桥梁桩基础沉降控制方法及措施★

姚庆钊 彭建勋 梅保贤

桩基的沉降控制除通过试桩确定施工控制参数，验证设计可靠度，并通过常规施工工艺及技术措施进行有效的控制外，对钻孔灌注桩采取桩底压浆技术是目前有效控制桩基沉降的好办法。

1 桩基础沉降控制技术原理

桩基础沉降控制采用钻孔灌注桩桩底后压浆技术。桩底后压浆技术是为了固结和挤压钻孔时松动的土层，提高桩的端部承载力，减少桩的沉降量以改善上部连续结构的梁体应力。根据以往的施工经验，桩底后压浆技术施工简便、工艺成熟、成本较低、效果显著。

2 桩基础沉降控制的方法及措施

2.1 钻孔桩桩底后压浆的技术要求

设计采用U形管注浆法，注浆管材料选用能承受高压的钢管，正式桩均匀布置 6条压浆回路，每条回路在桩底布置两个套筒部件，每个套筒都有两个φ6mm注浆孔，孔口朝向孔底，被橡胶套筒紧密包裹，安放在钢筋笼末端的框架上，钢筋笼安装后套筒位于桩底，注浆管顶部延伸至桩顶与注浆泵相连。

桩身混凝土灌注后24 h～48 h，用高压水进行注浆孔初裂，使套筒包裹的出浆口开裂。

桩身混凝土灌注 6周后开始桩底压浆，采用膨润土、水泥、水、缓凝剂拌制成的不收缩混合浆液，其 7 d最小抗压强度为5MPa。

浆液按剂量通过注浆回路依次轮流压注，每次循环每个回路的剂量不超过 50 L，所有回路应以规定的剂量轮流压注或达到100bar的压力后维持10m in，第一循环压注完成后不少于 6 h开始下一轮的压注，直至注浆量达到1 500L;或所有回路达到100bar压力;或桩身上浮达到15mm。

2.2 钻孔桩桩底后压浆的工艺要点

1)压浆管路。

压浆管采用8根内径为25mm钢管，壁厚δ=2.5mm，安装前清除钢管内锈渣等杂物，防止堵塞出浆孔。底部用弯头及弯管将两根注浆管连接成回路，共形成 6个压浆回路。每个压浆回路底部安装两个套筒部件，每个套筒内的钢管上有两个φ6mm被橡胶套筒紧密包裹的注浆孔，孔口朝下，注浆孔沿桩底圆周半径约为0.3倍桩径均匀布置，压浆管顶部钢管接长至地面以上，便于压浆操作。

压浆管固定在钢筋笼内侧，底部压浆管固定在焊接骨架上，压浆管底部橡胶套筒在钢筋笼安装完毕后，使其与桩底土壤紧密接触，防止被水下混凝土包裹，使注浆孔无法用高压水开裂。压浆管接头处应密封不透水，防止泥浆或水泥浆漏入，避免堵塞压浆管路。

2)声测管路。

在钢筋笼内侧沿圆周均布4根声测管，声测管为内径50mm，壁厚δ=2.5mm钢管，顶部伸至地面以上，便于超声波检测，声测管底部将紧贴桩底土壤，为便于二次压浆时在声测管内钻孔，声测管底部用水泥砂浆填塞。

声测管安装垂直度容许偏差不大于 5‰，且接头处孔壁过渡应圆顺光滑，便于声测探头通过和管内钻孔。声测管应密封不透水，防止泥浆或水泥浆漏入，避免堵塞声测管路。

3)钢筋笼安装定位。

准确测量钢筋笼底口标高，是桩底压浆施工的关键。如果钢筋笼放不到位，压浆管底部橡胶套筒没有触到孔底，那么橡胶套筒可能被水下混凝土包裹，导致注浆孔无法裂开。如果钢筋笼下放过多，在其自重作用下，可能损坏底部压浆管路，导致无法进行桩底压浆。

为解决钢筋笼定位问题，在钢筋笼底部设置了触底开关，导线沿钢筋笼引出桩顶连接指示灯，钢筋笼触底时接通开关，点亮指示灯显示钢筋笼到位，这样就保证了注浆管紧贴桩底土壤。

2.3 桩底压浆主要设备

1)注浆泵。注浆泵采用 3SNS型往复式三柱塞泵。

2)制浆机。制浆机采用ZJ-400型涡流制浆机。

3)储浆箱。为储存浆液并且便于测量注浆量，用薄钢板制作尺寸为1 000mm×1 000mm×1 000mm的储浆箱。开始压浆前，应制备足够的浆液存放在储浆箱内，在压浆过程中，用直尺测量储浆箱内浆液高度的变化，即可计算出每一次的注浆量。

4)基准梁。在桩底压浆施工中，为监测桩的上浮情况，施工技术规范要求设置基准梁，用百分表进行监测。

在桩两侧距桩周 2.5倍桩直径的位置设支点支撑基准梁，基准梁要有足够的竖向刚度和横向刚度，采用型钢Ⅰ40，测量桩身上浮的百分表要安装牢固，测量面要求平滑。

5)其他配件。压力表、球形阀、浆液分配器、溢流安全阀、高压软管、管路接头等配件应满足高压工作条件，要求有 1.5倍的安全储备，并应在压浆前进行压力试验。

辅助设备有冲洗压浆管路的水泵，过滤浆液的滤网等。

2.4 桩底压浆操作规则

1)材料及设备的准备。

压浆前检查确认制浆机、注浆泵、压力表、浆液分配器、溢流安全阀、球形阀、储浆箱、水泵等设备工作状态良好。

压浆管路按编号顺序与浆液分配器连接牢固，并挂牌标明压浆回路序号。

水泥、膨润土、缓凝剂等准备充足，压浆前运抵现场。

2)场地布置。

压浆管路按编号顺序与浆液分配器连接牢固，并挂牌标明压浆回路序号。

基准梁要有足够的竖向刚度和横向刚度，测量桩身上浮的百分表要安装牢固，测量面要求平滑。

水泥、膨润土、缓凝剂等准备充足，压浆前运抵现场。

3)人员组织。

设总指挥一人，统一指挥注浆工作。注浆过程中，注浆泵由专人操作，专人控制注浆量，专人观测压力表，专人观测桩身上浮百分表，及时将结果报给记录员。记录各回路每次注浆的起止时间、注浆量、注浆压力;各压注阶段桩的上浮量和总上浮量。

制浆配合比、取样、试验等由试验室人员负责。

4)出浆口初裂。

桩身混凝土灌注后 24 h～48 h开始压水，出浆管口出水后，关闭出浆阀，继续加压，使套筒包裹的注浆孔开裂。

5)泥浆制备。

浆液采用水泥、膨润土、水、缓凝剂组成混合浆液，其 7 d最小抗压强度5 MPa。浆液配合比应经试验确定，要求流动性好，粘度为 7 s～9 s，初凝时间约3 h。每一轮注浆取一组试件。当浆液超过初凝时间，该浆液废弃不用。

6)注浆。

浆液按剂量通过压浆回路轮流依次压注，每次循环每个回路的剂量不超过 50 L，所有回路应以规定的剂量轮流压注或达到100 bar的压力后维持10min，第一循环压注完成后不少于6 h开始下一轮的压注，直至注浆量达到1500L，或所有回路达到100bar压力，或桩上浮达到15mm，满足上述条件之一时停止注浆。

注浆前所有管路接头、压力表、阀门等应连接牢固、密封。在一条回路中注浆时，其他回路的阀门应关紧，保持管中压力，防止浆液从桩底注浆孔进入其他回路造成堵塞。

注浆时浆液应通过滤网压入进浆管，管路中的水从出浆管排出，直到出浆管流出与进浆管相同浓度的浆液后关闭出浆管，然后匀速加压注浆，压注完成后缓慢减压。每次压注后用清水彻底冲洗回路，从进浆管压入清水，并将出浆管排出的浆液回收到储浆箱，必须保持管路畅通，以便下次压注顺利进行。

完成一轮注浆后，立即用清水冲洗全部注浆管路。为避免桩底浆液回流管中堵塞管路，派专人负责按时清洗全部管路，前 3 h每半小时清洗一次，后3 h每一小时清洗一次。

最后一轮压浆完毕，经工程师认可后，压浆管路用浆液填充。

每轮压浆完成后应及时清理设备。

3 结语

本文主要对灌注桩沉降控制方法后压浆技术的原理、技术参数、工艺要求及施工措施进行了阐述，该技术在解决灌注桩设计和施工困难方面有独到之处，可以使灌注桩进行非开挖延长，可以加固桩周及桩端松软土层，使其达到设计强度及变形要求，解决其他施工方法无法克服的困难。后压浆技术处理后，单桩承载力有很大提高，而且施工简便，质量容易控制，既经济又实用。