泥浆护壁后的压浆砼灌注桩浇筑施工方法

张晓敏 山西一建集团有限公司

1 工程概况

工程为山西省太原市小店区某工程，其土层力学性能指标：淤泥质粉状黏土和各层粉状黏土的含水量很高，软弱层土质比较厚，地下水位高，钻孔深度大，地基处理采用后压浆泥浆护壁灌注桩，采用旋挖钻机方式施工，设计桩径为Φ700mm，桩身长度为41m。

2 施工工艺流程

2.1 灌注桩的施工顺序

桩基放样、定位→钢制护筒护埋设→泥浆制备→钻机就位→钻孔→复核孔深→泥浆置换→检查沉渣的置换、泥浆质量检查→检测沉渣的厚度→成孔验收→泥浆安放→泥浆质量检查→泥浆安放→成孔验收→吊车吊下钢筋笼→导管设置→检测泥浆的比重、沉渣厚度→初次浇灌砼→控制已灌砼的高度→提升灌注砼→再次进行测量灌注砼的深度、提升导管→继续灌注砼→完成本孔施工作业→拆除并清洗导管→拔出护筒→桩端及桩侧后压浆→单桩即可完成。

2.2 施工测量

a)桩位图纸测量与投放线

根据现场布桩位置图纸的计算方法得出各个位置桩的投放桩位，并测量中心值和坐标值，利用现场全站仪器的测量方法计算出投放的各个桩位后并作出标志。

b)水准测量

将场区控制网的水准点引至场地附近不受干扰处，以方便测定出每一根桩的控制标高。每次送桩过程中要反复测量送桩桩顶标高，直到送桩至设计标高要求为止。

3 灌注钢筋桩的现场施工制作技术和维护措施

3.1 钢筋笼的现场制作

a)钢筋笼主要是在现场加工进行制作，采用手工制作的主筋进行调直形成平台，骨架的连接形成装置设备进行滚动式钢筋焊接架。

b)钢筋连接方法

主筋采用单面搭接焊连接。在同一横向钢筋截面内的钢筋接头数不得多于主筋接头位置数量总数的50%，两个主筋接头位置之间的连接距离也不得小于500mm，钢筋接头焊接应当严格符合国家质量标准中的相关规定。

c)拼装骨架钢筋成形笼

①首先进行拼装骨架钢筋成形，在每个拼装骨架的钢筋成形架上各自分别安放一根挂在架上的立筋，按照图纸设计的立筋间距进行布置骨架主筋，用电焊将每根主筋和架上的立筋全部焊接牢固。

②将焊接骨架推至外箍筋连续滚动缠绕焊接器上，按照规定的骨架长度和箍筋间距连续进行滚动缠绕箍筋，并用电弧焊将焊接骨架上的主筋与外围箍筋之间焊接，采用直角梅花形固定。

③所有钢筋笼应在做好加工制做和安装成型并经检测检验合格后，应在所有钢筋笼固定堆放处区域悬挂一个标志，使用木方垫木将其铺设整齐。

3.2 定位器

为确保混凝土保护层厚度，沿主筋外侧，每4m设立一道钢筋笼定位器，定位器由Φ8mm圆钢制作成凸形状，高度5cm，长度10cm，每一断面设置4个，纵横纵向交叉设置。

3.3 成孔施工方法

a)成孔顺序

①灌注桩总体成孔顺序：采用跳挖方式。

②各机组在各自的施工区域内按既定流向进行施工。

③施工过程中每排均按跳挖法施工，逐排整体推进。b)护筒的埋设

①护筒的内径不小于桩径200mm。

②具体的埋设技术方法是：按放置的桩位点上挖掘一个比护筒外径大30cm的小圆坑，深度1.2m。对护筒顶部采用两根钢丝绳对称地进行吊起并放入坑内，当桩位的中心偏差值大大小于20mm后，方可开始利用钻机自动进行护筒就位正式开钻。

c)泥浆的制备

①本成孔采用静态泥浆护壁，泥浆又称稳定液。

②泥浆的主要组成成分有基质含水、塑性强度指数值不应大于17的含水黏性土、膨润土、附加的胶粘剂、分散剂等。

③泥浆成分原材料的含量选择和基本材料配合物对比的确定宜以最不容易坍塌发生为主，其中水与泥浆的重量比通常大约是1.2～1.4。

④材料的混合放入搅拌方法与使用顺序：首先注入适量的清水，边快速搅拌边投放黏土或膨润土，膨润土大致被清水溶解后，均匀混合投入羧甲基纤维素，然后再次混合投入分散剂，最后再次混合投入比重剂与增加渗水型防水剂。

⑤高质量泥浆（处于稳定液）固壁。

——高质量泥浆（稳定液）的固壁和悬浮钻渣的效能高，孔深30m以上且地质松散易塌孔时，采用高级泥浆是适合的。

——本项目根据地质情况采用膨润土作为首选材料，膨润土分为钠质膨润土和钙质膨润土两种，前者质量较好。

3.4 成孔

a)钻机施工就位

首先需要特别注意的是做好钻机施工时现场地面的平整，调整好机身的前后左右各自的方向水平，并将钻机桅杆调整至垂直于孔口的水平面，使钻头中心置于护筒内的桩中心位置。

b)钻孔开始时向护筒内部灌注足够数量的泥浆(即能够保证其高出地下水1m～2m)，然后利用旋挖式钻斗将孔内的泥渣依次掘出，并在每个成孔中间随时进行补充。保证护筒内泥浆水头压力，安排装载机将钻斗挖出的钻渣清理到场外。

c)清孔

在钻到规定设计值的标高处时，用圆筒型活动钻孔工具来彻底清理钻孔沉渣，即一次性地进行清孔。由专业质量管理人员和现场监理进行钻头孔径、孔深、垂直度等各个方面的严格检测，验收检查合格后，移走清孔钻机，盖好钻孔保护层，进行下一道重要工序的清孔施工。

3.5 成桩施工方法

a)桩顶标高的控制

基桩施工前，将标高引测至护筒上，并做出标记。吊放钢筋笼时，复测护筒标记处标高，确认无误后做为桩顶标高控制的引测点。根据孔口标高和桩顶标高的距离定制一定长度的吊筋，利用吊筋进行桩顶标高控制。

b)吊放位置钢筋笼

钢筋笼的正确吊放位置：需要用手正确地对准每个钻头的孔位，扶稳、缓慢，避免任何摩擦或者碰撞进入钻头的孔位,到位后马上对其进行固定。

c)多节孔内钢筋笼的安装吊放，在孔口位置采用单面搭接焊对接，焊接完毕要请质量员和工程监理对焊缝检查验收，焊缝冷却后再沉入孔内。

d)注浆阀和导管均设计采用DN20钢管，桩底每个设计注浆阀导管分别各设置两根，桩侧分别设置两个注浆管点，桩侧每个设置注浆点一根；分别各设置于桩端距离桩底7m和16m处,桩端注浆点的水泥管和料导管容积1000kg左右，桩侧注浆点的水泥管和料导管容积1000kg左右，注浆导管钢筋笼加劲筋应绑扎牢固，随钢筋笼一次连接到位，桩顶注浆管应伸出地面80cm。压浆管安装好后，桩顶压浆管用堵头封闭。

e)插入导管

①抗压桩的施工时采用复式压浆，即桩底与桩侧之间设置后的压浆导管阀，与钢筋笼最下一道加筋箍接近，且注浆导管沿全长与主筋绑牢。

②桩底后压浆内导管采用钢管，口径DN20mm；桩侧后压浆内导管采用公称口径DN20mm钢管，桩底和桩侧后压浆内导管均应与钢筋笼加筋筋焊接或绑扎固定，上端应用堵头临时封口。

③在将钢筋笼吊至固定后，应逐渐地在其安装导管，导管在投入使用前进行打压检查：是否有砂眼，法兰盘的连接处导管是否完全密封，胶皮垫是否需更换。第一节钻孔导管的高度上升应尽可能不得超过4m，导管的末端下放到孔底处，导管接触后上升应提300mm～500mm。

f)二次清孔

①导管安放工序结束后，检测孔底泥浆（比重小于1.2）和孔底沉渣厚度（不大于100mm），若两个条件同时满足要求，可直接灌注砼。如果其中一项技术未能完全满足要求，则需要重新进行二次的灌水清孔。

②二次清孔操作方式：一般采用正循环压浆清孔方式依次进行清孔，当置换泥浆的比重＜1.20时，方可停止清孔，马上进行灌注，清孔完毕与灌注砼的间隔时间不超过45min，以防缩颈的发生。

③清孔完毕后，由导管上部塞入隔水塞，塞入深度以临近水为准。随着不断的混凝土浇灌，孔内砼面的不断抬高，随时需要进行引脚提升和同时拆卸导管，引脚的两个底端必须同时确保将整个导管完全埋入一直到孔内砼层以下2m～6m。

④为了有效地准确保证灌注砼连续性能进行多次灌注，导管本身不会自动脱离灌注砼上表层，浇灌中准确推算每次灌注砼高度，防止施工砼的浇灌施工中断。

——第一次浇筑砼的灌注数量必须达到导管底端时埋入到砼中1m；

——第二次灌注砼数量（也就是说每次即以后的各次）必须能够达到导管底端埋入混凝土长度2m；

——第一次（以后各次）的砼提管高度至少不得大于4m，保证砼导管的底端至少在混凝砼表层以下2m以上，不得因此而使砼产生断桩。砼桩的灌注高度宜比浇筑桩顶的标高宽度高出800mm；

——水下灌注混凝土必须具备良好的和易性，塌落度宜为180mm～220mm。

3.6 后压浆施工方法

a)压浆参数

PPG工法的注浆量,桩侧注浆的标高及桩底注浆高度等需由专业单位与设计院共同协商后最终确认。

b)后压浆主要工序施工方法

①压浆管制作安装压浆管采用普通钢管DN20mm。桩底后注浆导管沿钢筋笼圆周对称设置，每节压浆管长度与钢筋笼长度相配合。压浆管安装好后，压浆管用堵头封闭。

②开阀

开阀时间第一次在混凝土灌注5h～6h后，第二次为混凝土灌注24h后。为确保桩侧注浆工作的顺利进行，开阀压力大约2MPa，整个启动式开阀的工作持续时间大约为2min～3min。

③钻孔灌注桩成桩后2天，便可进行压浆。注浆作业与成孔作业点的距离不宜小于8m～10m。应按技术标准（包括终止压浆剂的数量、水平回浆压力和检测地面回浆能否继续）来判定。当满足以下条件之一时，即可终止每次注浆。

——每次终止注浆的浆料总量和每次注浆时的压力都必须完全达到工程规定的注浆设计质量要求；

——注浆总量已达到设计值的75%，且注浆压力超过设计值。

④每次压浆工作终止时应先关闭自动止流压浆整流阀，静止放置5min～10min再拆卸管件，然后再次使用压浆堵头将已经压浆完毕的管道完全堵上。

⑤泵内若没有浆液灌浆继续进入管内，且泵内压力不断增大而温度升高迅速，即很有可能发生浆液堵塞泵管，应采取措施进行疏通。

⑥若当前所注浆浆料压力持续较长时间，强度超过注浆正常值或在地面上出现连续冒浆以及周围桩桩钻孔出现串浆，应及时改变为间歇式连续注浆，其连续间歇注浆时间宜为30min～60min，或适当修整调低所注浆料的水灰比。

⑦根据本工程项目的实际地质条件状况，采取先桩侧后将其向连接桩端注浆。

⑧此时当桩侧上端已有多层注浆时，应先注桩侧上端，然后注浆浇筑下端。桩侧方向桩沿两端方向注浆的工作持续时间一般不宜不得小于2h。对桩群主体进行分层注浆，先外围，后内部。

4 结束语

该项浇筑工程主要通过桩基基层浇筑后已经消除的浇筑地基层和混凝土的强度液化性，提高了其浇筑地基的综合承载能力，施工后已经使用完成的建筑材料均多次经过严格检测均已完全达到规范质量标准，施工过程质量已经获得了工程建设设计单位、监理工作人员及各单位和监理工程师等一致普遍认同和高度好评。