桩基后压浆法施工技术研究

　　摘要：近年来我国桥梁施工技术迅速发展，对地基承载力的要求越来越高，但由于钻孔灌注桩施工过程中往往清孔不彻底，常在桩周形成夹层，在桩底形成“软垫子”，使得桩基摩擦力及承载力未能有效的发挥，国内外试验及实践表明，对钻孔桩进行后压浆法施工，可以有效的提高桩的地基承载力及摩擦力。本文对桩基后压浆施工工艺进行系统的试验和研究，全面实现经济可靠、工艺国产化。

　　关键词：桩基,后压浆,研究,技术

　　1 引言

　　近年来我国桥梁施工技术迅速发展，对地基承载力的要求越来越高，但由于钻孔灌注桩施工过程中往往清孔不彻底，常在桩周形成夹层，在桩底形成“软垫子”，使得桩基摩擦力及承载力未能有效的发挥，国内外试验及实践表明，对钻孔桩进行后压浆法施工，可以有效的提高桩的地基承载力及摩擦力。

　　2 工程概况

　　榆商线榆林至绥德高速公路N4合同段地处陕北毛乌素沙漠和黄土高原的过渡地带，地貌以沙漠地貌为主，地表物质为现代风成沙土(Q4eol),下伏更新统风冲洪积粉土。地表形态呈波状或新月状起伏，以半固定沙和固定沙沙丘、沙地及河谷滩地为主。本项目主线为四车道高速公路，整体式路基，总宽度为26m，其中单向行车道宽度为2×3.75m,中间带宽度为3.5m(含中央分隔带宽2m和两侧路缘带宽各0.75m),硬路肩宽为3m(含路缘带宽0.5m),土路肩宽0.75m;路缘带、行车道、硬路肩横坡采用2%，土路肩横坡采用3%。合同段位于榆林市榆阳区青云乡崔家畔村。本合同段起讫里程为K19+290～K26+680，全长7.39km，其中刘千河大桥中心桩号K23+338，全长848米。钻孔灌注桩基础。19#墩按支撑桩设计，20墩按照摩擦桩设计，19墩左幅桩长40米，右幅桩长33米，20墩桩长为44米。因19#墩、20#墩处于流沙状态。

　　3 桩基后压浆施工工艺

　　桩基后压浆施工工艺流程按以下步骤进行循环作业：通过桩基后压浆管制作、布置、压浆三个阶段。

　　3.1 利用声测管通道进行桩底压浆

　　①声测管底管处理：先在距声测管底部10-15cm处打3-5个小孔，孔径6-8 mm，在小孔上盖止回阀，然后缠绕防水胶带，保证在1mPa，外压作用下不漏浆。

　　声测管顶管处理：压浆用声测管的顶管壁厚应不小于1.5mm，工厂预焊接与注浆机配套的接头;计算顶管长度时，接口应低于浇注面3米以下。

　　②安装压浆管

　　同常规声测管安装方法。

　　③通孔

　　混凝土浇注后24小时之内，使用注浆机将清水(压力3-5mPa)压入声测管，通开声测管底部小孔 。

　　④超声波检测

　　按相关标准进行测定。

　　⑤注浆

　　将注浆机接口与声测管顶管接口连接，检查密封性，然后进行注浆操作。根据设计要求注浆分两种控制方式，一种是保持2-3mPa压力连续注浆3-4M3;另一种是加压至5-6mPa，持续一定时间。

　　3.2 注浆管连通声测管进行桩底压浆

　　①声测管与注浆管底部通过U形管连接，在U形管朝下的方向打3-5个小孔，孔径6-8 mm，在小孔上盖止回阀，然后缠绕防水胶带，保证在1mPa，外压作用下不漏浆。

　　声测管顶管处理：压浆用声测管的顶管壁厚应不小于1.5mm，工厂预焊接一个活动封闭接头。

　　②安装声测管、注浆管

　　同常规声测管安装方法， 底部U形管的上方应有支架保护，以免与导管碰撞。

　　③通孔

　　混凝土浇注后24小时之内，使用注浆机将清水(压力3-5mPa)压入注浆管，先把声测管顶部封闭头打开，等到有水从管内溢出时封闭接头，这样在压力作用下通开U形管底部小孔 。

　　④超声波检测

　　按相关标准进行测定。

　　⑤制浆

　　(1)水泥浆液水灰比应按设计进行配制，现场施工时可根据地质水文情况及后压浆工艺进行适当调整。水灰比宜为0.5～0.9。

　　(2)制浆时应采用合适的度量方法进行配料，配料的允许误差为±5%。

　　(3)水泥浆液的搅拌时间：使用普通搅拌机时，应不少于3min;使用高速搅拌机时，宜不少于30s。浆液在使用前应过筛。

　　(4)寒冷季节制浆时，水泥浆液的温度应不小于5℃，拌和料应不含雪、冰和霜。炎热季节制浆时应采取防热和防晒措施，浆液的温度应不超过40℃。寒冷季节若采用热水制浆，水温不得超过40℃。

　　(5)水泥浆液从拌制至使用的最长保留时间应由试验来确定，一般不得超过4h。

　　(6)注浆量大并且集中时，可建立制浆站集中制浆输送。

　　⑥注浆

　　(1)当成桩检测合格后，选择适当的时间进行现场注浆作业。

　　(2)一切施工准备工作全部就绪后，应对搅拌机、注浆泵等设备进行试运转的检查工作，以防过程中发生故障。另外，对注浆管路及高压阀等应进行耐压试验，以防出现漏水、漏浆现象。

　　(3)正式注浆前应先进行注水，以便检查整个后压浆系统是否处于正常工作状态。

　　(4)注浆顺序应按设计规定执行，若设计没有明确，可根据地质水文情况由有经验的后压浆技术人员确定，但必须经设计单位(或有关单位)确认。

　　一般情况下，若灌注桩设置了桩侧压浆阀，应从上向下进行桩侧压浆，桩侧压浆完成后3天再进行桩端压浆，以防浆液外冒。

　　(5)注浆压力由设计单位(或有关单位)给定，在整个压浆过程中注浆压力会经历从高到低再到高的变化过程，这属正常现象，有时压力变化会更复杂。

　　若设计单位(或有关单位)未明确给出注浆压力时，可由下式进行估算，但必须经设计单位(或有关单位)确认。

　　P0=pw+pγ=pw+ξγ∑γihi (7.1)

　　式中 P0——注浆点浆液出口正常注浆压力;

　　pw——注浆处静水压力;

　　pγ——被注土体的抗注阻力;

　　γi——注浆点以上i层土的天然容重,当处于地下水位以下时取γi-1;

　　ξγ——抗注阻力经验系数,与浆液稠度和土性有关,对粉土、粘性土一般取1.5～2.0,粗颗粒土取1.2～1.5，颗粒细、密度大的取高值,相反取低值。

　　(6)当正常注浆压力一直较低时，表明注浆质量存在严重缺欠，应推迟终止时间，加大注浆量并适当提高浆液稠度，直至注浆压力出现上升为止。

　　(7)注浆量由设计单位(或有关单位)给定。若设计单位(或有关单位)未明确给出注浆量时，可由下式进行估算，但必须经设计单位(或有关单位)确认。

　　桩端：Gcp=π(htd+ξn0d3)×1000 (7.2)

　　桩侧：Ges=π[t(L-h)d+ξm n0d3) ×1000 (7.3)

　　式中 Gcp，Ges——桩端、桩侧注浆量，以水泥用量计，单位kg;

　　ξ——水泥填充率，细粒土0.2～0.3，粗粒土0.5～0.7;

　　n0——孔隙率，n0=e0/(1+ e0)， e0为天然孔隙比;

　　t——包裹在桩侧浆液厚度，一般为10～30mm，粘性土及正循环成孔取高值，砂性土及反循环成孔取低值;

　　h——桩端压浆时，浆液沿桩身的上返高度，一般取5～20m，h值与承载力增幅有关;

　　m——桩侧注浆横断面数，对于纵向波形注浆情况，m值取注浆点数的1/4;

　　L、d——桩长与桩径(m)。

　　(8)施工过程中注浆量达到设计注浆量的70%，注浆压力超过设计注浆压力时可停止压浆。

　　(9)注浆量达到设计注浆量的70%，注浆压力不足设计注浆压力的70%时，应调小水灰比，继续压浆至设计注浆压力。

　　(10)若水泥浆液从桩侧冒出，应调节水灰比后继续压浆至水泥浆满足设计要求。

　　(11)注浆过程中浆液排量要控制在75L/min以内，终止压浆时浆液排量不大于30 L/min。

　　(12)注浆施工中出现异常情况时，应查明原因并进行技术方面的调整，正常后方可继续施工。

　　(13)实施注浆时应制作水泥浆试件，并进行相关试验。

　　(14)施工中现场技术人员应认真填写现场资料。

　　(二)异常情况处理

　　1、若遇到压浆阀不能正常开启，可适当调高注浆泵压力，用脉冲法冲通压浆阀，但最高压力不能超过10MPa。

　　2、若出现地面冒浆，应根据具体情况采用堵塞冒浆通道、调整水灰比、降低注浆压力、间歇注浆等方法进行处理。

　　2、若注浆量达到设计注浆量的70%，注浆压力还不足注浆终止压力的70%，且注浆压力一直很小时，应采取调整水灰比、间歇注浆、添加剂等方法进行处理。

　　4、若遇到特殊地层，如：断裂带、流沙、软弱层、溶洞等，应召开技术专题会议研究处理。

　　5、注浆工作必须连续进行，若因故中断，应按以下原则进行处理：

　　①尽可能缩短中断时间，尽早恢复注浆工作;

　　②中断时间超过30min时，应立即设法冲洗设备、管路等，以防水泥浆固化;

　　③恢复注浆后，应先注入大水灰比的水泥浆，当管路及压力阀畅通后再恢复到正常的水灰比水泥浆。

　　④压浆阀全部堵塞不能实施压浆时，可在桩中心和桩周钻取引孔，重新安装压浆系统实施注浆。但必须注意不损伤桩基钢筋，以及按有关规范处理引孔。

　　5 结束语

　　目前国内高速公路应用此工艺不多，不同的工程地质条件有很大的差异，不可能有相同的压浆参数，预先设定的压浆参数往往作以参考，压浆参数的最终确定要依赖于试验桩的结果，但后压浆法工艺经验并不多，施工过程需要进一步研究和总结完善。后压浆必然会在越来越多的高速公路上采用。

　　【参考文献】

　　[1] 邵民强. 后压浆工艺在桩基施工中的应用《建筑》，2011年15期

　　[2] 田剑华. 桩基后压浆技术在某体育场灌注桩中的应用试验《建筑技术》2005年第03期

《桩基后压浆法施工技术研究》

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文章名称： 桩基后压浆法施工技术研究

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