通过设置逆止阀，可以有效的避免注浆过程中浆液回流与浆液对地面环境造成的污染。

4.0.3在钻孔灌注桩后注浆施工过程中采用多次注浆的施工工艺，相对于单次注浆可能导致的局部注浆不够均匀或浆液固结收缩产生空隙进行再次注浆，在一方面可以提高桩端承载力。同时，多次注浆对比一次注浆的注浆工作更加顺利，有效的提高了施工效率。

5.施工工艺流程及操作要点

5.1施工工艺流程

图5.1-1 施工流程图

5.2 施工操作要点

5.2.1带逆止功能注浆管的操作要点

1.注浆管加工

注浆管采用焊接钢管，注浆管采用外丝接头的方式连接，外丝接头采用相应直径的无缝钢管机械加工制成，连接时在丝牙部分缠裹脱脂带并在注浆管外侧缠绕塑料胶带以确保注浆管的机械强度和密封性能。每根桩应均匀布设2根注浆管。

2.注浆器安装

桩端注浆器宜采用无缝钢管机械加工制作，全长范围内用车胎皮包裹扎牢，以保证密封良好，注浆器通过自带套丝拧接在注浆管端部。桩底注浆的出浆口宜埋入桩底以下土中不小于200～500mm的深度，在此处设置的逆止阀应能承受1MPa以上的净水压力。

3.注浆管安装固定

按设计桩长压浆管长度进行断料（压浆管长度=孔深+ 200～500mm的进入土体深度+顶部高出地面长度200～500mm），注浆管必须与钢筋笼主筋牢靠绑扎，使用10#～12#铁丝，每间隔2米与钢筋笼主筋牢固的绑扎在一起，严防压浆管折断。竖向注浆管要求垂直度＜1/1000，注浆管顶部必须设置闷头。

4.注浆管下放

注浆管与钢筋笼整体下放时，应沉放到底，不得悬吊，下笼受阻时不得撞笼、墩笼和扭笼，经检查过后再灌注混凝土，防止在此过程中注浆管偏移损坏。

5.2.1-1 注浆管安放及注浆器埋置图

5.2.2多次高压清水劈裂操作要点

高压清水劈裂的作用是疏通注浆通道，以检查注浆管的可灌性与联通性。本工法采取两次高压清水劈裂。第一次是在成桩后的5～6小时，第二次劈裂时间为24小时。压水量一般控制在0.2～0.6m³，压水时间3～5分钟，压水压力1.0～1.2Mpa。具体压力待施工进场后确定。水能不断注入，同时压力也能稳住说明已开塞成功。

5.2.3后注浆多次注浆操作要点

1.水泥浆配制

水泥采用P042.5级新鲜普通硅酸盐水泥，用带搅拌装置的拌浆筒拌浆，水灰比为0.60，搅拌时间不小于2分钟。搅拌好的水泥浆液用孔径不大于3×3mm的滤网进行过滤，排入配套的储浆桶待压浆。

2.注浆时间

注浆作业宜在成桩7d后开始，每根桩分二次注浆，第一次注入70%注浆量，间隔1.5小时后，第二次将剩余30％浆液注入。

3.注浆压力

注浆过程要控制好注浆压力、浆液水灰比、注浆水泥量这三个指标。注浆压力宜在1～2MPa（根据地质情况调整），并通过现场试注最终确定。

4.注浆速度

注浆时慢速注浆，注浆流量不应超过40L/min，每根注浆管均注入均等量的水泥浆。后注浆作业开始前，进行注浆试验，确定注浆装置的可靠性，并对注浆效果进行验证，优化并最终确定注浆参数。

5.注浆终止条件

注浆一般以注入水泥量为主控因素，终止条件为总注浆量达到设计要求或注浆量不低于80%，且压力超过设计值持续3min。如果注浆量等主要参数达不到设计要求，必须根据工程具体情况采取相应措施。

6.材料与设备

6.1 原材料储备

表6.1-1 施工原材料清单

6.2 机具设备

表6.2-1 操作机械

7.质量控制

7.1 质量控制依据

《建筑工程施工质量验收统一标准》（GB50300）

《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204）

《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202）

《建筑工程施工质量评价标准》（GB/T503750）

《建筑地基处理技术规范》（JGJ79）

《建筑地基基础设计规范》（GB50007）

  《建筑桩基技术规范》（JGJ94）

7.2 质量控制措施

7.2.1钻孔、清孔控制

严格按照相关操作规范，科学施工，规范施工流程，重点在于控制孔深、垂直度、孔底沉渣厚度以及孔径等。首先注意开孔质量，放线作业完毕后进行复测，对号中线以及垂直度。其次在成孔作业中，操控人员需随时检查成孔是否出现偏离现象。最后，严格控制孔深、孔径以及垂直度，在孔深达到设计要求后，及时对孔底的沉渣以及泥浆等物质进行清理。

7.2.2注浆管制作与安设

在注浆管布设的过程中，将两根注浆管在钢筋笼内侧对称设置。在钢筋笼吊装安放的过程中，需要对注浆管采取相应的保护措施，避免钢筋笼的扭曲与丝扣连接处的松动。在喷头部分，应该采用混凝土垫块进行保护。同时，不得对孔壁进行摩擦，以免造成车胎皮发生破裂。

7.2.3清水劈裂控制

在施工过程中，影响开塞环节质量的关键在于对开塞时间进行科学管控。开塞时间过早，混凝土强度达不到设计要求，在高压水枪的刺激下，会对桩端成型与混凝土强度造成严重影响。开塞时间越晚，导致包裹注浆管的混凝土强度过大，进而造成注浆器车胎皮无法打开，造成注浆管的堵塞。因此在开塞前，应对高压注浆泵的压力进行检查，严格控制注入水量。

    7.2.4注浆控制

在注浆作业进行之前，应对水泥进行仔细检查，确保水泥质量符合相关的设计要求以及质量标准，避免水泥出现结块现象，影响到工程质量。对于注浆泵的压力表以及阀门进行检查，保证注浆管线的完整。同时在后注浆作业开始前，进行注浆试验，确定注浆装置的可靠性，并对注浆效果进行验证，优化并最终确定注浆参数。

8.安全措施

8.0.1进入施工现场必须佩戴安全防护用品，特种作业必须持证上岗。

8.0.2机电设备的基础必须稳固，转动部分要做好安全防护装置。

8.0.3机电设备不得超负荷或带病运转，检修时必须先切断电源，并挂牌告示。

8.0.4各种机械司机必须严格遵守操作规程，严禁酒后上岗。

8.0.5电器安装全部完毕后先进行试运转，正常运转后再进行注浆。

8.0.6现场设置足够的灭火器以及其他消防设施，并有专人定期检查。

8.0.7建立安全用电检查制度，施工现场所有电器均需要进行接地。

8.0.8施工现场应设防火安全管理人员，建立防火责任制。

8.0.9认真贯彻机械的定期保养制度，做好作业前与作业后的清洁、润滑、紧固等工作。

8.0.10现场在临边、洞口等事故易发位置，严格按照有关规定设置防护装置，并由专职安全员负责维护，确保设施的完整性、有效性。

9.环保措施

9.0.1统一安排堆料场地，建立废弃材料存放池，设置围挡，并设立标识，明确责任人。

9.0.2工程技术部指定专人回收各类固体废弃物，集中存放，根据回收量大小安排处置时间。运输出场地过程中不得有泄漏、扬尘、遗撒现象。

9.0.3每天早中晚三次洒水降尘制度，由专人负责驾驶洒水车绕场对场地道路面洒水，以减少扬尘。

9.0.4水泥和其它易飞扬的细颗粒散体材料安排库内存放，因施工需要需露天存放和运输时将严密遮盖，防止颗粒遗洒，减少扬尘产生。

9.0.5合理安排施工生产时间，使产生噪声大的工序尽量在白天进行。

9.0.6清理维修时禁止猛烈敲打。搬运、修理等轻拿轻放，减少人为噪声。

9.0.7项目成立环保及绿色施工小组，制定施工期间环境保护措施，每月对环境管理计划、废弃物管理计划及工程现场活动进行评审。

9.0.8对机械设备容易产生噪音的部位进行润滑，减少噪音的产生。

9.0.9施工期间，存放并处理好机械设备以及多余的材料，并及时清运废料、垃圾和不再需要的临时用品，清运时适当洒水减少扬尘。

10.效益分析

10.1  经济效益

在高压清水劈裂以及带逆止功能注浆管的双重保障下，有效的疏通注浆通道以免堵死，保障了灌注桩后注浆施工的顺利进行，对于减少工期以及减少能耗起到了很好的作用

本工法所应用的工程内容为：需要后注浆的工程桩有486根，配备4台压浆设备且每设备配2名注浆工。

1.本工法与传统施工工法相比，可以节约工期8～10天，按照8天进行计算，节约人工大约64工日，每工日300元，节约人工费用为64×300＝1.92万元。

2.一台压浆设备平均一天租金、能耗以及管理费用约为500元，共节约机械费用为500×4×8＝1.6万元

总效益＝1.92万元＋1.6万元＝3.52万元

10.2  社会效益

10.2.1本工法的成功运用，为钻孔灌注桩后注浆的施工提出了新思路，是对传统后注浆施工工艺的继承与创新，具备很好的借鉴价值。

10.2.2实现了经济、有保障的进行后注浆的施工工作，不仅节约了时间成本，也便于对注浆工作的有效控制。

10.2.3弥补了传统钻孔灌注桩后注浆存在的不足，不仅在一方面减少浆液回流以及回流对地面环境造成的污染，更有效的提高桩基的承载性能，具有很好的推广价值。

11.应用实例

中国工商银行股份有限公司河南省分行综合营业大楼项目

该工法于2022年在该项目得到了成功应用，该项目占地面积约1.0万㎡。工程桩总桩数486根，钻孔灌注桩（后注浆工法,通过桩端后注浆技术提高单桩竖向承载力，注浆点设置于桩身底部），抗压、抗拔桩桩身直径D=800mm,桩身有效长度:H=18.0m。

该工法成功解决了在钻孔灌注桩后注浆过程中的浆液回流以及注浆管损坏堵死的问题，保证了后注浆的顺利进行，降低了风险，对于提高桩端持力层承载力和地面环境的保护也起到了很好的作用。

                               图11-1 现场注浆图

反应工法应用的工程照片

图一：注浆管密封连接                        图二：注浆器密封

         图三：注浆管绑扎固定                         图四：钢筋笼吊放

图五：灌注桩浇筑                      图六：混凝土浇筑完成

            图七：拌浆                                图八：第一次注浆

      图九：第二次注浆                              图十：注浆完成