钻孔灌注桩桩端后注浆施工工艺浅析

陈东风

（镇江市城市水利管理处，江苏 镇江 212000）

1 工程概况

镇江引航道水利枢纽工程位于镇江城市北部金山湖与长江镇扬河段六圩弯道之间的引航道上，距长江主航道500 m，由1 孔40 m 宽节制闸、7 孔20 m 宽节制闸、1 孔20 m 宽非标准船闸、1座30 m3/s 泵站、30 m宽闸上公路桥及景观建筑等组成，工程基础为钻孔灌注桩，桩径1200 mm，桩长50 m。

2 桩端后注浆施工

2.1 工艺流程

图1 灌注桩桩端后注浆施工流程图

灌注桩桩端后注浆施工流程见图1。

2.2 注浆管制作与埋设

（1）注浆管选用Φ30～50 mm（壁厚≥2 mm）无缝钢管或焊接钢管。

（2）注浆头制作：先将注浆钢管底端5～10 cm 范围加工成圆锥形，再在钢管锥形以上40 cm 范围4个方向各打1 排Φ8 mm 小孔，间距5 cm，然后在每个小孔上放上图钉（作简易逆止阀），用绝缘胶布加硬包装袋缠绕包裹，以防小孔被浇桩的混凝土堵塞。在注浆范围上下各设钢环保护，以防止包裹物在埋入时脱落，见图2。

（3）注浆管埋设：

图2 注浆头制作

图3 注浆管布置图

①预埋桩内注浆管：沿钢筋笼圆周对称设置3 根注浆管，见图3。注浆管在钢筋笼内侧与主筋平行布置，并与钢筋笼加强筋焊接牢固，注浆管之间外加短套管电焊，注浆管连接处需满足强度和密封要求，以防泥浆侵入管内。每下一节钢筋笼后，必须在注浆管内注水检查其密封性；注浆管入孔后立即向管内注满清水，并在其上口立即拧上堵头。注浆管底端比通长配筋的钢筋笼长100 mm，管顶超出500 mm，下放钢筋笼时徐徐将其放入孔内，通过钢筋笼自重将注浆管压入土基内。

②成桩侧预埋注浆管：采用钻机（钻头直径20 cm）在桩侧距桩中心1～1.1 m 位置钻孔至桩底高程下1 m，钻孔垂直度误磋保证＜1%，将注浆管埋入孔中，管底高程为桩底高程下1 m，管顶至地面，使注浆管尾节开孔正对桩中心，注浆管全部下放完毕后，向注浆管内注满清水，加上堵头封闭。待孔中泥浆沉淀30 min 后，在孔中灌入C20 细石混凝土至地面。

2.3 注浆泵的选择

注浆泵采用最大注浆压力20 MPa以上，排浆量为50～300 L/min，性能稳定、操作方便的高压注浆泵。本工程选用型号为SYB50/50-Ⅱ的注浆泵，该泵最高压力可以设定，可避免在注浆过程中不必要的损失，且耗能小，效率高。

2.4 后注浆开始时间

注浆作业宜于成桩3 d 后开始，开塞时间过早，会因桩身强度过低而导致桩本身受到破坏，也可能由于承压水的作用使泥浆倒灌堵塞注浆管。

2.5 压水试验（开塞）

压水试验是注浆施工前必不可少的重要工序。成桩后至实施桩端注浆前，通过压水试验来探明并疏通注浆通道，确认桩底可灌性。开塞压力采用2～10 MPa 打开，压水按2～3 级压力顺次逐级进行，并要求有一定的压水时间与压水量，压水量一般控制在0.6 m3左右，并根据具体情况随时调整，如压水能连续下灌则表示已开通，即可停止，随即初注。

2.6 初步注浆

图4 桩端后注浆装置图

在压水试验后，将配制好的水泥浆通过高压泵和注浆管注入到桩端土层中去，桩端后注浆装置见图4。初步注浆时一般压力较小，浆液亦由稀到稠，要密切注意注浆压力、注浆量和压力软管变化，并注意注浆节奏，同时，用百分表监测桩的上抬量。注浆完毕或较长时间停泵时，须对高压注浆泵、浆液拌和机及地面管路系统认真清洗，以防水泥浆结块，堵塞管路和泵体。完成注浆后须立即将注浆管顶端用堵头封闭，以免回浆而降低注浆效果。

2.7 控制注浆指标

（1）注浆量

单桩注浆量应根据桩径、桩长、桩端土层性质、单桩承载力增幅等因素确定，可按下式估算：

式中：

Gc—注浆量，以水泥质量计，t。

αp—桩端注浆量经验系数，取αp=1.5～1.8，对于卵、砾石、中粗砂取较高值；

d—基桩设计直径，m；

本工程按设计要求每根桩水泥用量为3 t（桩侧钻孔压浆量为每桩6 t）。

（2）注浆压力

①注浆压力需根据注浆前的注水试验数据和以往的施工经验确定。注浆压力确定要考虑下列3 方面因素：a.最终注浆压力要小于桩上抬的摩阻力，即注浆时不能使桩产生向上的位移；b.最终注浆压力要尽可能使桩端、桩身混凝土不被破坏；c.最终注浆压力应使注浆量达到设计要求，形成扩大桩头，桩端明显得到加固。

②实际注浆时有开塞压力、注浆维持压力和终止注浆压力3 种，这3种压力的最终确定应通过现场浇注试桩，由建设、监理、设计、施工等单位共同协商确定。一般开塞压力要比注浆维持压力高。终止注浆压力应根据土层性质及注浆点深度确定，对于风化岩、非饱和粘性土及粉土，注浆压力宜为3～10 MPa；对于饱和土层注浆压力宜为1.2～4 MPa，软土宜取低值，密实粘性土宜取高值。

③在现场施工时要详细记录注浆压力、注浆量随时间的变化情况。

（3）浆液浓度

①浆液浓度的控制原则：依据压水试验情况选择初注浓度，通常先用稀浆（水灰比约为0.7∶1），随后渐浓，最后注浓浆（水灰比约为0.4∶1）。在可灌的条件下，尽量多采用中等浓度（水灰比约为0.5∶1）以上浆液，以防浆液作无效扩散。

②浆液浓度的选择原则：维持注浆压力低时可用浓浆，注浆压力高时用稀浆，最后在单桩注浆快结束时用浓浆。

③浆液的水灰比应根据土的饱和度、渗透性确定。对于饱和土水灰比宜为0.45～0.65，对于非饱和土水灰比宜为0.7～0.9（松散碎石土、砂砾宜为0.5～0.6）；低水灰比浆液宜掺入减水剂。水泥浆液应过筛，以去除水泥结块。

④当浆液水灰比不超过0.5 时，加入减水剂、微膨胀剂等外加剂，可增加浆液的流动性，并对土体有增强效应。

2.8 注浆顺序与节奏

（1）注浆时，同一根桩的各注浆导管依次实施等量注浆；对于群桩注浆应先外围、后内部。

（2）为使浆液尽可能充填并滞留在桩底有效空间范围内，注浆流量不宜超过75 L/min。

（3）当注浆压力长时间低于正常值或地面出现冒浆或周围桩孔串浆时，应改为间歇注浆，间歇时间宜为30～60 min，或调低浆液水灰比。

2.9 终止注浆条件和保养龄期

（1）桩端后注浆以注浆量为主控条件，注浆压力为辅控条件。

（2）为保证后注浆的预期效果及避免无效过量注浆，当满足下列条件之一时可终止注浆：注浆总量和注浆压力均达到设计要求；注浆总量已达到设计值的75%，且注浆压力超过设计值。

（3）在桩身混凝土强度达到设计要求的条件下，承载力检验在后注浆20 d 后进行，以保证取得准确的注浆承载力值。

3 结语

灌注桩桩端后注浆技术的特点是：注浆采用管式单向注浆阀，实施开敞式注浆，其竖向导管可与桩身完整性声速检测兼用，注浆后可代替纵向主筋。灌注桩端后注浆工艺可用于各类钻、挖、冲孔灌注桩的沉渣（虚土）、泥皮和桩底、桩侧一定范围土体的加固，在桩端为砂卵砾石持力层中效果最好，粉砂土中次之。

后注浆施工可以与其他灌注桩交叉进行，对施工进度基本没有影响，其技术工艺简单，施工方法灵活，压浆设备简单，便于普及推广。但压浆装置形式众多，施工工艺、设计方法、操作规程和质量控制标准都不尽相同，这给后压浆技术的推广应用和质量控制都带来了不利因素，使后压浆效果也存在较大差异，需在施工中加以注意与改进。