泥浆护壁钻孔灌注桩桩端压力后注浆施工工艺研究

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　　摘要：文章以泥浆护壁钻孔灌注桩桩端压力后注浆施工工艺为研究对象，结合实际工作经验，从注浆准备、注浆参数确定、后注浆施工工艺要点等方面进行了分析，为相关建筑工作者的工程实践提供参考。
　　关键词：泥浆护壁钻孔灌注桩；桩端压力；后注浆
　　 桩基础是建筑基础工程的主要形式，随着施工技术的发展，出现了多种形式的桩基础，其中，泥浆护壁钻孔灌注桩作为一种常见的桩基形式，由于其施工简单、造价低、适应性强，在福建等沿海软土地基较厚的地区得到了广泛的应用，但泥浆护壁钻孔灌注桩也存在着固有的缺陷，如孔底沉渣难处理干净、降低端阻、降低侧阻等，为了解决以上缺陷，泥浆护壁钻孔灌注桩桩端压力后注浆施工工艺应运而生，成为了广大建筑工作者所研究的课题。一般来说，桩端压力浆桩的通用施工程序如为：成孔→放置钢筋笼及桩端压力注浆装置→灌注混凝土→压力注浆→卸下注浆接头，成桩。以上为通用的施工工艺程序，在实践中，根据不同的桩端压力注浆工法，具体施工时还会有所变通。文章则以泥浆护壁钻孔灌注桩桩端压力后注浆施工工艺为例进行分析，笔者根据实际工作经验总结出了泥浆护壁钻孔灌注桩桩端后注浆工艺流程：钻孔成孔与第一次清孔→下钢筋笼和预理注浆管→二次清孔→浇灌混凝土→待桩身混凝土养护5d后对注浆管开塞→配置水泥浆液初灌→监测桩顶上抬量，观测、调整注浆压力及注浆量→记录最大压力和最终注浆压力、注浆量→停止注浆，注浆口封闭、终孔。文章的重点是从具体的施工流程中总结出具体的注浆施工工艺要点。
　　1注浆准备
　　1.1注浆设备的选择
　　 要根据工程实际选择合适的注浆设备，主要是注浆泵和地面输浆软管的选择。一般要选择注浆压力高（至少达10MPa，行程最大压力一般应该达到20MPa），排浆量大（5m3/h以上），性能稳定、操作方便的注浆泵，如BW-2注浆泵和SGB6-10注浆泵。地面输浆软管宜采用耐压值不低于1 0MPa的双层丝纺织胶管。
　　1.2压水试验
　　 压水试验是注浆施工前必不可少的重要工序，必须通过压水试验来认识桩底的可灌性。压水试验是选择注浆工艺参数的重要依据之一，此外，压水试验还担负探明并疏通注浆通道，提高桩底可灌性的特殊作用。一般情况下，压水宜按2～3级压力顺次逐级进行，并要求有一定的压水时间与压水量。压水量一般控制在0.6m3左右，开塞压力二般小于5MPa。如对其中一根注浆管压水，其它的注浆管在地面上有冒水现象，则表明注浆管已贯通，可以进行注浆。
　　2注浆参数的确定
　　2.1注浆浆液的水灰比
　　 不同水灰比的注浆浆液其特点和作用不尽相同。水灰比约为0.8：1（稀浆）便于输送，渗透能力强，用于加固预定范围的周边地带；水灰比约为0.6：1（中等浓度浆体）主要加固预定范围的核心部分，起充填、压实、挤密作用；水灰比约为0.4：1（浓浆）则对已注入的浆体起脱水作用。通常在浆液中可加入减水剂、膨胀剂和早强剂等外加剂，如加入水泥重量2.5‰的木钙作减水剂，加入1％～2％水泥重量的UEA微膨胀剂。注浆的浆液在拌制后，一般要求过筛除去水泥结块后再通过高压注浆泵注入桩体。浆液浓度的控制原则一般为：依据压水试验情况选择初注浓度，通常先用稀浆、随后渐浓，最后注入浓浆。浆液浓度的选择原则一般为：在维持注浆较低压力时选浓浆，当注浆压力大时选择稀浆。在可灌的前题下，尽量多采用中等浓度以上浆液，以防浆液作无效扩散。在实际工程应用中，施工单位往往大量使用水灰比为（0.4～0.6）：1的浓浆，而很少大量使用稀浆。
　　2.2注浆压力
　　 注浆压力是影响注浆施工效果的关键因素之一。在注浆过程中，桩底的可灌性直接反映为注浆压力的大小。可灌性好，注浆压力则较低，一般在4MPa以下；反之，若可灌性较差，注浆压力势必较高，可达4～8MPa，有的用8MPa仍不可注。一般刚开始施工时的几根桩注浆压力低，以后随注浆桩数增加而注浆压变大。由于较高的注浆压力有助于提高可灌性，改善软弱材料的密度、强度以及不透水性，提高浆液结合体的强度，因此，人们往往倾向于采用较高的注浆压力。但是，一旦注浆压力超过灌注桩的自重和摩阻力时，就有可能使桩上抬导致桩悬空（注浆压力过高也会使注浆管爆破），这里就涉及到一个容许注浆压力问题。
　　 决定容许注浆压力的因素很多，它与地层的密度、渗透性、初始应力、钻孔深度和位置以及注浆次序等都有密切的关系，而且这些因素是难以准确预知的，所以通常只能根据现场注浆前的注水试验及以前类似的施工经验确定。进行桩端后注浆施工时，容许注浆压力的确定要考虑下列几方面：（1）最终注浆压力要小于桩上抬的摩阻力，即注浆时不能使桩顶出现严重的向上位移；（2）最终注浆压力要尽量不造成对桩端和桩身混凝土的破坏；（3）最终注浆压力要使注浆量达到设计要求，使桩端形成扩大头，对桩端的加固效果明显。一旦桩顶侧边地面冒浆，则应该暂停注浆。
　　2.3注浆量
　　 合理的注浆量应由桩端、桩侧土层类别、渗透性能、桩径、桩长、承载力增幅要求、沉渣量、施工工艺、上部结构的荷载特点及设计要求等诸因素确定，通常可按经验数据取值。一般Φ800桩的注浆量为1000～2500kg的水泥，Φ1000桩的注浆量为1500～4000kg的水泥。在实施注浆中，还需根据压水试验情况及注浆过程中的反应适当调整注入量，并通过对注浆压力、浆液浓度、注浆方法诸因素的调控，将所需注浆量灌注到设计要求范围内，一般情况下，浆液浓度和注浆量越大，注浆压力越高，加固效果会更好。在施工工艺控制上，注浆施工通常以注浆量为主控条件，注浆压力为一般条件。
　　3后注浆施工工艺要点
　　3.1注浆管的制作与安装
　　 注浆管一般采用Φ30～Φ50mm的无缝钢管，壁厚一般不得小于2mm。用榔头将注浆钢管的端头砸成尖形开口，钢管底端40～50cm左右钻4排小孔，每排沿环向均匀布置3～4个8mm的小孔；然后在每个小孔中放上图钉，再用绝缘胶布加胶带包裹，或采用自行车内胎包扎，并用铅丝缠扎牢固，以防小孔被浇桩的混凝土堵塞。一般每根桩应该埋设的注浆管不少于2根，对于直径较大的桩，如桩径大于1000mm的桩宜埋设3根注浆管，注浆管沿桩圆周均匀布置。注浆管低端应该比桩通长配置的钢筋笼长约50～200mm，所以注浆管总长要比钢筋笼长约50～200mm。桩端注浆管应该一直通到桩顶，但顶端应低于地面200～300mm，以防施工钻机移位时碰断注浆管，特别是成桩后要及时回填上部空孔部分，以保证注浆管密封和不受损伤，注浆管顶端作临时封闭。对于有地下室的工程，在地下室基槽开挖深度内最好不要设置接头，以免漏浆。在埋置安装注浆管时，先用铁丝将注浆管和钢筋笼扎牢，然后将其与钢筋笼箍筋焊牢，保证钢筋笼垂直放到位且注浆管不被压脱移位。注浆导管之间采用丝扣连接，丝扣间满涂止水白胶，丝扣连接长度不小于20mm；或采用外加短套管电焊连接。施工时应该注意在钢管连接处不能有漏浆现象，注浆管随钢筋笼一起放入桩孔内接长时要用清水注满注浆导管，以液面不下降为合格，合格后方可继续接管并放入桩孔中，以确保注浆管的密封性能。
　　3.2初注
　　 初注时一般压力较小，浆液一般由稀到稠。初注要密切注意注浆压力、注浆量和注浆皮管的变化，要注意控制注浆节奏。同时，用百分表监测桩的上抬量。
　　3.3注浆施工顺序
　　 对于桩基布置数量较多的建筑，注浆顺序对工程质量有着一定的影响。合理的注浆顺序应该要根据上部建筑结构的荷载特点、地质条件和设计要求等综合考虑。

　　 群桩布置中，施工顺序可以由中心某根桩开始从内向外注浆或从群桩四周向内注浆两种，但各有利弊，第一种可以使每根桩注浆量均能满足设计要求，但扩散半径大，注浆压力低，不利于群桩周边边界的围合。第二种可以使群桩周边边界围合，但当施工到中心部位的桩时，注浆压力会很大，注浆量可能不能满足设计要求。
　　 大面积桩基注浆施工时，建议根据桩位布置集中程度，将桩基础划分为若干个区块，要求每个区块内的桩位相对集中，同一承台桩一般应划入同一区块，区块之间最小桩距大于区块内最小桩距2倍以上。注浆顺序按区块施工，以区块内最后一根桩成桩5～7d后，开始该区块内所有桩的注浆。对于区块内的各桩，宜采按照先周边后中心的顺序注浆。对周边桩应以对称、有间隔的原则依次注浆，直到中心。这样可以先在周边形成一个注浆隔离带并使注浆的挤密、充填、固结逐步施加于区块内其它桩。从而将注浆影响区域限定于单个区块之内，有利于整个桩基础的注浆施工。
　　3.4注浆稳压时间
　　 注浆过程中出现的瞬间压力不能代表最大压力，只有经一定稳压时间后，桩尖处的压力才会接近于孔1：2压力。稳压时间要控制在3～5min，稳压后，在停压前需及时关死控制阀，防止灌浆管中浆液从孔口外溢而降低压力。
　　3.5终止注浆
　　 在满足以下条件是可终止注浆：（1）单桩注入水泥量达到设计要求；（2）第一根注浆管注浆量能达到设计要求，则第二根注浆管可以不用再注浆；（3）当桩中的所有注浆管的注浆总量不能达到设计要求时，则需采用间歇注浆以达到设计注浆量；但实施多次间歇注浆后仍不能达到设计注浆量要求时，注浆压力连续达到8MPa且稳定5min以上，可终止注浆；（4）当注浆过程中出现桩顶冒浆现象时，则需要推迟注浆时间或实施间歇多次注浆，此时，可以同时采用多个指标来确定终止注浆。
　　3.6桩顶的上抬量
　　 在注浆过程中可能会出现桩顶上抬的现象。一般来说，对于桩长小于30m的桩，在高压注浆作用下，可能会出现桩顶上抬。因此在注浆时，宜在桩顶安装百分表，对桩顶上抬量进行监控。一般上抬量应控制在30mm以下。
　　3.7注浆后的保养龄期
　　 注浆后的保养龄期是指从桩端注浆完成后到可以进行静载试验或作为工程桩使用的间隔时间。通常为了确保桩端浆液凝固，注浆后的保养龄期至少应在15d以上。
　　3.8端后注浆试桩检测
　　 常用的端后注浆试桩检测法有：桩身混凝土钻芯取样检测法、低应变反射波检测法、超声波透射检测法、高应变检测法及单桩竖向抗压静荷载试验法。一般情况下采用目前公认的检测桩基竖向抗压承载力最直观、最可靠的试验方法――单桩竖向抗压静荷载试验法。在进行单桩竖崮抗压静荷载试验时，一般应该采用慢速维持荷载法进行试验。
　　4结语
　　 除了以上施工工艺要点外，在具体注浆施工中还要注意对常见施工问题的处理，如注浆管堵塞、注浆中断、冒浆等现象的产生，需要结合实际工程，根据工作经验及时采取应对策略。为了保证注浆施工的质量，熟悉和掌握钻孔灌注桩后注浆工艺的各项特性是前提，应用合理的桩端后注浆施工工艺是基础。

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