后压浆法处理坍孔桩工程实例

　　摘要：通过后压浆处理坍孔后的泥浆护壁钻孔桩，较大幅度地提高了单桩承载力，使用较小的成本达到了设计要求。

　　关键词： 后压浆, 处理,坍孔桩

　　一、前言

　　某电厂桩基工程，采用冲击钻进工艺，附属建筑的JX08桩施工时发生坍孔，回填后再次钻进发生卡钻，钻头无法处理，此时钻孔未达到设计孔深，设计提出采取补救措施以满足承载力要求。

　　二、基本情况

　　该工程地层情况主要为回填土、淤泥(软塑～流塑)、淤泥质粘土、碎石、中风化凝灰熔岩(单轴饱和抗压强度72MPa)，桩基设计采用Φ800mm钻孔灌注桩，采用乌卡斯钻机冲击成孔。桩端进入中风化凝灰熔岩不少于1.6米，单桩设计承载力特征值3000KN。地基土基本情况见表1。

　　图2 卡钻位置示意图

　　该桩在第一次成孔时顺利成孔，成孔深度52.5米，尚未下设钢筋笼时发现泥浆漏失，泥浆面下落到护筒顶以下18米的位置，测量孔深也仅剩余50米。经分析得出结果：JX08桩和隔壁的循环水泵房沉井相距仅2.5米，循环水泵房沉井已经下沉到位(地面下18米处)且仓格内部未封底，仓格内没有水来平衡压力差，JX08孔内的泥浆在压力作用下将地层穿透，形成连通器，泥浆涌入沉井内，同时穿透处的原地层被扰动后掉落到孔底，坍孔情况示意见图1。

　　现场分析后对JX08孔回填重新成孔，同时向循环水泵房沉井内注水以平衡压力差。在二次成孔时，当钻头底部钻进到51.5米位置处，发生卡钻事故，经过五天的打捞处理未果。卡钻位置示意见图2。

　　三、处理方案比选

　　1、方案对比分析

　　处理方案初选有两种，第一种是在临近补桩;第二种是原位成桩并后压浆。首先我们对两种方案在技术和经济上做了对比分析，见表3。

　　根据表3分析，选择后压浆方案。

　　2、后压浆方案承载力计算

　　(1)压浆前承载力计算

　　此桩因钻头底部尚有1米厚度的虚土，实际桩型已变为摩擦桩，桩端阻力忽略不计。根据《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008可以计算出极限承载力。但考虑钻头卡在卵石层中，所卡部位摩阻力较大，在处理钻头时曾采用两台50吨吊车共同提拔钻头，但钻头未发生移动，考虑吊车的起吊角度及吊臂长度，此部分阻力按照500KN暂估。

　　按桩基规范公式(5.3.5)Quk=u∑qsikli+qpkAp进行计算，将表1和表2数值代入公式，桩长仅计算到钻头顶部，入碎石层厚度为5.9米，则：

　　Quk=u∑qsikli+qpkAp

　　=π×0.8×(18.5×10+20×20+5.9×60)+0=2359.9KN

　　考虑钻头所卡部位的阻力，则压浆前的最大极限承载力约为2850KN。

　　(2)压浆后的承载力计算

　　按桩基规范公式(5.3.10)Quk=Qsk+Qgsk+ Qgpk= u∑qsjklj+ u∑βsiqsiklgi+βpqpkAp

　　Quk—单桩根限承载力标准值

　　Qsk ------后压浆非竖向增强段总极限侧阻力标准值

　　Qgsk------后压浆竖向增强段总极限侧阻力标准值

　　Qgpk------后压浆总极限端阻力标准值

　　u---------桩身周长

　　lj---------后压浆非竖向增强段第j层土厚度

　　lgi--------后压浆竖向增强段第i层土厚度，泥浆护壁灌注桩单一桩端后压浆取桩端以上12米

　　qsik、qsjk、 qpk--------分别为后压浆竖向增强段第i土层初始极限侧阻力标准值、非竖向增强段第j土层初始极限侧阻力标准值、初始极限端阻力标准值，根据规范5.3.5确定

　　βsi、βp------分别为后注浆侧阻力端阻力增强系数

　　对于qpk的取值，考虑如下因素：由于桩底位于钻头体顶部，而钻头本身为钢制，可以顺利传递压应力，所以实际桩底持力部位为钻头体底部和首次成孔的基岩顶面之间的松散回填土，在灌注成桩时混凝土可以填充通过钻头和孔壁之间的间隙，同时有少量水泥浆会在重力作用下混合钻头体底部的松散层，而通过压浆作用，可以固结此部分松散体，参照桩基规范表5.3.5-2中推荐的qpk取值范围，暂估固结后的松散体(参照强风化硬质岩)的取值，按2000 kPa。

　　将各数值代入公式，分别按βsi、βp取最低值和中间值计算：

　　将βsi、βp取最低值，即1.2、2.4和3.2，代入公式

　　Qsk=π×0.8×{18.5×10+[20-(12-5.9)]×20}=1163KN

　　Qgsk=π×0.8×(1.2×6.1×20+2.4×5.9×60)=2501KN

　　Qgpk=3.2×2000×0.503=3219KN

　　求和后为6883KN

　　将βsi、βp取中间值，即1.25、2.7和3.6，代入公式

　　Qsk=π×0.8×{18.5×10+[20-(12-5.9)]×20}=1163KN

　　Qgsk=π×0.8×(1.25×6.1×20+2.7×5.9×60)=2784KN

　　Qgpk=3.6×2000×0.503=3621KN

　　求和后为7568KN

　　通过计算可以看出即使保守计算，该桩经后压浆处理后极限承载力也可以达到6800KN，能够满足承载力的要求。

　　四、方案设计

　　压浆方式设计为桩端压浆，具体技术要求如下：

　　1、质量控制采用注浆量、注浆压力双控方法，以注浆量控制为主，注浆终止压力控制为辅。

　　2、水泥采用P.O 42.5水泥，注浆水灰比为0.5～0.7，压浆量为1500kg。

　　3、后压浆开始时间在成桩48小时后即可进行。

　　4、桩端压浆压力不小于4MPa。

　　注浆终止条件：

　　注浆压力和注浆量达到设计要求;或注浆量超过设计注浆量的75%且注浆压力超过设计值

　　五、后压浆施工

　　1、压浆管布置与制作

　　(1)压浆管布置

　　根据此桩的情况设计为桩底压浆，此次压浆布置二道注浆管(A管和B管)，全部通到桩底。

　　(2)压浆管制作

　　注浆管材料：压浆管采用l寸普通钢管，壁厚2mm，压浆环管为1.2寸优质塑料管。

　　注浆管采用焊接连接，底口焊接三通，用1.2寸的塑料管绕钢筋笼一周后与三通连接，管上按间距6cm设置出浆孔，出浆孔直径为2～4mm，下设前用电工用黑胶带封口。

　　注浆管与钢筋笼绑在一起(在笼身外侧)，钢筋笼安放固定完毕后，用堵丝将注浆管上口封住，防止异物堵塞压浆管。压浆管所有接头应焊接牢固，无砂眼、漏焊，防止由于出现焊接质量原因导致注浆管堵塞。

　　2、浆液材料及配比

　　(1)浆液原材料

　　水泥采用强度等级为P.O 42.5的海螺牌普通硅酸盐水泥，

　　减水剂采用FDN-800型泵送高效减水剂(粉剂)，其主要成分为β-萘磺酸甲醛缩合物，掺量为0.6%～1.2%。

　　膨胀剂采用AEA型膨胀剂，掺量为8%～10%。

　　(2)浆液配比

　　浆液配比为：水：水泥：减水剂：膨胀剂=600kg：1000kg：8kg：100kg

　　浆液采用搅拌筒搅拌，在水泥浆搅拌过程中掺加高效减水剂和膨胀剂，掺加水泥重量的0.8%的高效减水剂和10%的砼膨胀剂。搅拌时严格按技术交底配比计量，搅拌时间要不少于3分钟，浆液搅拌要均匀，确保水泥浆有良好的和易性。

　　3、压浆操作工艺

　　(1)清水开环：压浆设备主要有BW-250型注浆泵、搅拌筒等。压浆在灌注桩施工12小时后开环，先用高压清水将压浆管打开，在A管开环时，B管顶部开口，当由B管口冒出清水后，封闭B管口继续向A管泵水，保持压水5分钟，再向B管内压水，水压根据情况可适当降低。开环完成后将注浆管口密封，防止异物掉入管内。

　　(2)压浆施工：在成桩48小时后，进行压浆施工。总压浆量达到了1.8吨(水泥量)，A管、B管浆液量平均分配，一根管压浆时，另一根管封闭，终止最大压力达到了4MPa。两根压浆管均为一次压浆，效果比较理想。

　　六、检测结果

　　成桩28天后进行了高应变检测，检测采用CASE(RSP)波动方程半经验解析解法，检测结果，此桩极限承载力为7673KN，最大位移为14.37mm。最终结论此桩满足设计要求，可以正常使用。检测结果见图3：

　　七、结束语：

　　在经过后压浆工艺处理后，JX08桩承载力由原来估算的2850KN提高到了7673KN。根据高应变检测的结果推测，桩底压浆后除加固桩侧5.9米卵石段以外，桩底部(钻头体底端以下)的松散体也应该得到了较好的固结。竖向压应力通过桩体传递到钻头、钻头底部被加固的松散体、完整基岩，否则单纯侧摩阻无法达到7673KN。总之，本工程实例中后压浆处理方案是个成功的例子，在技术上可行，费用也仅为几千元，相比补桩方案，大幅度节省了费用。

　　参考文献：

　　1、《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008

　　2、《探矿工程》 陶兴文《上海地区钻孔灌注桩后压浆技术的设计与施工》(岩土钻掘工程2001年第4期)

　　3、《桩基工程检测手册》 人民交通出版社 罗骐先主编

《后压浆法处理坍孔桩工程实例》

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文章名称： 后压浆法处理坍孔桩工程实例

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