旋挖钻孔灌注桩后注浆法在建筑工程桩基础施工中应用研究

曾梅

(河南工业和信息化职业学院 河南焦作 454000)

近年来，对建筑工程桩基础施工质量要求越来越高，传统钻孔灌注桩施工技术存在成孔钻进时间长、孔底沉渣、孔壁松弛等缺陷，无法确保工程桩基础施工质量。旋挖钻孔灌注桩后注浆法具有施工简便、桩身强度高等优势，符合建筑工程桩基础施工的技术标准。因此，应根据建筑工程桩基础施工流程，科学、规范地应用旋挖钻孔灌注桩后注浆法，发挥该技术优势，落实质量控制措施，从而提高建筑工程桩基础施工质效。

1 旋挖钻孔灌注桩后注浆法概述

旋挖钻孔灌注桩后注浆法的技术原理如下。首先通过预设护筒和钻孔成桩，然后利用桩身预埋的注浆管，将固化液（水泥浆、化学浆液等混合液）灌注到桩端地层中，注浆后主体和固化液会迅速融为一体，从而使建筑工程桩基础的稳固性、承载能力得到增强。和传统的钻孔灌注桩施工技术相比，旋挖钻孔灌注桩后注浆法具有成本低、施工便捷、防桩基沉降等优势，比如：在利用该法注浆后，沉渣和泥皮会产生固化效应、渗入胶结效应和劈裂加筋效应等，细粒沉渣和虚土会被固化为网状结石复合土体，桩底和桩侧的粗粒土紧密胶结，细粒土劈裂注入后，形成强度极高的网状加筋复合土体，这些都能显著提高建筑工程桩基的承载力。旋挖钻孔灌注桩后注浆法在实际应用中，要根据施工图纸技术要求和现场土质情况，制订具有针对性和科学性的施工方案，从而保障该技术的应用效果。

2 旋挖钻孔灌注桩后注浆法在建筑工程桩基础施工中的应用技术要点

2.1 施工技术准备

桩基础施工中旋挖钻孔灌注桩后注浆法的技术准备工作，主要包括图纸审核、水文地质调查、施工作业方案制订、实验室配合比计算和试验等内容。在图纸审核后，根据施工场地的水文地质情况、图纸技术要求和施工规范等，制订周密的作业方案，并对施工现场作业层人员进行技术交底，明确施工作业标准和规范。实验室要根据施工图纸和作业方案，完成材料配合比的计算和试验，还要对水泥、粉煤灰、粗细骨料、减水剂和矿粉等原材料进行严格的试验检查才能进场使用。

2.2 测量放线和定位

测量放线和定位，是旋挖钻孔灌注桩后注浆法在建筑工程桩基础施工中的重要环节。在正式施工放样之前，相关人员要复核设计图纸中的测量点位，再次测量现场的平面控制网和高程控制网，实施平差处理，确保精度达到图纸要求，才能实施施工放样。施工放样需要先确定桩位，将桩基设置为圆心，在大于桩身半径的四周位置安设十字护桩，对护筒进行标记和加固处理。

2.3 场地平整和物探

场地平整主要是清理施工现场的杂物和较大石块、土块，然后根据图纸的设计方向，启动推土机将地面推平和碾压密实，在场地表面铺设枕木、搭建钻机平台，钻机场地的宽度要高于22 m。物探主要是检查施工场地的地面下方是否存在天然气管道、通信光缆、军用光缆、排水排污管等管线影响。若场地表面是硬土层，可先采用取芯钻挖掘一个10 cm左右的洞口，为避免部分管线被遗漏，物探孔最好呈十字交叉型，间隔15 cm 开设一个，孔深不低于5 m，然后使用洛阳铲进行人工物探，发现管线或异物后配合反铲开挖勘察，确定管线和异物类型后拍照记录，最后进行物探孔回填[1]。

2.4 埋设护筒

旋挖钻孔灌注桩后注浆法的护筒埋设，采用厚度为8～15 mm 的钢板制作，护筒的内径比孔径大40 cm，高度通常高于地面40 cm 左右，如果施工场地条件特殊，护筒埋深还要根据实际情况适度增加。在埋设护筒之前，应在护筒的上端口、下端口以及中部外侧焊加劲肋，加劲肋板规格采用宽20 cm、厚20 mm的钢板，这样可以有效地增强护筒刚度，防止护筒埋设后变形。实施挖埋法需要钻斗和人工配合开挖，开挖至埋设护筒的土层之后，将护筒安设好，安设必须垂直、水平、稳固，护筒、回旋盘以及钻机的中心线要在同一直线上，护筒中心和图纸桩位中心的偏差小于40 mm，护筒的垂直偏差度不能大于0.5 m。填充护筒四周时要采用黏土对护筒外侧开挖缝实施分层回填，填土完毕进行夯实处理[2]。

2.5 泥浆的制备和循环净化

泥浆的制备和净化循环是确保施工孔壁稳定的重要因素。按照相关规范，泥浆的制备材料主要有膨润土、水、分散剂和絮凝剂，配比量为每10 kg膨润土掺入0.05 kg 纯碱、0.05 kg 聚丙烯酰胺、0.08 kg CMC 以及100 kg 新鲜纯净的淡水。采用ZL400型制浆机制备泥浆，每盘膨润土搅拌时间为3 min，每种制浆材料的掺入误差要小于5%。施工泥浆需要提前制备，存放12 h，经过充分溶胀后才能在工程中应用。泥浆制备好并存放12 h后，还要在新浆贮浆池中取泥浆样，检测泥浆的比重和漏斗黏度是否满足技术要求。施工槽孔中的泥浆会混入离子、岩屑和其他处理剂，所以必须对槽孔内泥浆进行循环净化处理，避免泥浆性能受到影响。泥浆输送和循环净化设备采用55 kW 离心泥浆泵，以及规格在16 cm 的胶管或钢管，将贮浆池中的泥浆泵送到开孔现场，不合格的泥浆要输送到废弃泥浆池[3]。

2.6 钻孔施工

在建筑工程桩基础施工中实施旋挖钻孔灌注桩后注浆法的钻孔流程，采用的是旋挖钻机，作业人员通过钻机的自行履带就位后，将钻桅调整到垂直位置，然后将钻头中心点和桩位中心点对准钻进，基本的钻孔作业循环过程为：对孔—落钻—钻进—提钻—反转解锁—提升钻机回转卸土。对孔时要注意：在深度表上对零，确保钻进位置准确。进钻时要注意：对表层土可采用泥水钻头，待钻进至岩层时，需采用螺旋钻头与旋挖斗配合作业，钻孔桩成孔对地层要采用泥浆护壁。一次钻孔作业循环过程完毕后，要从后视窗检查钢丝绳是否在滚筒槽之内，如发现钢丝绳偏离滚筒槽或出现断股、毛刺现象，要及时调整和更换。

钻孔施工过程以及终孔后，还要进行阶段性的成孔检查。首先，在下钢筋笼之前要检查孔径和孔形，孔径和孔形要依钢筋笼的尺寸而定，施工人员操作吊起井径器，成孔中心和井径器的吊钢绳保持一致，缓缓垂入孔内，检测成孔上下的通畅性，确保孔径大于设计图纸中的钢筋笼径。其次，在检测成孔的竖直度时，采用直径在25 mm 螺纹钢筋制作的探孔器，探孔器外径在钢筋笼直径基础上加100 mm，直段长度为6倍的桩径，从吊点下放至成孔底部，检测钻孔桩的倾斜度是否在图纸误差范围之内。最后，在实施孔深和孔底沉渣检测时，采用锥形检测锤，锤底直径15 cm，高度22 cm，质量5～6 kg，将测锤挂在测绳上，使用钢尺校核测绳，借助测锤的自身重量锤击检测孔深和孔底沉渣厚度，确保沉渣厚度在5 cm之内。若沉渣厚度大于5 cm，利用泥浆泵向孔底泵送较稀的泥浆，把孔底的稠泥浆置换出来，将稠泥浆连带孔底浮土一起排出，直至置换出的泥浆中没有2～3 mm 颗粒，泥浆比重小于1.03，含砂率小于2%，粘度在18～20 s为止[4]。

2.7 钢筋笼加工和吊放

旋挖钻孔灌注桩后注浆法所用的钢筋笼，要按照建筑工程桩基础施工设计图纸要求，在钢筋厂完成分节加工制作。施工现场采用套筒连接和帮条焊连接，钢筋笼加工允许偏差，分别是主筋间距10 mm、箍筋间距20 mm、骨架外径10 mm、骨架倾斜度0.5%、骨架保护层厚度20 mm 以及骨架顶端高程20 mm[5]。钢筋笼的每个加劲筋和地面接触的部位增设等高方木防止受潮，每组钢筋骨架的各段节做次序记号，方便施工时有序运出。在安装钢筋笼时，采用吊车吊装入孔，先设置两个吊点，吊点一设置在骨架下部，吊点二设置在骨架段中点至三分之二点之间。在吊放钢筋笼时，必须对准孔位，技术要点是孔位和钢筋笼保持垂直，入孔后要缓缓下放，入孔过程中确保吊杆稳定，不碰撞孔壁。在第一节骨架入孔至最后一节加劲筋位置时穿进型钢，使钢筋骨架通过型钢临时支撑在孔口平台上，然后再起吊第二节钢筋骨架，采用单面搭接焊将两节骨架连接起来，连接时上下主筋的位置要对齐，接头位置要按照50%的接头数量错开。两节骨架的接头焊好后，再将骨架吊高，抽出支撑型钢，将骨架下放，后续钢筋笼连接也采用上述工艺，直到骨架下放至施工图纸设计标高，从而完成钢筋笼的吊放和连接安装。

2.8 下设导管

在下设导管工序之前，要先检查导管是否存在漏水、漏气和变形问题，导管连接处要加装密封圈，连接完毕之后，进行接长水密性试验以及接头抗拉试验，水密性试验的试水压力在0.8～1 MPa左右，确保导管密闭性和接头牢固性。导管的上端要和浇筑漏斗相连接，施工人员一边下放导管，一边记录好导管的下设顺序、每根导管的长度以及导管下设的总根数。导管下设过程中要保障吊车或钻机悬吊的稳定性，避免碰撞钢筋笼，导管也要采用型钢支架支撑，支架支垫在钻孔平台上，导管全部悬吊下设入孔后，确保导管下放至孔底，但不能埋入沉淀的孔底淤泥中，这样可以更便捷地核对导管长度和孔深，保障后续混凝土灌注质量。导管下设完成后，还应进行二次清孔，主要是清除吊放钢筋架和下设导管过程中产生的孔底沉渣。二次清孔可以在导管顶部安装弯头和皮笼，把较稀的泥浆泵送到导管内，再沿着导管置换出孔底沉渣，二次清孔后复测孔底沉渣厚度，厚度不能大于5 mm，这样下设导管和二次清孔技术标准就顺利达成。

2.9 灌注混凝土

每次作业使用的混凝土量要提前与拌和站确定好，在正式灌注混凝土之前，用铁丝把隔水塞吊挂在导管内，选用的隔水塞内径要比导管内径小，范围在20～25 mm，混凝土灌注量满足首灌要求后再剪断铁丝放塞。混凝土初灌的导管埋深不得小于1.2 m，每次提升导管之前都要测量导管内外的混凝土高度，并做好高度记录。混凝土灌注要确保连续作业，并尽量缩短上料、运输吊斗、提管和拆管的时间，在混凝土面的高度灌注至接近钢筋笼底部时，注意控制钢筋笼上浮。混凝土灌注完毕后缓慢拔出导管，在导管完全提离之前必须反复插实混凝土，防止出现空心桩的现象。混凝土灌注的等强过程中，不要急于进行声测和后注浆，可以先回填桩基，并覆盖规格在3 m×4 m×20 mm 的钢板，这样其他作业工序可以照常开展，同时保障混凝土等强不受影响。

2.10 后注浆施工

后注浆施工的技术直接决定工程桩基础的强度和承压能力，是桩基础施工中的关键工序。后注浆施工时间应在成桩7 天和桩基声波检测后进行，施工顺序是先侧注浆，而后桩底注浆，侧注浆要先上后下，先四周后中间，侧注浆和桩底注浆的施工间隔在4～6 h 为宜[6]。首先，桩侧注浆施工的技术要点，主要是注浆阀的科学设置，若桩长≥45 m，应设置3道侧注浆阀，若桩长<45 m，要在距离桩底12 m处、距离桩顶15 m处分别设置两道侧注浆阀，每道注浆阀都需要连接一根注浆管，将注浆管绑扎在钢筋笼的外侧，注浆管连接单向阀、三通和注浆喷管，注浆喷管采用内径25 cm的柔性高压塑料管。其次，桩底注浆施工的技术要点，注浆管应选择厚度1.5 mm的声测管，呈等边三角形安置在桩径内，顶端要高出原地面50 cm，管口要用堵头封严实。在对桩侧和桩底实施后注浆施工时，要按照图纸设计标准把控注浆压力和持续时间，一般桩侧注浆的压力在2～2.5 MPa，桩底注浆压力在2～4 MPa，持荷时间高于5 min，确保浆液充分深入粗粒土、劈裂细粒土，和桩底沉渣、虚土固化为复合土体。

3 旋挖钻孔灌注桩后注浆法在建筑工程桩基础施工中的质量控制措施

3.1 桩位和桩斜控制

在建筑工程桩基础施工中应用旋挖钻孔灌注桩后注浆法，实施桩位和桩斜控制措施至关重要。一般情况下，受施工现场条件影响，桩定位完毕后很难持久保存，桩位质量控制有必要进行护筒埋设后的二次校对，可采用全站仪定位和测量，对桩位实施复测，同时采用焊制的坐标架检测护筒和桩位中心，二者保持一致方能实现对桩位质量的有效控制。对于桩斜的质量控制来说，施工人员在埋设护筒阶段，可采用十字交叉法对护筒内径、上下端进行定心，护筒内径上下两端能通过中心点，则代表护筒垂直、符合技术标准。在实施钻进工序时，也要及时测定孔斜，确保孔斜率始终在1%之内。如果孔斜率超过1%，要先使用测孔器明确钻孔偏斜的位置和具体情况，然后在钻孔偏斜位置吊住钻头、反复扫孔，直到钻孔偏斜调正。若钻孔偏斜情况比较严重，必须对偏斜位置进行砂和黏土回填作业，回填沉积密实后再钻进，从而防范旋挖钻孔灌注桩的桩斜质量问题。

3.2 混凝土强度控制

混凝土强度质量控制和桩基础的承载力密切相关，在实施具体的质控措施时，首先，要按照设计配合比，实施混凝土试配和快速保养试验，若试配和试验结果与设计要求存在出入，应及时根据施工需求调整，同时严格把好水泥、砂、石等混凝土原材料质量关，即便是有质量保证书，在混凝土正式拌和之前也要核查。其次，在建筑工程桩基础施工混凝土灌注过程中，必须观察和测试混凝土的塌落度，要控制在180～220 mm 内，混凝土灌注充盈系数控制在1～1.3 之间，对每个灌注桩取样4 组试块，分别采用标准养护和同条件养护，测定混凝土的灌注强度和质量，使强度不低于C30，从而落实对建筑工程桩基础施工的混凝土强度控制。

3.3 后注浆质量控制

旋挖钻孔灌注桩后注浆法的后注浆质量控制，主要在水泥浆配制、注浆压力和控制两方面。首先，从后注浆水泥浆的配制质量控制来说，采用的水泥原料必须新鲜、没有结块，在搅拌水泥浆原料之前，需要在搅拌机桶外壁上按照水灰比做标记，搅拌时先加水、再加定量水泥，后续按照水灰比适量加水，直到水泥浆达到标记刻度。搅拌水泥浆的时间要大于2 min，搅拌结束后采用3 mm×3 mm 的滤网过滤一遍，确保浆液搅拌均匀，搅拌、过滤好的水泥浆输入贮浆筒，在后注浆作业之前也要确保贮浆筒内浆液持续搅拌。其次，从后注浆的压力和控制要求来说，除了上文谈及的压力和持荷时间之外，操作注浆泵和注浆孔的间距不宜大于30 m，以降低管路系统造成的注浆压力损失，同时避免注浆管路发生弯折。后注浆施工的图纸规范要求通常是主流量在70 L/min，为增强后注浆施工质量，采用的注浆泵最高额定压力最好大于10 MPa，流量大于5 m3/h。除此之外，在控制后注浆质量时还可以采用双控法，即注浆量达到设计值，注浆压力未达到设计值时，调整为间歇注浆，再注入设计值30%的水泥浆量即可；当注浆压力达到设计值，但注浆量没有达到时，确保注浆量超过设计值80%即可停止注浆，从而实现对后注浆工序质量的科学控制。

4 结语

综上所述，在建筑工程桩基础施工中应用旋挖钻孔灌注桩后注浆法，可增强桩基承载力，避免桩基沉降等问题，具有极高的推广价值。因此，应把握旋挖钻孔灌注桩后注浆法在建筑工程桩基础施工中的实施流程和技术要点，科学落实每个流程的工艺要求，采取严格的质量控制措施，提高技术应用水准，保障建筑物稳固性和安全，从而助推我国建筑事业稳健发展。