后注浆钻孔灌注桩施工技术改进与质量控制

陈朝鹏

(山西晋正建设工程项目管理有限公司，山西 河津 043300)

钻孔灌注桩以施工噪声小、对周围地基影响小、对施工环境要求较低、承载力相对较好、技术成熟等特点，现在被广泛应用于高层建筑、大型工业厂房、大型设备基础及大面积过厚回填区。但其自身和在施工中也存在许多不易克服的技术弱点:孔底沉渣不易清理、泥浆护壁形成泥皮、坍孔等最终都会影响到整桩承载力。针对钻孔灌注桩的技术弱点，不少工程采取了对钻孔灌注桩进行后注浆。在桩内预埋注浆管至桩底、桩侧，桩身混凝土施工完成达到预定强度后，通过高压注浆机、预埋注浆管将预定水灰比的水泥浆注入桩底、桩侧，浆液通过渗入、填充、固化等作用与桩体及周围土体形成一个有机整体，从而达到提高单桩及群桩承载力、减少沉降等效果。中铝山西兴县氧化铝食堂、浴室工程就采用了部分桩基后注浆技术，使其单桩承载力得到了明显的提高。

钻孔灌注桩后注浆技术，其主要从钻孔灌注桩施工及后注浆施工两大方面分别进行质量控制。钻孔灌注桩的施工主要从方案、钻孔、浇筑混凝土进行控制;后注浆主要从注浆管路制作安装、开塞、注浆进行控制。

1 方案审查

钻孔灌注桩后注浆技术施工，不仅要求施工单位按要求编制整体施工方案，还要求针对注浆编制专项施工方案，针对现场地质条件测算出各种注浆参数或验算设计给出的注浆参数。后注浆技术从提出至今已是一项成熟技术，但因单位、人员、技术水平、机械设备及地质等不同，选择的参数也不尽相同。因此，要依据掌握的施工技术知识、实际经验、相关资料和有关规范、标准，对方案选取的参数进行认真的审查。

2 钻孔、清孔控制

钻孔控制依据GB 50202-2009建筑地基基础工程施工质量验收规范、JGJ 94-2008建筑桩基技术规范的相关要求和设计给定数据进行控制，重点控制孔深、孔径、垂直度、孔底沉渣厚度、混凝土施工等。

钻孔是所有工作的关键，如果钻孔定位有误或无法保证成孔质量，将直接影响到后续所有工作的施工质量。首先要注意开孔质量，对此要求施工放线完成后须经各单位复测，同时钻孔时要对好中线及垂直度，成孔过程中还要求钻机操控人员随时检查成孔是否有偏斜现象，及时加以调整，现阶段钻机大多采用电脑调整，所以施工过程主要从人员技术方面进行控制，保证测量人员放线准确及操作人员操作到位，孔深、孔径、垂直度相对容易控制。

清孔是在孔深达到规定要求后对孔底沉渣、泥浆进行清理，这一过程主要是控制施工采用的方法。清孔方法因使用的钻机不同而灵活应用，通常使用提渣和吸渣两种方法，但在不稳定土层中不宜使用第二种方法。不论采取哪种方法都应在终孔检查完全符合设计要求后立即进行孔底清理，避免时间过长泥浆沉淀，引起孔内坍塌。

3 水下混凝土施工控制

清孔完成后将钢筋笼放入孔内定位、加固完成后，即进入混凝土施工阶段，这一过程主要对材料及施工方法进行控制。在混凝土施工过程中主要控制导管下放深度、混凝土的和易性和坍落度等。导管一般下放至距孔底30 cm～50 cm，混凝土灌注过程要匀速，不宜过快，坍落度严格按规范要求控制在180±30，特别注意在混凝土浇灌至钢筋笼底部时应放缓浇灌速度，以防止出现钢筋笼上浮现象。

4 注浆管制作、安设控制

对用于注浆的注浆管，一般采用钢管材质、连接采用丝扣连接，以保证其严密性，下部设花管，花管大小、出浆口的方向、出浆孔径、孔距是否符合方案要求;安设注浆管时，检查注浆管与钢筋笼连接是否可靠、牢固，一般采用铁丝绑扎，而不用焊接，这是为防止焊点过小在混凝土施工中容易开焊，而焊点过大则容易对管道造成损伤，无法保证其严密性;注浆头是否用合适的橡胶膜封闭、包裹;注浆管上端是否略高出地坪，并要有良好的封堵，以便后续注浆施工及防止杂物进入堵塞注浆管。

5 开塞控制

开塞即注浆管道及注浆花管的疏通，这一过程最易受施工环境影响。一般在混凝土浇筑后2 d～3 d，混凝土强度达到C10～C15时方可进行开塞。开塞时间将决定能否顺利注浆，控制好开塞时间是注浆控制的重点。开塞时间过早，混凝土未形成一定的强度，在高压水的冲射下会破坏桩端成型和混凝土强度，降低桩身质量;开塞时间过迟，则包裹花管的混凝土强度过大，会造成花管外侧橡胶膜无法在水压下打开，导致注浆管堵塞不能注浆。开塞时要在现场观察高压注浆泵的开塞压力，控制注入水量，花管正常疏通即可，不宜注水过多，防止对桩头造成破坏。

6 注浆控制

首先保证水泥质量，核实现场水泥浆的水灰比，外加剂加入量;检查现场各设备的完好情况，机械的控制对此环节影响较大。注浆开始后规范记录注浆压力、注浆时间、注浆水泥用量。注浆压力过小，浆液对桩端土、桩周土渗入范围过小起不到固化作用;注浆压力过大，可能会损坏注浆管，因此要控制一个较合适的注浆压力，初始压力一般按开塞压力的一半开始。注浆一般以注入水泥量或最终注浆压力为主控因素:1)水泥注入量达到预定量，无特殊情况即可停止注浆。水泥预定量可根据现场多桩实际注浆情况进行平均修正。2)最终注浆压力达到设计或规范要求最大值即停止注浆。

下面以中铝兴县氧化铝食堂工程为例进行说明。

中铝兴县氧化铝食堂、浴室工程建筑面积4749.93 m2，基底面积2863.01 m2，建筑层数地上2 层9.75 m，局部12.25 m，根据山西省第三地质工程勘察院2012年5月岩土工程勘察报告(详勘阶段)，本区域为大面积回填区，回填土厚度距设计标高±0.00最深处7.4 m，最浅处5.4 m，大部分为6.3 m左右，为保证地基承载力满足上部荷载要求，设计选用了桩径800 mm、桩长10 m钻孔灌注桩共65根，桩端进入第2层卵石层不小于0.8D，Z-1设计单桩竖向承载力特征值按1500 kN。Z-2后注浆灌注桩22根，设计单桩竖向承载力特征值按3000 kN，单桩平均注浆2 t(设计水泥用量)。

施工前首先要求施工单位编制钻孔灌注桩施工方案，还要求编制注浆技术专项方案，对注浆水灰比现场按0.6控制，注浆压力控制在2 MPa～5 MPa。

此项目施工中对后注浆桩的技术改进主要在花管部分，将原注浆花管改为橡胶内胎。施工中先准备直径25 mm、长度比孔深长20 cm的钢管两根，作为注浆管。再准备直径等于钢筋笼直径3 mm～5 mm厚的圆形钢板一块，中间开孔直径300 mm，橡胶内胎直径略小于钢板直径代替原花管部分。将钢板固定于钢筋笼底，橡胶内胎用铁丝固定于钢板底面，一根注浆管穿过钢板及橡胶内胎一边后用螺栓固定于橡胶胎内部，将橡胶内胎填满碎石，封闭开口处。另一钢管直接穿过圆形钢板中部孔，管头采用塑料软管封堵，铁丝绑扎牢固(见图1)。

这一过程主要控制好导管的连接、固定、导管与橡胶内胎的连接;后注浆导管应采用钢管，注浆管的连接可靠、密封，橡胶内胎与注浆管及钢板的螺栓固定密封可靠，备用注浆管的管头封堵严密。

通过用橡胶内胎替代原花管的优点:1)有效避免原花管的局部堵塞问题，保证后续注浆顺利。2)橡胶内胎在注浆过程中通过浆液压力自爆，浆液通过碎石间隙渗透，将原来的花管多点式注浆转化为多面式注浆，有效的提高了浆液渗透范围，提高注浆的效果及质量。

再按正常施工工艺施打钻孔桩(成孔并清孔)后，将注浆管绑扎在钢筋笼内部两侧，同步放入孔内，伸至孔底，而顶部露出桩孔口20 cm。随后下导管、清孔、浇灌混凝土。这一过程主要控制孔深、清渣情况及钢筋笼下放深度要求，钢筋笼应沉放到底，不得悬吊，下笼受阻时不得撞笼、墩笼和扭笼，尽可能保证孔深达到设计要求又不过深，以保证橡胶内胎贴近桩底底面，后注浆时渗透范围及性能达到设计要求。

压水试验。压水试验是注浆工艺中的一个环节，它的作用是预压及疏通注浆通道，以检查注浆管的可灌性与联能性，为注浆做好准备工作。成桩后2 d～3 d用高压水压通注浆通道，压水量一般控制在0.2 m3～0.6 m3，压水时间 3 min～5 min，压水压力0.5 MPa～1.0 MPa。此过程主要检查水压大小及压水量，由于本工程的原花管已改为橡胶内胎替代，所以压水过程中水量现场控制，只要能确定注浆管线通顺即可。如注浆管压力过大或堵塞，可采用备用注浆管试验。

注浆施工。注浆是注浆工艺中的最后环节，注浆过程要着重控制好注浆压力、浆液水灰比、注浆水泥量这三个指标。注浆压力并不是一个固定的指标，有一定的调整范围，本工程现场为主要回填土及砂石土，根据压水试验结果，桩的长度等因素适当调整，并通过现场试注浆最终确定注浆压力。通常以开塞压力作为注浆的起始压力，注浆终压应力为初压的2倍～3倍，一般5倍为极限值。注浆水灰比控制原则一般是先用稀浆，再用中等浓度浆液，最后注浓浆。由于此工程为桩端注浆，注浆面全部位于地下水位以下，现场水灰比按图纸控制为0.6。注浆时应根据桩端持力层的岩土性状和沉渣量等因素，预先计算所需注浆量。注浆流量不宜超过75 L/min;注浆结束的标准是注浆压力达到终压，此时吸浆量逐步变小并稳定在5 min～15 min，完成设计的注入浆液体积，终压稳定条件下达到大于设计要求的浆液注入量。

注浆过程采用三控的办法进行控制:

1)注浆量的控制:直径800 mm的桩，桩底压浆达到1500 kg水泥时，压力高于设计值，即停止注浆;

2)压力控制:桩底压浆压力不超过4 MPa，达到以上压力，注浆量不满足设计要求时，要采用稳压间隔式注浆工艺，稳压静置时间大于10 min，仍注不进去时可停止注浆;

3)桩体上抬量不得超过3 mm。

[1]JGJ 94-2008，建筑桩基技术规范[S].

[2]GB 50202-2009，建筑地基基础工程施工质量验收规范[S].

[3]宋卫国.灌注桩后压浆施工技术[J].山西建筑，2006，32(5):100-101.

[4]张忠亭.钻孔灌注桩设计与施工[M].北京:中国建筑工业出版社，2007.

[5]王志勇.钻孔灌注桩后压浆技术原理与应用[J].西部探矿工程，2008(6):44-46.