结合实例论钻孔灌注桩注浆技术应用

2011-05-24杜德荣

中国新技术新产品 2011年12期

杜德荣

（浙江东阳建工集团有限公司，浙江东阳 322100）

1 桩底注浆基本原理

钻孔灌注桩桩底注浆技术是指在钻孔灌注桩成桩后，通过预留在桩身的注浆管，将能固化的浆液（一般为纯水泥浆、水泥砂浆、加外加剂的水泥浆、化学浆液等）通过压力的作用，均匀地注入桩底土层，对桩底沉渣及桩底附近的桩周土层进行置换、渗透（粗粒土）、劈裂（细粒土）、挤密、固结等作用。一方面通过对桩端持力层土体及桩底沉渣的置换、渗透（粗粒土）、劈裂（细粒土）、挤密和固结等作用，使桩端持力层在一定范围内形成浆液和土的结合体，或实现劈裂注浆（细粒土），或形成桩端扩大头，增大受力面积（粗粒土），实际消除桩底沉渣对端承力的不良影响，恢复和提高持力层土体强度，从而使桩的端承力得到大幅度提高，并减少桩基的沉降量。另一方面，桩底注浆时浆液在压力作用下从桩端沿桩侧向上流动，通过渗透（粗粒土）、劈裂（细粒土）、充填和挤密的作用，对桩周泥皮置换和空隙充填或形成脉状结石体，从而大幅度提高桩与土之间的表面摩擦力。第三，桩底注浆时，压力使桩上浮产生反向摩阻力，也在一定程度上提高了桩侧摩阻力。

2 施工工艺

2.1 工艺流程

成孔→放钢筋笼及桩底压力注浆装置→灌注桩身混凝土→预压水实验→压力注浆→卸注浆接头→封孔

2.2 注浆装置

当灌注水泥浆液时，一般多采用活塞式注浆泵或泥浆泵，若进行化学往浆时，可分为单液和双液设备两种。地面部分包括高压注浆泵、浆液拌合机、滤网、贮浆桶、地面管路系统及观测仪表等；地下部分包括竖向导管、注浆管及桩底压力注浆装置等；其核心装置为高压注浆泵、注浆管及桩底注浆装置。

2.2.1 高压注浆泵

为防止钻孔桩被上抬的可能性，桩底注浆时要求泵的排浆量要小，压力要平稳，并足够高.我们选用泵的额定压力大于要求的最大注浆压力的1.5倍，即泵的额定压力＞5MPa，排浆量为50～30L/min的SGB-1型注浆泵。

2.2.2 注浆管及桩底注浆装置

为保证注浆管的刚度，防止浇灌桩身混凝土时注浆管受压变形，我们选用钢管。注浆管及桩底注浆装置由三部分组成：上部带丝扣的接头、中部直管及桩底注浆装置（由射浆管及射浆管下部的沉淀管组成）。

2.3 注浆施工及质量控制

2.3.1 下入钢筋笼及注浆管

在下入钢筋笼的同时对称下入2根?20～?25的注浆管，注浆管必须保证对接平顺，确保焊缝饱满，密封良好，射浆管侧壁接梅花形设置出浆小孔，孔径为6～8nm ，间距400～50mm射浆管外部包裹编织袋并用棕绳捆绑，并保证密封良好，使之起到单向阀的作用。即在注浆压力的作用下顺利打开，而在浇灌桩身混凝土时，孔内泥浆、水泥浆等不会逆向流入射浆管内，保证注浆管路系统不会被堵塞，射浆管下部连接长60～100mm的沉淀管，沉淀管下部封死并加工成扁平状以利于插入桩底持力层。射浆管底端至少应与钢筋笼底端平齐，一般根据持力层土质下至孔底200～1000mm，以保证注浆效果。注浆管采用点焊固定在钢筋笼箍筋上。

2.3.2 浇灌桩身混凝土

浇灌水下混凝土时，钢筋笼有可能在混凝土冲击孔底时上浮，从而引起注浆管的上浮。因此，必须随时观察注浆的上浮情况，发现上浮应立即处理，以免影响注浆效果。浇灌混凝土前须将注浆管上端口封闭，以免水泥砂浆等异物进入堵塞管路。

2.3.3 预压水实验

灌注桩水下混凝土强度达到一定程度后，必须及时对注浆管道实施预压水试验，以劈裂及清除射浆管单向阀周围混凝土保护层，防止封闭射浆管，确保以后注浆能顺利进行。根据混凝土强度增长情况，我们选择在灌注桩成桩后2～7d内对注浆管实施预压水试验。初始压力约2MPa左右，持续时间3min。

2.3.4 注浆

由于注浆时要施加较高的压力，所以必须要待桩身具有一定强度之后方可注浆，否则会造成桩身混凝土的破坏。根据我们的经验，选择当混凝土强度达到设计强度的80%时方可开始注浆。注浆前，先向桩底注入压力水置换出沉渣和沉淤并清洗和疏通注浆管道，然后再用稀浆液置换出桩底及注浆管道中的沉水。注浆采用2根注浆管并联注浆，注浆管上部装压力表。浆液配合比视桩底持力层的情况而定，对于细粒土采用水泥加脱钠水玻璃体浆液，水灰比为1:1～0.6:1，脱钠水玻璃用量为水泥用量的4%,以利实现劈裂注浆作用，对粗粒土采用纯水泥浆液，水灰比为3:1～0.6:1。通过渗透、挤密、填充及固结作用，以利形成桩底扩大头，提高桩端阻力。注浆量必须达到设计要求，设计注入量按下式计算：

式中；Q一每根桩浆液注入量；

A一浆液损耗系数，取1:1～1:3;

R一浆液有效扩散半径；

H一加固段高度；

n一孔隙率或裂隙率；

p一浆液充填系数0.4～0.9。

注浆压力的控制：在注浆的不同阶段，注浆压力也不相同，注浆开始阶段由于要克服很大的阻力，所需压力较大，平稳注浆过程中，所需压力较小，注浆结束阶段，由于浆液已充满桩底持力层及附近土体，所需压力也较大。注浆初压力是由桩身长度和桩底持力层强度决定的。根据实践经验初压力一般为2MPa，中间平稳注浆阶段为0.5～1MPa，注浆结束阶段为2MPa。另外随着注浆压力的变化必须适当调节浆液浓度，一般先稀浆，最后浓浆。稀浆便于输送，渗透能力强，中等浓度浆起到填充、挤密作用.浓浆对已注入的浆液有脱水作用。注浆时必须密切观察压力表压力情况，当发现注浆压力突然下降，流量突然增大时，必须立即停止注浆，检查是否冒浆、跑浆。当发生冒浆、跑浆现象时，必须立即停止注浆。1.5～2h后采用浓浆注入并降低注浆压力。

2.3.5 卸下浆接头,成桩

桩底注浆结束后，卸下注浆接头采取机械封堵闭浆。

图1 试桩的P-S曲线图

3 工程实例

我单位施工的工程中，共计有钻孔灌注桩112根，桩径?=1.25m ，长度为15～27m 。采用泰山CJF一12型冲击反循环钻机成孔，泥浆护壁。桩底持力层15～21m为砾石层，21～27m为粉土、粉砂层。经过对3根试验桩进行单桩竖向承载力静载试验，其单桩承载力分别为设计值的75%、83%、85%，均达不到设计要求。而桩身混凝土质量、桩径、桩孔垂直度偏差均能满足规范及设计要求。我们会同设计院、建设单位经技术、经济指标比选，共同确定了采用桩底注浆技术提高单桩承载力的方案。注浆后经静载试验短桩（15～21m）单桩承载力提高了80% ～120% ，长桩（21～27m）单桩承载力提高了40%～60%，均满足设计要求，沉降量也显著减小，见图1。