填石压浆混凝土桩基础的成桩工艺及施工要点探析

李海波

（中铁二十三局集团第二工程有限公司，黑龙江 齐齐哈尔 161000）

引言

填石压浆混凝土（stone-fill grouted concrete，亦称预填骨料混凝土），是将石料中的细粒除掉后，把粗骨料（15mm粒径以上的石子）预先充填在桩基础内或模板内，再以适当压力将砂浆（或水泥浆）注入其空隙中而成的一种混凝土。

早在二十世纪三十年代，日本在已建构筑物的修补施工技术研究中，开始应用灌浆混凝土，即填石压浆混凝土。目前，国内也已将填石压浆混凝土新技术应用于我国桩基础建设工程。

1 填石压浆混凝土桩基础的成桩工艺

填石压浆混凝土桩基础的成桩工艺，包括：

①桩基础钻孔至设计标高：②钢筋骨架和压浆管安设；③预填粗骨料；④清底封顶清隙；⑤压注水泥砂浆；⑥填石压浆混凝土桩顶处理。

2 填石压浆混凝土桩基础的施工要点

2.1 钢筋骨架和压浆管的安装与设置

2.1.1 钢筋骨架和压浆管的安装与设置均应在清孔达到设计要求后进行；安设钢筋骨架应以吊机吊放入孔内，应校正定位。

2.1.2 预埋压浆管 粗集料厚度小于4m时，可采用压浆管外围不设护筒的单管式，管身直接与预填粗集料接触，依靠吊力提升，不能往下插；预填粗集料厚度超过4m时，须在压浆管外面设护管筒，其管壁周围设有小孔或小槽，也有用螺旋形钢筋卷焊而成，或采用刻有使砂浆流出孔隙的钢管；不论是孔隙或小孔，不能大于最小粗集料粒径的2/3，以防止粗集料流入两层管的空隙中，造成浆液堵塞。护管筒与压浆管间的空隙应尽量小，一般以smm～10mm为宜；压浆时顶部宜设阻浆塞。

2.1.3 钻孔插入压浆管 此法一般作为预埋压浆管使用中损坏时的补救措施；先用回转式岩心钻机在预填粗集料中钻孔，钻孔时压入钻岩钢套管；钻到需要深度后，在套管内插入压浆管，然后拔除套管，使压浆管在粗集料中压浆。

2.2 预填粗集料

预填粗集料时，应注意使集料大小搭配；为使孔壁受力均衡，宜采用平抛方式，即保证孔内各处粗集料高度均衡上升，不可集中在一处抛填；抛填至桩顶面时，宜高出设计高程50cm～100cm，并进行人工整平。

2.3 清底，封顶，清隙

2.3.1 清底。粗集料填到设计高程后，即通过压浆管以泵压入清水至孔底，待扬排管上排泥浆，先浓后稀，先浊后清，直至排出的完全是清水为止。

2.3.2 封顶。在粗集料顶面上加压重覆盖物或浇筑20cm～30cm厚的低强度混凝土作为封顶压重。

2.3.3 清隙。粗集料间的缝隙可能残留有泥浆，应予清洗，以保证水泥砂浆与粗集料以及钢筋间的粘结力；清洗顺序：先下层，中层，后顶层，循环反复清洗，直至各扬排管都排出清水时为止。

2.4 压注水泥砂浆

压浆顺序：先下层，后中层，逐层逐段逐管从下至上，上提压浆管至顶层；并要求做好拌浆和压浆记录；压浆过程如下：

2.4.1 初始压浆

①先压注清水，测定吸水量并检查管路泄漏情况，然后按试验配合比，搅拌水泥浆液或水泥砂浆；②水泥砂浆拌制合格后，用标准浓度和压力压注，粗集料的空隙率应同时试验掌握，压注过程中，不得变动配合比，相对密度应大于1.83～1.95；③初始压注时，可以将注浆管稍往上提，提管高度使浆液流动畅通即可，一般为3cm～5cm，以便尽快将注浆管底口埋入水泥砂浆液里。

2.4.2 中间压浆

①控制灌注管上口进浆压力；②压力值波动范围不宜大于0.1MPa；③加压注浆管底压注过程中埋入水泥砂浆面下深度，一般为lm～1.5m；不能深埋于浆液初凝后的液面，防止扰动已固结的压浆混凝土；④为避免管路堵塞和气体压入初凝的压浆混凝土内部，加压注浆时，每隔半小时或暂停后起压时，打开上部排气阀排放气体，同时检查浆液流动度；⑤压浆提管，为了使浆液均衡上升和保持压力不变，随着浆液的上升，压浆管也应相应地提升；提管原则是少拔多提，维持压浆管始终在浆液下lm～1.5m，保持压力不变，正常压浆，避免粗集料被水分和气体包裹，形成漏注、包裹泥浆软弱泥浆；⑥分层设管压浆，孔深20m以内，直径大于1.5m的填石压浆混凝土桩基础，一般采取分层分段设管，自下往上逐层逐段压注水泥砂浆，可便于施工，减少工序；浆液扩散，上升至上层管约lm后，停止压注浆液，在下层浆液初凝前1小时内，改按第二层压浆管压浆，依次自下而上，直至顶层管压注结束；⑦护筒管提管压浆，孔深大于20m以上时、直径大于2.5m的填石压浆混凝土桩，宜采取压浆管外设护筒管，提管压浆方案，可保证工程质量，便于施工，并能防止抛填粗集料时石屑进入压浆管内；管顶高于设计粗集料抛填高度50cm以上，当内外两管空隙较大时，可设阻浆塞（压浆塞）防止浆液上冒。

2.4.3 结束压浆

结束压浆时的压浆量应控制不大于计算量的1.2～1.3倍，持压时间为15～30min，持压力为计算压力值的1.1～1.2倍，单位时间内吸浆量为0.4～1.0 L/min。

2.4.4 压浆过程的控制

压浆过程中应观测桩顶所压重物或覆盖物周边有无冒浆现象；观测压力计有无突降或突升现象：观测扬排管的排放状态；检测扬排管排放浆液的浓度；控制压浆管结束压浆时间的先后顺序。

2.4.5 压注浆终结操作

待扬排管排放物终止，从中心检查管检测返浆浓度合格后，立即关闭中心检查管加压；观测桩顶钢护筒周边的扬排管，浆液浓度合格后，立即逐个关闭扬排管加压；最后依据通长扬排管的排放物和压力值，逐个开放或逐个关闭直至全部关闭扬排管；持压时间和压力调整，应以开放或关闭阀门大小，使浆液回浆进入搅拌机，重新搅拌使用，维持持压时间或压力；全部水泥砂浆压注完成，获得较为平整的水下压浆混凝土表面，即可缓慢地拔出压浆管。

2.5 填石压浆混凝土顶面处理

待填石压浆混凝土终凝后，将表面泥砂以压力水清除，并清除凿掉超标高软弱松散部分，清洗出新鲜完整的混凝土表面；与桩的承台或立柱相接。

结语

目前，钻孔灌注桩基础仍是在多种地质条件下，被多种土木工程建筑物所广泛采用的基础型式，为改革传统的钻孔灌注桩基础本身所存在的桩底沉淀层较厚，桩身容易产生质量缺陷等问题，应用空心桩新工艺是大直径桩基础发展的方向与研究的主要内容。本文针对填石压浆混凝土新技术在空心桩结构上的研究，全面论述了成桩工艺是影响桩基础承载力的重要因素之一；总结了填石压浆混凝土空心桩的施工工艺要点，为推广应用空心桩新工艺提供了基础资料。

[l]赵国运，赵明华.填石压浆混凝土施工技术简述.交通与社会.2003(3):29-30

[2]中华人民共和国建设部部颁标准，建筑桩基技术规范(JGJ94-94)，北京:中国建筑工业出版社，1989

[3]林天建，熊厚金，王利群.桩基础设计指南.北京:中国建筑工业出版社，1999