关于钻孔压浆桩监理要点的探讨

刘修圣，毛文友，富宏军

(黑龙江省引嫩工程管理处，黑龙江安达151400)

钻孔压浆桩具有在同样条件下比灌注桩高得多的单桩极限承载力;同时，具有适应复杂地质条件、无噪音、施工工序少、成本低、工期短的优势。钻孔压浆桩在工业与民用建筑中应用越来越广泛。然而，由于对钻孔压浆桩的设计原理、主要施工参数的意义理解不透，造成施工后单桩承载力检测时发现单桩承载力不符合设计要求的现象时有发生。例如:高压注浆有两方面作用，一方面，对桩孔起固壁作用;另一方面，提高单桩竖向承载力。当地质条件较好时，桩孔壁易于稳定，而忽略对注浆压力控制，影响单桩竖向承载力。再例如:《规程》规定:补浆压力为2～5 MPa;实际施工中无法实现，如果只保持水泥浆面不变，补浆压力为 0.1～0.2 MPa;《规程》未规定脉动加压问题，致使桩身混凝土密实度较差，我们在实际施工中采取措施进行了弥补。本人作为总监理工程师，参加了黑龙江省安达市农机综合楼钻孔压浆桩基础的施工，本文从正确理解钻孔压浆桩的设计原理、掌握钻孔压浆桩主要施工参数的意义，正确把握监理要点，确保单桩极限承载力的角度进行探讨。

1 单桩竖向承载力的确定

1.1 根据黑龙江省地方标准《钻孔压浆桩基础技术规程》DB23/T747－2004第3.5.3条单桩竖向承载力特征值的确定

1)单桩竖向承载力特征值应通过单桩竖向静载荷试验确定。在同一条件下的试桩数量，不宜少于总桩数的1%，且不应少于3根。单桩的竖向静载荷试验，应按《建筑地基基础设计规范》GB50007－2002附录Q进行。

2)地基基础设计等级为丙级的建筑物，可采用静力触探及标贯试验参数确定Ra值;

3)初步设计时，单桩竖向承载力特征值可按下式估算:

式中:Ra单桩竖向承载力特征值;qpa、qsia为桩端端阻力、桩侧阻力特征值，由《岩土工程勘察报告》给定，或参考附录B取值;Ap为底端横截面面积;up为桩身周边长度;li第i层岩土的厚度;tsi为桩侧第i层土受高压水泥浆渗透作用后的桩侧阻力提高系数，可按表1取值;tp为桩端受高压水泥浆渗透作用后的桩端阻力提高系数，可按表1取值。

表1 钻孔压浆桩桩侧阻力、端阻力提高系数

1.2 根据黑龙江省地方标准《钻孔压浆桩基础技术规程》DB23/T747－2004第3.5.5条桩身混凝土强度应满足桩的承载力设计要求

桩身混凝土强度应符合下式要求:

式中:fc为混凝土轴心抗压强度设计值，按现行《混凝土结构设计规范》GB50010－2002取值;Ac为桩身横截面积;Q为相应于荷载效应基本组合时的单桩竖向力设计值;ψc为工作条件系数，取ψc=0.7。

2 钻孔压浆桩的施工

根据黑龙江省地方标准《钻孔压浆桩基础技术规程》DB23/T747－2004的规定，对钻孔压浆桩的施工的要求如下:

2.1 钻孔压浆式桩施工组成

钻孔压浆桩施工由稳钻、成孔、安置钢筋笼补浆管、投填骨料、补浆密实等主要工序和水泥浆制备、钢筋笼制作辅助工序组成。

2.2 稳钻

1)钻机就位后，必须平正、稳固、结合场地实际情况，铺设枕木或钢板，使钻机支撑稳定，确保在施工中不发生倾斜、移动。

2)钻机对准桩点后必须调平，确保成孔的垂直度。

3)当施工现场地面为软土钻机无法正常走时，施工前宜在地面上浇注一层强度大于C15、厚度为150～200mm的混凝土垫层，便于钻机行走施工，同时可作为基础承台、板下垫层使用。

2.3 成孔

1)为准确控制钻孔深度，应在桩架或抱杆上设置控制深度的标尺。

2)开钻时，下钻速度要平稳，严防钻进中钻机倾斜移位。

3)钻进中，当发现不良地质情况或地下障碍物，如地窑、地下管网(上下水管线、煤气管道、电缆、光缆)、防空洞、化粪池、渗水井等情况时，应立即停钻，并通知建设单位与设计单位，确定处理方案。

4)钻机钻至设计孔底标高后，泵车开始高压灌注水泥浆，注浆压力应根据不同地质条件控制在5～15 MPa。

5)开始注浆时，钻具应在孔底旋转1～2 min;然后边注浆边提钻，确保钻头始终埋在水泥浆中不小于1 m，严禁将钻杆提出水泥浆面。

6)当水泥浆面超过足够支撑孔壁稳定的位置或超过地下水位以上0.5～1.0 m时，停止注浆，将孔口周围残土清理干净，提出钻具，防止孔口周围的泥土掉入孔中。

2.4 安置钢筋笼、补浆管

2.4.1 安置钢筋笼

1)将检查合格的预制钢筋笼抬到孔口，搬运过程中轻抬轻放。

2)利用钻机自备吊钩或吊车，将钢筋笼竖直吊起，垂直于孔口上方，然后扶稳旋转下入孔中，固定在设计笼顶标高处。

3)钢筋笼主筋保护层厚度应符合3.4.8条和4.2.4条的规定。

2.4.2 安置补浆管

钢筋笼安置后，下入一长一短2根补浆管。长管长度应根椐桩身下部及桩端持力层地质条件确定，长管长度不宜小于2/3桩长;短管距桩顶不宜小于3m，且不大于5m。

2.5 投填骨料

1)安置钢筋笼、补浆管工序结束后，应立即在孔口上铺好铁皮料斗，向孔内投填粗骨料。

2)骨料投填时，不宜过急，防止叉孔。骨料必须投至桩顶标高以上，并保证补浆结束后高出设计桩顶标高0.5 m。

3)骨料投填量以投填系数确定是否符合要求，投填表系数等于实际投填量与桩身体积之比。①在黏性土、粉土层中投填系数不得小于0.85;②在粉砂、细砂层中投填系数不得小于0.75;③在中砂、粗砂层中投填系数不得小于0.65;④在砾砂、碎石土层中投填系数不得小于0.60。

2.6 补浆密实

1)前两次补浆应用长管，长管补浆结束后即可拔出，然后用短管补浆。

2)补浆压力为2～5 MPa。当水泥浆饱满不再渗透时，可终止补浆，拔出短补浆管。

3)补浆密实工序应在水泥浆初凝前完成。

3 综述

根据上述内容可知:钻孔压浆桩的单桩竖向承载力由两方面因素决定:

3.1 单桩竖向承载力特征值

根据式(3.5.3)钻孔压浆桩单桩竖向承载力特征值比钻孔灌注桩增加了两个参数tsi、tp，其意义如下:

tsi为桩侧第i层土受高压水泥浆渗透作用后的桩侧阻力提高系数，可按表1取值;tp为桩端受高压水泥浆渗透作用后的桩端阻力提高系数，可按表3.5.3取值。

桩侧阻力提高系数和桩端阻力提高系数是由高压水泥浆渗透作用产生，其大小取决于注浆压力和注浆时间。一方面，注浆压力按3.5.3条4款控制，内容如下:钻机钻至设计孔底标高后，泵车开始高压灌注水泥浆，注浆压力应根据不同地质条件控制在5～15 MPa;另一方面，注浆时间按3.5.3条5款控制，内容如下:开始注浆时，钻具应在孔底旋转1～2 min;然后边注浆边提钻，确保钻头始终埋在水泥浆中不小于lm，严禁将钻杆提出水泥浆面。

关于停止注浆位置，3.5.3条6款规定如下:当水泥浆面超过足够支撑孔壁稳定的位置或超过地下水位以上0.5～1.0 m时，停止注浆，将孔口周围残土清理干净，提出钻具，防止孔口周围的泥土掉入孔中。本人认为本款应加一项内容“或超过设计桩顶”。

3.2 桩身混凝土强度

桩身混凝土强度取决于水灰比和补浆密实情况。《规程》规定:补浆压力为2～5 MPa，实际施工中无法实现;实际施工中，如果保持水泥浆面不变，补浆压力为0.1～0.2 MPa。我们采取瞬间加大补浆压力，使水泥浆面上涌至桩孔顶时停止，管道水头损失、桩孔内静水压力以及桩孔内动水压力之和最大在1.2～1.3 MPa;水泥浆面因渗透回落至设计桩顶后，再重复上述操作，直至碎石顶面不再下降后，继续维持水泥浆面不变至水泥浆饱满不再渗透为止。值得注意的是:由于渗透作用，水泥浆的水灰比不断减小，实际混凝土强度要高于按《规程》4.2.11条规定所留试块的强度。