城市高架桥钻孔灌注桩后压法施工技术

2012-08-15翟春霞路亚玲

科技视界 2012年13期

翟春霞路亚玲

（宁陵县路桥工程公司河南宁陵 476700）

城市大型立交桥随着国名经济的发展越来越多，钻孔灌注桩施工技术被广泛应用于城市桥梁的建设中，后压法是在成幢后通过对桩端沉渣及桩侧孔壁泥皮处进行压浆处理，这种方法能有效的改善桩的边界条件，消除桩端沉渣和桩侧泥皮的不利影响、扩大桩的支撑面积、大幅度提高桩的承载力，从而减少桩数、减短桩长、减小桩径。

后压法的作用机理是通过预埋在桩身内的管道，把水泥浆液压入桩端、桩侧的预定位置，压浆量与注浆压力逐渐增加，通过填充、渗透、挤密和胶结作用使桩端持力层形成一个水泥和沉渣土体的结石体，桩周围形成脉状或片状结石体，从而改变了桩端和桩侧的土体状态，提高了桩端的土体承载力和桩侧摩擦力。对于大范围桩端注浆，通过压降作用使得相邻桩在深处形成一个大底板承载体，使持力层受力均匀，大幅度提高桩的承载力。

1 后压法的发展历史、现状和趋势

传统的钻孔灌注桩施工，成孔工艺存在固有缺陷，使得桩端沉渣和桩侧泥皮存在过多导致隐患，而后压法钻孔灌注桩是在成桩后对桩进行压浆处理，可以消除传统施工工艺留下的缺陷，以达到装的承载力。后压法技术在我国起步晚，还没形成一套完善的理论，进一步研究这种方法，优化后压法的施工工艺，优化压降管道，使其可靠、高效、可多次循环压降；分析后压浆桩的承载特性，研究桩端承载力和桩侧摩擦力的分布规律以及承载力公式的计算；建立合理的模型来模拟桩端压浆机理；如何在后压法中考虑群桩效应等都需要深入的研究分析。

2 作用机理与效用

2.1 影响单桩承载力的主要因素

孔底的沉渣无论怎样的清理都不能彻底清除干净，这是影响单桩承载力和沉降量的主要因素之一；孔壁上的泥皮阻碍桩周土与桩身混凝土的粘结，起到润滑作用，降低了桩侧阻力；混凝土的固结收缩使桩和孔壁之间存在空隙，降低摩阻力；桩周和桩端的岩土层遇水软化，强度下降，持力效果降低；施工时也会存在一定的影响。

2.2 提高承载力的机理

力学机理，施工时，桩端沉渣最疏松的地方会有浆液渗透，并与其结合，形成强度较高的结石，可以消除桩端沉渣的影响。当间隙充满后，随着浆液的继续压入，会随孔壁向上漫延，充满桩身混凝土和桩周的土体裂隙，通过这种挤密、填充、粘结作用使桩的承载力提高。

化学机理，水泥中的活性成分可以与水发生水合化学反应，使土颗粒间的胶结增大。水泥和土之间可以发生阳离子交换，形成水泥和大颗粒土的团粒结构，并封闭了土颗粒间的空隙，两者联结坚固。水泥中的碱性钙可以与二氧化碳反应生成不溶于水的结石。

2.3 效用分析

解决了沉渣问题，提高桩端承载力，无论那种先进的施工工艺都是无法彻底的清除桩端沉渣的存在，这是影响承载力的重要因素，而后压法注入桩端的浆液与沉渣发生化学物理反应使其固化，形成了一个结构新、强度高、力学性能稳定的结石体，从而提高了桩的承载力。

由于泥皮的存在，桩的摩阻力会大幅度下降，后压法注入的浆液可以清除泥皮和桩周土的土体结合，填充空隙，挤密和胶结提高摩阻力，一次提高桩的承载力。减少桩的沉降，在嵌岩结构中后压法技术可以使桩的力学性能达到嵌岩桩的效果。

3 施工工艺主要的施工步骤

3.1 压浆管的布置、制作与安装

压浆管一般采用普通黑铁或无缝钢管，根据桩径的不同平面上可布置2～4根压浆管。压浆管施工时可以分为上中下3部分，管的上部要加工的方便拆卸、端部入口有丝扣封头的管，可以在下笼时检测管的密闭情况，防止杂物、泥浆的进入。压浆管中有直钢管连接的部分连接方式要采用螺纹丝扣连接。

压浆管的安装，安装时和钢筋笼同时进行，桩端压浆管安装在钢筋笼的内侧，桩侧压浆管安装在钢筋笼的外侧，最下面的压浆管要和笼的主筋焊接牢固，上下压浆管保证精确对准，密闭良好。每完成一节都要用水检查密闭性，满足要求才能进行下一步的施工。

3.2 施工

压浆前做好一切准备工作，熟悉操作流程。

安装压浆设备，选好合适的压浆泵，地表的输浆软管可以采用耐压值超过10MPa的钢丝编织高压胶管。

压降配置，压降水泥采用强度等级32.5以上的普通硅酸盐水泥，控制好桩端压浆液和桩侧压浆液的水灰比，现场根据实际情况可以加入一些外加剂。水泥搅拌机采用双层搅拌机，灌注过程中保证水泥始终在搅拌，使其不会发生沉淀现象。

压水试验，这是施工前不可少的重要工序，其结果是选择压浆工艺参数的重要依据之一。还可以检测疏通压浆管通道，提高可灌性作用。由于受注区是一个开放的空间，压水会逐渐的渗透到外侧，所以压水试验不会影响施工质量和桩的承载力。

压浆的时间和顺序，压浆5～14天即可进行压浆施工，每根管道均匀压浆。先关注周边的桩孔，然后注中间的桩，先进行桩侧压浆，后进行桩端压浆，这样可以使泥皮上返。压浆时用水冲开压浆管底部的密封环，浆液要先稀后浓，根据单位时间的注入量进行浓度的变换。压浆的同时及时的记录注入量和注浆压力，掌握好注浆的延续时间。每次注浆结束要清洗各种设备，为下次施工做好准备。

4 施工的质量控制要点

4.1 最佳的压浆时间控制

后压法是通过高压注浆实现的，如果压浆过早。桩身还没有完全坚固，导致桩身受损或浆液溢出地面；若压浆过晚，桩周的泥皮已经硬化，影响桩周水泥浆挤入土体从而导致达不到最佳的压浆效果。

当桩身混凝土强度达到设计要求的一半时，就可以进行压浆。在桩施工时，要留够足量的试块，进行强度检测，确保压浆时桩身混凝土的强度满足要求。

4.2 水灰比的控制

后压法的应用效果很大一部分取决于水泥浆的配比，结石体的强度会随水灰比的增大而降低，水灰比过小就会影响流动性，难以进行施工，因此具体的水灰比要根据实际工程和设备的情况进行改变，可以利用掺加剂的作用提高水泥的性能。

4.3 注浆压力的控制

根据桩长及地层岩土性状确定注浆压力的大小，正常情况下可以以压水压力为起始压力，压浆的最终压应力为开始的3倍。注浆压力较大时可以使不透水性改善，提高可灌性，还可以挤出多余的水分提高桩的承载力，但是过高的注浆压力能使桩上抬悬空。施工时要根据现场情况和经验及时的调控。

4.4 压浆量的控制

合理的压浆量是由桩端和桩周土类别、状态、渗透性能、桩径、桩长、承载力幅度要求等确定。而不是一味的根据设计要求进行控制。在浆液不至于无效扩散的情况下，压浆量越大对周围的加固范围就越大，所以实际注浆量大于设计确定的注浆量时对单桩承载力的提高有很大作用。注浆量的确定只是一个估计值，在实际情况中往往有很大出入，这就需要在施工时具体的就行调节。