高分子环保型泥浆护壁挤扩灌注桩后注浆技术应用研究

庄云 朱蕊 黄佳钰 李顺

作者简介： 庄云（1978—），男，本科，高级工程师，研究方向为工程施工。

摘要：在采用高分子环保型水泥护壁工艺的基础上，结合樁端后注浆技术和桩顶三岔双向挤压钻孔技术，先是采用生态环保型水泥聚合物护壁进行旋挖式钻孔，再由三岔双向挤扩设备在相对硬土层扩孔，成桩后通过预埋的注浆管进行桩底后注浆。该项新技术产品可以在“软硬护层”的特殊地质环境下有效地帮助提高桩基的综合承载力，具有大幅度降低工程造价、提高桩基的综合承载力、经济实惠、污染少等优点。

关键词：高分子环保型泥浆  桩端后注浆  泥浆护壁  三岔双向挤扩  绿色施工

中图分类号：U442   文献标识码：A   文章编号：1672-3791（2021）12（b）-0000-00

Abstract： Based on the high polymer environmental protection cement wall protection technology， combined with the post grouting technology at the pile end and the three fork two-way extrusion drilling technology at the pile top， firstly， the ecological environmental protection cement polymer wall protection is used for rotary drilling， and then the three fork two-way extrusion equipment is used to expand the hole in the relatively hard soil layer. After the pile is formed， the post grouting at the pile bottom is carried out through the embedded grouting pipe. This new technical product can effectively help to improve the comprehensive bearing capacity of pile foundation under the special geological environment of "soft and hard interbedding"， and has the advantages of greatly reducing the project cost， improving the comprehensive bearing capacity of pile foundation， economy and less pollution.

Key Words： Polymer environmental protection mud; Post grouting at pile end; Slurry wall protection; Three fork two-way extrusion expansion; Green construction

随着建筑工程领域和材料领域的不断发展和完善，大型高大建筑的施工对工程的施工工艺提出了更高的需求。灌注桩以其机械化作业、施工简单、工艺成熟被越来越广泛地应用于基础建设中，更在灌注桩基础上研发出了不同桩型。但是传统灌注桩的缺点也很突出，比如：灌注桩施工质量难以得到有效控制;泥浆垃圾处理难度大;土体“松弛”现象明显，承载力不足等问题[1-2]。针对灌注桩普遍存在的缺点，该文研究出一种新型生态环保型聚合物泥浆护壁挤扩灌注桩后注浆施工技术，该技术是在原有生态环保型泥浆护壁施工设备的基础上，结合了桩端后注浆施工技术和三岔双向挤扩施工技术，先采用生态环保型聚合物泥浆护壁进行旋挖式钻孔，再由三岔双向挤扩设备在相对硬土层扩孔，成桩后通过预埋入的注浆管道进行桩底之后的注浆[3-4]。该技术能够有效地提高钻孔灌注桩的竖向承载能力，改善“松弛”的影响，减小了对承载能力的离散性，在对于差异式沉降和对承载能力要求高的工程中应用效果明显[5]。该文结合工程运用实际情况，研究高分子环保型泥浆护壁挤扩灌注桩后注浆技术工艺原理、施工工艺、控制措施等。

1工程概括

宁化县东溪河道整治工程位于福建省宁化县境内，工程建设内容主要范围包括：河道的治理疏浚、护岸、挡墙、箱涵、管涵、踏步、桥梁等工程，涉及河道总长3 290.7 m。

2工艺原理

生态环保型泥浆护壁挤扩灌注桩后注浆施工工法是在生态泥浆护壁的基础上结合三岔双向挤扩技术和桩端后注浆两种技术。在一个指定的受力桩位进行采用新型聚合物防水泥浆填料护壁钻孔旋挖技术钻孔后，向孔内一侧下放一个桩身专用装有DX型挤扩器的装置，通过专用地面压力液压站系统自动控制该装置挤扩器使装置带动弓面液压臂的高度扩展和压力收缩，按照其整体承载能力的具体要求及不同地层上的土质条件将每个桩身不同的受力部位（硬土层部位）分别挤压出3岔齿形分布的盘状扩大孔接岔腔或近似一个圆锥形的盘状分布扩大孔的接头腔后，放入钢筋笼，灌注混凝土，形成由每个桩体、分承载压力盘或每个支撑柱的分叉和每个桩端共同承载负重组成承载的桩基。成桩后再通过预埋的注浆管进行桩端后注浆。生态环保型泥浆护壁挤扩灌注桩后注浆施工如图1所示。

3施工工艺

生态环保型泥浆护壁挤扩灌注桩后注浆施工工艺流程如图2所示。

高分子环保型泥浆护壁挤扩灌注桩后注浆技术适用于稍密～密实状态的粉土和砂土，中密～密实状态的卵石、砾石层和残积土层、全风化岩、强风化岩层等各种土层。淤泥及淤泥质土层、松散状态的砂土层可液化土层、湿陷性黄土层中慎用。

4控制措施

4.1 材料的控制

根据地基土、地下水和施工条件的深入调查，确定泥浆主要由聚合物拌制，聚合物泥浆的主要成分为水、高分子聚合物和水处理剂（碳酸钠）。在水中加入水处理剂的作用主要是将水的PH值提高至8～10，沉淀水中的钙离子，使得聚合物水泥浆具有最佳地性。施工时主要采用的两种泥浆混合料比：（1）黏性土泥浆材料掺量0.6～0.8 kg/m3，Na2CO3掺量0.5 kg/m3，泥浆黏度28～31 s（马氏漏斗）;（2）粉土、粉细砂、泥浆等材料掺量0.7～0.9 kg/m3，Na2CO3掺量0.5 kg/m3，泥浆黏度29～32 s（马氏漏斗）。

4.2 泥浆护壁控制

为保持钻孔土壁的稳定，减少泥浆排放量，降低泥浆对周围河流环境的危害，施工时选用高分子聚合物泥浆护壁。钻入持力层时，严格地控制住进尺，因为采用了聚合物水泥护壁，需要给予一定的护壁时间。在泥浆钻进工艺过程中，严格地保持孔内泥浆表面，不低于护筒顶40 cm，提起钻头时，提起泥浆钻头时，及时地补充孔内的泥浆，保证其高度[6]。

4.3 注浆过程的控制

桩端后注浆在钻孔成桩48 h后进行，在注浆过程中需要严格控制注浆管的等量注浆。在首根注浆管的注浆量增加到1.4 m3或者注浆压力达到4MPa并持续5 min后，依次开始进行第二和第三注浆管的灌浆，第二和第三注浆管的注浆量为1.3 m3。在注浆过程中若出现注浆压力不上升等异常情况，则暂停该注浆管的注浆，而继续下一根注浆管或者下一根桩的注浆，30～60 min后对该注浆管开始第二轮灌浆，直至完全满足终止时所要求的注浆量或者注浆压力[1]。

5应用效果评价

宁化县东溪河道整治工程涉及的桥梁桩基均应用生态环保型泥浆护壁挤扩灌注桩后注浆施工工法。高分子环保型泥浆护壁挤扩灌注桩后注浆施工技术采用高聚物泥浆护壁改善当地施工环境，在成孔的同时通过挤扩设备定向、定位扩孔后灌注混凝土，成桩后再在桩底注浆，施工程序得到简化，工程造价降低，施工效率提高，缩短了施工工期，具有较好的经济效益。

高分子环保型泥浆护壁挤扩灌注桩后注浆施工技术可有效解决解决桩底沉渣，充分利用桩长范围内硬土层对基桩承载力的贡献，提高工程的安全性、环保性，在钻孔过程文明施工易保证、流水化作业水平高的优点。采用聚合物泥浆护壁，泥浆可重复利用，减少泥浆使用量和排放量。成孔、浇筑混凝土、后注浆的过程一次完成，排除了大量的泥浆处理和运输的工作，从根本上避免了由此对施工现场和周边环境的污染，是一种环境保护型的绿色施工方法，具有显著的社会效益。

6 结语

高分子环保型泥浆护壁挤扩灌注桩后注浆技术有效解决了灌注桩施工质量难以控制;泥浆垃圾处理难度大;土体“松弛”现象明显，承载力不足等问题，在相同的施工环境下，与普通直孔灌注桩相比可减少桩长，桩径和减少得到缩减，方便施工和节约工程成本，根据工程实际应用，高分子环保型泥浆护壁挤扩灌注桩后注浆技术具有以下优点：（1）高分子聚合物泥浆，减少了泥浆排放量，降低泥浆对周圍环境的污染;（2）钻孔灌注桩桩端后注浆技术和钻孔灌注桩三岔双向挤扩技术，提高了桩基竖向承载力，减小了施工机械对孔壁和桩端土体产生不同程度的扰动;（3）桩端后注浆结合了劈裂注浆与渗透注浆两种方式，使沉渣及桩端附近土体密实，产生“扩底”效应，同时浆液上泛部分桩侧区域出现“扩径”效应，端承力和侧摩阻力都有较大提高，改善了“松弛”影响，减小了桩基承载力离散性;高分子环保型泥浆护壁挤扩灌注桩后注浆技术具有经济实惠、污染少等优点，是一种环境保护型的绿色施工方法，具有显著的社会效益和经济效益，是一项值得推广的桩基施工技术。

参考文献

[1] 张凡.穿插施工法及环保泥浆护壁在大阳泉选煤厂勘察施工中的应用[J].建材与装饰，2020（21）：247-248.

[2] 符合，许明标.环保型高分子聚合物油基钻井液降滤失剂的合成及性能评价[J].当代化工，2019，48（5）：966-968，972.

[3] 林胜辉.某项目灌注桩承载力不足的原因分析及处理措施[J].福建建材，2021（8）：68-70.

[4] 杨明.护壁泥浆对钻孔灌注桩承载性能影响研究分析[D].合肥：安徽建筑大学，2021.

[5] 陈雪映.灌注桩后压浆技术注浆加固机理试验研究[D].南京：东南大学，2019.

[6] 何雄.钻孔抽芯法在灌注桩工程质量检测中的应用[J].西部探矿工程，2020，32（1）：25-27，32.

3167500338247