软土地区桩基后注浆现场试验研究

汪晓丰 安爱军

(1.长沙市城市建设科学研究院，湖南长沙 410011;2.中南大学土木工程学院，湖南长沙 410075)

0 引言

迄今对灌注桩后注浆的施工工艺及冲水开塞压力控制方面，既没有明确的规范，也没有可供借鉴的报告［1-5］。尤其是在软土地区对钻孔灌注桩进行后注浆施工过程中，如何控制冲水开塞时间、冲水量以及冲水时间，都是急需研究的课题［6，7］。因此，开展软土地区钻孔灌注桩后注浆冲水开塞施工工艺及控制标准研究，具有重要的理论意义和工程应用价值。

基于此，本文以软土地区钻孔灌注桩的后注浆冲水开塞实验为依托工程，从便于施工及有效利用钻孔灌注桩预埋声测管以节约成本角度出发，尝试利用声测管进行桩身预埋注浆管开式注浆开展现场试验，以期形成一套适合软土地区钻孔灌注桩后注浆施工过程中冲水开塞方法和执行标准。

1 实验工点概况

1)工程地质条件。

实验区属于苏州阳澄湖地段，地层上部以沉积淤泥为主，厚度达15 m左右，淤泥以下为典型软土和粉土为主。二者的覆盖厚度达30 m～55 m。

2)注浆参数设计。

采用桩端后注浆进行桩基承载力加固和减小桩基沉降量。考虑到土体特性和注浆目的，注浆压力小于3.0 MPa，每根桩注浆量控制在2.5 t以内。桩体抬升量小于2 mm。采用注浆压力和桩体抬升量的双重控制标准作为注浆停止标准。

3)桩端注浆单向阀设置。

利用声测管进行桩端注浆。在声测管底部50 cm内钻设直径为4 mm的小孔，并用图钉堵住小孔，然后用自行车里带套住声测管钻小孔的部分，确保图钉在注浆过程中起到单向流动的阀门作用。

2 桩基后注浆施工工艺

桩基后注浆施工工艺为:单向阀加工、绑定声测管、预埋声测管、混凝土成桩灌注、灌注完成后12 h内对声测管的单向阀进行开孔、成桩24 h后进行注浆施工，如图1，图2所示。

图1 成桩、元件安装流程

图2 后注浆工艺流程

3 冲水开塞和注浆压力

压水开孔是注浆施工前必不可少的关键工序，尤其是冲水开孔的时间控制是决定能否进行桩端后注浆的关键。不仅如此，通过压水开孔，可以探明并疏通注浆通道、提高桩底可灌性。

采用摄像机及照相机等记录设备采集压水开孔过程中开孔压力的时程曲线以及注水量的大小。

1)冲水开塞。

一般情况下，冲水开塞压力按照2级～3级的顺序逐级升压进行，以注浆压力和注水量双重控制标准进行控制压水开孔结束。根据声测管的长度，压水量应控制在0.6 m3～1.0 m3，开塞压力一般小于3 MPa。开孔现象控制标准:如一根桩的声测管串水或是水量持续增加而压力不变，则表明可以停止压水开孔施工。图3为某根桩的压水开孔记录。

图3 某桩的开塞压力与时间关系图

由图3中可知:桩端管压水开孔压力介于5.0 MPa～6.0 MPa之间，水量需要0.8 m3左右。冲水压力随冲水时间的延迟增加缓慢，待冲水压力达到峰值后便急剧下降，说明注浆管的注浆孔成功开塞，可以进行注浆。但是要想达到更好的注浆效果，因将冲水时间延长至2 min～3 min，利用冲水压力劈开一定的注浆通道。

2)注浆压力。

在后注浆施工过程中，注浆压力和注浆量的控制是决定桩端后注浆效果的关键因素。因为注浆压力的大小与浆液的扩散半径和土体的压密程度息息相关。从实验结果来看，埋深达50 m左右、桩基直径为0.8 m的桩基，其桩端后注浆压力应控制在1.2 MPa ～2.5 MPa 之间，注浆量应控制在 2.0 t。

4 后注浆灌注桩施工注意事项

1)冲水开塞宜在钻孔灌注桩成桩后的12 h完成，冲水量应控制在1 m3以内，冲水延迟时间应控制在3 min之内;

2)单向阀的制作过程中，应在注浆管钻出4排小孔，每排小孔的直径控制在4 mm～10 mm，小孔间距控制在5 cm左右;并采用图钉作为单向控制阀，并用绝缘胶布进行保护;

3)将制作好的单向阀安装在声测管的底部，采用声测管安装定位的方法进行安装定位;

4)对同一承台的桩基进行注浆时，应采用跳桩的方式进行注浆，且注浆时间应控制在成桩后的7 d左右;

5)若对桩进行静载实验等相关承载过程，需待注浆完成15 d后进行，以便注浆的浆液形成强度。

5 结语

本文通过对某实验工点软土地区的桩基后注浆实验进行研究，得到如下成果:1)建立了一套适合软土地区钻孔灌注桩后注浆的施工方法与工艺;2)获得了软土地区后注浆施工的冲水开塞控制方法和执行标准，为类似工程提供了一定的参考价值。

［1］李向红.CCG注浆技术的理论研究和应用研究［D］.上海:同济大学博士后论文，2002.

［2］李月健.土体内球形空穴扩张及挤土沉桩机理研究［D］.杭州:浙江大学博士学位论文，2001.

［3］邹金锋，李 亮，杨小礼.土体劈裂灌浆力学机理分析［J］.岩土力学，2006，27(4):625-628.

［4］邹金锋，罗 恒，李 亮.考虑中主应力时土体劈裂灌浆力学机制的大变形分析［J］.岩土力学，2008，29(9):2515-2520.

［5］邹金锋，李 亮，杨小礼.劈裂注浆能耗分析［J］.中国铁道科学，2006，27(2):52-55.

［6］邹金锋.劈裂注浆机理分析及应用研究［D］.长沙:中南大学，2004.

［7］Yang Xiao-Li，Zou Jin-Feng.Estimation of compaction grouting pressure in strain softening soils［J］.Journal of Central South U-niversity of Technology，2009，16(4):653-657.