两次法钻孔灌注桩后注浆施工技术应用

两次法钻孔灌注桩后注浆施工技术应用

刘清

湖南省第三工程有限公司

摘要：在市政工程桩基施工中，传统的钻孔灌注桩存在着桩底沉渣厚度对桩底承载力的影响以及桩周围泥比夹层对桩基摩擦力的影响等问题，严重影响了灌注桩的单桩承载力以及沉降量，为提高单桩承载力常采用扩大桩径、增大桩长或增加桩的根数的办法进行处理，从而增加了工程量，增大了工程造价和施工难度。根据工程实践，为解决上述问题，在灌注桩施工时采取后压浆技术进行解决，而在后压浆技术中，采用两次压浆技术比单次压浆技术对提高灌注桩单桩承载力和降低沉降量效果更为显著，以达到经济、高效、安全、文明的施工目的。

关键词：市政路桥 灌注桩后注浆  施工技术

市政桥梁工程的灌注桩施工中，由于桩底沉渣和桩周泥皮的问题，降低了灌注桩承载力，增大了灌注桩的沉降量。在工程实践中采用后注浆法提高单桩承载力较为经济，而与单次法后注浆相比，两次法后注浆对单桩承载力的提高更为显著，并且稍微降低了水泥的用量，对减少资源消耗，降低碳排放量更为有利。

1、工程实例

长株潭城际轨道交通西环线一期工程线路沿潭州大道南北走向敷设，南起于湘潭北站，北止于长沙市轨道交通3号线一期工程山塘站，我司负责承建北津站、黄家湾站、北黄区间高架、车辆基地（以下简称两站一区间）等工程内容。根据试桩获得的地质情况及所采用的机械设备，结合现场实际情况，两站一区间结构钻孔灌注桩拟采用旋挖成孔（干挖）以及泥浆护壁冲击成孔两种灌注桩施工工艺。灌注桩360余根，混凝土为C35水下混凝土，桩长15-30m。根据地质勘探资料显示，钻孔揭露，场地地层有第四系全新统人工填土层、残积层、白垩系上统戴家坪组地层、中风化泥质粉砂岩。

2、工艺特点

2.1 采用两次法灌注桩后注浆施工技术，能从根本上改变桩底沉渣和桩周泥皮影响灌注桩混凝土浇筑质量、降低单桩承载力的技术难题，减少桩基的沉降量，确保桩基工程质量。

2.2 能大幅提高单桩承载力，有利于持力层的灵活选择，可缩短桩长或减少桩基数量，降低施工难度，从而降低工程造价。

2.3桩底后注浆可采用管式单向注浆阀或花管式压浆喷头，与构造复杂的注浆预载箱、注浆囊、U形注浆管不同，为开敞式注浆，桩侧注浆是外置于桩土界面的弹性注浆管阀，可实现桩身无损注浆。注浆装置安装简便、成本较低、可靠性高，注浆机具轻巧、移动方便。

2.4灌注桩桩底后注浆分两次进行，第一次桩底后注浆，灌浆注入率应控制在75L∕mim以内，压入水泥量达到设计用量的75%后即可终止第一次注浆；第二次桩底后注浆时，压入水泥总量已达到设计用量的100%，且注浆压力达到3.0Mpa；或两次压入水泥总用量已达到设计用量的75%，且第二次注浆时，注浆压力﹥3.0Mpa。

3、工艺原理

两次法桩底后注浆技术先后分两次向桩底及桩周压入浆液，通过浆液对桩基底沉渣颗粒和孔隙以及桩周泥皮和孔隙进行置换、填充、挤密、固结等物理化学作用，将桩底沉渣处理加固成复合地基，凝结成石体。压力浆液通过渗透、挤密、填充及固化作用，提高持力层的强度和变形模量，并形成扩大桩头，增加了桩端的承压面积。在注浆压力作用下，桩身自重使土体产生反向摩阻力，桩底土体经预压而提前完成部分压缩变形，可减少使用阶段的桩基沉降量。

桩周泥皮和孔隙在压力浆液的渗透、置换、消除，对桩周土体进行劈裂、混合、挤密，化合。填充桩周土体间的间隙，提高桩侧与桩周土体的粘结力，从而大大提高桩的侧摩阻力。当浆液压力大于桩周土体的孔隙水压力时，浆液横向向桩周土体浆液渗透到桩周土体胶结后，又在桩周形成硬皮和脉状结石体，改善了桩与土体的咬合性能，增大了桩径，从而提高桩的侧摩阻力。

4、施工工艺及操作要点

4.1 施工工艺流程

注浆管制作→多孔单向阀安装→安放注浆管（与灌注桩钢筋笼同步）→清理桩位注浆管周边的砼→注浆站安装→注浆管道铺设→搅拌水泥浆液→第一次注浆→浆管道清洗→第二次注浆→注浆管道清洗。

4.2操作要点

4.2.1 施工准备

1）、施工图纸、施工方案已齐全。

2）、施工用水、用电已就绪。

3）、材料、设备已安排进场，并按要求进行材料复检和相关试验。

4）、施工人员技术及安全交底。

5）、确认搅拌机、注浆泵等设备工作状态良好，压力表已标定，

4.2.2注浆装置

1）、注浆导管：注浆导管应采用钢管，直径宜为25~32mm，导管之间接头应采用螺纹管箍连接，不宜采用焊接接头。导管长度宜在桩底部伸出钢筋笼不少于20cm，以利于单向注浆阀扎入沉渣或虚土层不小于80mm，上部高出桩顶约50mm。注浆喷头以安装具有逆止功能的单向阀为佳。亦可将导管底部制成花管式压浆喷头，沿高度方向布置四排，排距30mm，每排环向布置3~4个直径4~6mm注浆孔。

逆止单向阀

对于直径800mm～1200mm的桩，沿钢筋笼圆周对称设两根后注浆导管，对于直径1400mm～1800mm的桩，沿钢筋笼圆周均称设三根后注浆导管。管阀进入桩端土层深度不小350mm。

2）、导管的防护及就位：导管上端应用丝堵封严，注浆端的带孔花管应采用适宜的低强度材料或胶带纸密封，确保在设计压力下顺利打开。导管应安装在钢筋笼内侧，并与钢筋笼主筋绑扎固定或焊接，固定间距不大于2m，并设一道加强箍，每隔一箍设一道三角形加强支撑。钢筋笼长度在15m以内，导管应一次组拼固定，在钢筋笼上整体吊放，长度超过15m应随钢筋笼的分段拼接在孔口安装。钢筋笼应应沉放到底，不得悬吊，下笼受阻时不得撞笼，墩笼、扭笼。

4.2.3桩位选择及注浆顺序：

应在符合最佳注浆时间的前提下，按先深后浅的原则选择桩位，一个承台下的多根桩宜一次性连续注浆，群桩注浆宜先外围桩，后中间桩。大直径桩的桩底注浆应采用2根以上桩循环注浆，即先注第一根A管，再注第二根A管，然后依次注第一根B管，第二根B管，最后依次注第一根C管、第二根C管。

注浆作业与成孔作业的直线距离不宜小于10m。

4.2.4浆液制备：

注浆液采用PO 42.4R 普通硅酸盐水泥，受潮结块或过期的水泥不得使用。根据地质条件选择浆液的水灰比，一般情况下先进行试配，初选浆液水灰比采用0.6，进行试桩。每轮次注浆先用0.6水灰比，然后逐渐减小水灰比，最后采用0.6水灰比进行二次注浆。水泥浆按水泥量的0.5%掺入FDNZ-Z减水剂。

水泥浆应采用机械搅拌，浆液应拌合均匀，不能有明显的团粒或混有水泥结块、水泥袋等杂物。搅拌好的浆液通过过滤网（网眼不大于3mm）置于储浆桶中，并不断搅拌，以防泌水沉淀。搅拌后3h泌水率不超过3%，泌水应能在24h内重新被水泥浆全部吸收；浆液应有足够流动度。

4.2.5注浆工艺：

检查注浆管路畅通、高压软管与导管连接牢固并密封良好，安装测量桩顶抬升的百分表。

第一次注浆作业宜成桩2天后开始，不宜迟于成桩30天后；对于桩群注浆，宜先外围后内部；桩底注浆应对同一根桩的各根注浆管依次实施注浆；注浆作业点距桩成孔作业点的距离不小宜于10m。

注浆泵压力一般为数2~3MPa，让浆液冲开注浆阀堵头，确认管路疏通、喷头打开后，即可转入正常注浆作业。为提高浆液渗透分布的均匀性和有效性，注浆速度宜慢不宜快，注浆流量宜小不宜大，一般按30~50L/mim控制，最大注浆流量不宜超过75L∕mim。，开始先用0.6水灰比的水泥浆，然后逐渐减小水灰比，最后采用0.5水灰比的水泥泥浆进行灌浆压入水泥量达到设计用量的75%后即可终止第一次注浆。

第二次注浆：方法同第一次灌浆。桩端注浆终止注浆压力应根据土层性质及注浆点深度确定，对于风化岩、非饱和黏性土及粉土，注浆压力宜为 3～10Mpa；对于饱和土层注浆压力宜为 1.2～4MPa，软土宜取低值，密实黏性土宜取高值。根据地质勘察资料、单桩承载力要求、类似工程的施工经验，注浆终止压力为3.0Mpa。

第二次注浆在第一次注浆结束后3h即可进行，第二次注浆压力可略高于第一次注浆压力。注浆流量按15~30L/mim控制，最大注浆流量不宜超过45L/mim。

4.2.6终止注浆：

注浆过程中对注浆量、注浆压力与桩身上抬进行“三控”，注浆结束前应按设计最大注浆压力稳压持荷8mim。达到如下条件之一时可结束第二次灌浆。

1）、压入水泥总量已达到设计用量的100%，且注浆压力达到3.0Mpa；

2）、二次压入水泥总用量已达到设计用量的75%，且第二次注浆时，注浆压力﹥3.0Mpa。

3）、桩身上抬量超过3mm。

5、施工注意事项及质量控制

5.1施工注意事项

5.1.1建立书面的技术安全交底制度：在施工中每道工序每个工种施工前由施工员组织，由技术员进行书面交底。注浆施工应组织专业小组进行，注浆作业前应进行工艺流程、注浆顺序和注意事项的技术交底。

5.1.2进入施工现场人员，必须戴安全帽,应严格遵守安全生产规章制度，安全操作规程和各项安全规定，做好各级安全交底，加强安全教育和安全检查，作好对新工人的安全培训工作。

5.1.3专业操作人员必须持证上岗。

5.1.4注浆作业时严禁施工人员和车辆碰撞、碾压高压软管。电动工具应安装漏电保护器。

5.1.5成孔施工与注浆作业交叉进行时，应进行施工区域的安全间隔并保持足够的安全距离，防止浆液散失，确保注浆作业安全。

5.1.6高压清水冲洗注浆软管时，对面严禁站人。

5.1.7在施工现场醒目处设置安全生产的宣传标语牌，交代生产任务时应交代安全生产注意事项，除工地设专职安全员外，每个班组设安全值班员。

5.1.8严格执行施工的用电管理制度，夜间施工必须有足够的照明，应使用低压电照明。

5.2质量控制措施

5.2.1为确保工程质量，实行过程控制为主，工后检测为辅的方法，从人员、设备、材料、施工前的准备、工程施工过程等方面对工程质量进行预控。

5.2.2实行责任制，做到定人、定岗、定责。每处施工现场确定一名机管员 ，制定详细的操作规程、岗位责任制。对现场施工人员进行严格培训。

5.2.3充分发挥质检人员对工程质量的控制作用。

5.2.4导管安放时应将注浆喷头埋入沉渣或虚土中一定深度，既避免出浆口被水泥浆包裹，防止初始注浆就需高压冲裂，又可保证水泥浆充分加固桩底沉渣或虚土，还为浆液向桩底周边土层渗透提供充分条件。桩侧注浆喷头位置宜选在砂性土层，对桩侧摩阻力最小的薄弱部位的加固效果好。

5.2.5注浆过程中，宜优先采用低压、慢速注浆，让浆液在土层中均匀渗透和缓慢刺入，以得到最佳加固效果。只有浆液注入困难，才逐步提高注浆压力，最高注浆压力一般在终止注浆阶段使用。

6、效益分析

6.1经济效益

6.1.1桩底注浆的单桩极限承载力均大于未注浆的承载力,提高幅度在30%～40%；桩侧、桩底同时注浆，单桩垂直承载力提高幅度更大，达到了85%。采两次法后注浆施工工艺比单次法节约水泥5%～10%。

6.1.2采用该法注浆的桩基工程，柱下群桩方案时可减少丈夫的数量，减小承台平面尺寸，优化承台选型；一桩一柱的大直径灌注桩方案，可减小灌注桩的直径，从而降低整个工程的造价。

6.1.3设备操作简便，精度高，注浆质量易于控制，单桩承载力高。

该桩基工程采用了两次法桩底后注浆施工工法，节约成本30万元。

7.2社会效益、环保效益

在相同的当桩承载力的情况下，可减少桩基的直径，从而减少了桩基工程对社会资源的消耗，减少了碳排放量。在注浆压力的作用下，桩底桩侧土体提前完成部分压缩变形，减少使用阶段的桩基竖向变形沉降量约30%，有利于控制桥梁的不均匀沉降。

8、结语

本工艺适用于各种钻孔灌注桩的桩底处理，以提高桩基的承载力和降低沉降量。两次压浆技术对提高灌注桩单桩承载力和降低沉降量效果显著，在达到高效、安全、文明的施工目的同时收到了较好的经济效益，能获得施工质量管理和经营管理的双丰收。

参考文献：

[1]赵锡山，赵晋 钻孔灌注桩后注浆施工技术的原理与应用[J]2022.5（15）；215-217

[2]孔潜 灌注桩后注浆技术在建筑施工中的应用[J]2021.3（33）；94-95

[3]张忠苗灌注桩后注浆技术及工程应用[J]2019.10（5）；34-35