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浅谈钻孔灌注桩桩底压浆施工工艺论文
摘要:结合工程实例,介绍钻孔灌注桩桩底压浆施工工艺及质量控制。
关键词:钻孔灌注桩;压浆;承载能力
上海A11公路拓宽改建工程西吴淞江大桥主桥采用单根桩长为77m的1.2m钻孔灌注桩群桩基础，绿地地大道跨线桥采用单根桩长为56m的1.2m钻孔灌注桩单排桩基础，并对钻孔灌注桩采用桩底压浆工艺，以提高桩基的承载能力。
1施工原理及工艺控制
1.1桩底压浆的加固机理
1.1.1改善持力层条件、提高桩的端承力
灌注桩成孔过程中，对桩周围土扰动；在清孔过程中,孔底都会留有或多或少的沉渣、泥浆软化作用，会降低了桩底土体强度。在灌注桩施工中将钢管沿桩钢筋笼内壁埋设，桩混凝土强度满足要求后，将水泥浆液通过钢管由压力作用压入桩底，水泥浆液通过渗透、置换、劈裂和挤密作用使得桩底持力层一定范围内原本松散的碎石、土粒和裂隙胶结成一个高强度的结合体，从而改善持力层的物理力学性能，恢复和提高持力层土体强度；水泥浆液在压力作用下由桩端在土体的孔隙里向四周扩散，对于单桩区域,向四周扩散相当于增加了端部的直径，向下扩散相当于增加了桩长；群桩区域所有的浆液连成一片,使得桩端土体成为一个整体，从而提高桩的端承力。
1.1.2 提高桩侧摩阻力
钻孔灌注桩与桩周土体间空隙降低了桩侧摩阻力；孔壁的泥皮阻碍了桩身与桩周土的结合，降低了摩擦系数，同样降低了桩侧摩阻力。桩底压浆在压力作用下，浆液从桩端沿桩身和土层的结合层上返，通过渗透、劈裂、充填、挤密和胶结作用，对桩周泥土置换和空隙充填，消除了泥皮，在桩周形成脉状结合体，使桩侧摩阻力大幅度提高；同时浆液横向渗透到桩侧土层中也起到了加大桩径的作用，从而改善持力层受力状态和荷载传递性能。
1. 2 施工工艺
1. 2.1 压浆管埋设
每根需要实施桩底压浆处理的灌注桩设置3根压浆管（超声波检测管兼使用），压浆管采用内径为5cm白铁管，长度需满足桩底压浆的要求，下端插入孔底40cm，压浆管管顶高出地面30cm，对称布设于钢筋笼上，管底段安装锥形单向阀，管与管之间采用丝牙连接，外面螺纹处用止水胶带包裹，并牢固拧紧密封。在钢筋笼吊装安放过程中要注意对压浆管的保护,钢筋笼不得扭曲,以免造成压浆管在丝扣连接处松动；在每节钢筋笼安放结束时，必须在压浆管内注入清水，以保持水面稳定不下降为标准检查压浆管的密封性，如发现漏水应提起钢筋笼检查，在排除故障后方可继续安放钢筋笼；单向阀部分应加混凝土垫块保护,不得摩擦孔壁以免造成压浆孔的堵塞。对高出地面、露在孔口的压浆管必须用堵头拧紧，防止杂物及泥浆掉入压浆管内，确保管路畅通。
1.2.2 压浆设备的选择
压浆系统由搅拌机（配过滤网）1台、储浆桶1只、压浆泵1台、压力表若干、注浆胶管、闸阀，球阀，溢流阀若干等组成，其中压浆泵采用BW－150型压浆泵，压浆系统承载压力及压浆表最大刻度均大于10MPa。
1.2.3 压水试验
成桩3天后先用压浆泵从1#压浆管内压入清水，冲洗孔底泥浆，直至2#、3#压浆管冒出清水为止。压水试验不仅起到疏通压浆通道的作用，而且可以根据压水试验结果对压浆的有关参数做出相应调整。
1.2.4 压浆桩位及压浆时机的选择
为防止压浆时水泥浆液从临近薄弱地点冒出,压浆的桩应在混凝土灌注完成14天（砼强度达到80%）后,并且该桩周围至少8米范围内没有钻机进行钻孔作业，此外，该范围内的桩基混凝土灌注完成均应在3天以上。
1.2.5压浆施工顺序
压浆时最好采用整个承台群桩一次性压浆,压浆先施工周圈桩再施工中间桩，压浆时采用2根桩循环压浆,即先压第1根桩，压浆量约占总量的70 %,压完后再压另1根桩,然后依次为第1根桩的另外一管和第2根桩的另外一管,这样就能保证同一根桩2根管压浆时间间隔30～60min以上,给水泥浆在土体中扩散的时间。
1.2.6压浆施工
灌注桩成型14天，砼强度达到80%后，进行超声波检测，而后进行桩底压浆。将配制好的水泥浆液经压浆泵加压输入到设置在桩内的压浆管内，高压浆液通过管底的单向阀门进入桩底的土中。水泥浆液水灰比控制在0.55左右，水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥。在正式压浆前，为检验配制好的水泥浆液的流动性、稳定性、均匀性、水泥浆液凝固时间，浆液浓度调整时机等施工控制参数。
在桩底压浆过程中，浆液浓度应经历由稀浆向浓浆变化的过程。稀浆渗透性强可扩大桩底压浆加固范围，浓浆有利于提高桩底压浆加固区的强度。压浆压力、浆液浓度、压入率和压浆量是变化的，合理的确定和控制其变化范围，提高桩底压浆效果，并兼顾设计要求注入水泥浆液量，及压浆的终止压力，确保压浆质量。
1.2.7 终止压浆标准
压浆过程采用三控的办法进行控制：
（1）压浆量的控制：直径1200mm的桩，桩底压浆量到3.0m3，不管压力高低，即停止压浆。（2）压力控制：桩底压浆压力不超过8Mpa，达到以上压力，压浆量不满足设计要求时，要采用稳压间隔式压浆工艺，稳压静置时间应大于10分钟，仍压不进去时可停止压浆。（3）桩体上抬量不得超过3mm，超过3mm的无论压浆量多少、压降压力多大即停止压浆。
1.2.8 压浆施工过程中常见问题及处理措施：
（1）单向阀门打不开:压力达到10MPa以上仍然打不开压浆阀门,说明阀门部位已经损坏,不要强行增加压力,可在另一根管中补足压浆数量。
（2）出现冒浆:压浆时常会发生水泥浆沿着桩侧或在其他部位冒浆的现象,若水泥浆液是在其他桩或者地面上冒出,说明桩底已经饱和,可以停止压浆;若从本桩侧壁冒浆,压浆量也满足或接近了设计要求,可以停止压浆；若从本桩侧壁冒浆且压浆量较少,可将该压浆管用清水或用压力水冲洗干净,等到第2天原来压入的水泥浆液终凝固化、堵塞冒浆的毛细孔道时再重新压浆。
（3）单桩压浆量不足:压浆时最好采用整个承台群桩一次性压浆,压浆先施工周圈桩形成一个封闭圈,再施工中间,能保证中间桩位的压浆质量,若出现个别桩压浆量达不到设计要求,可视情况加大临近桩的压浆量作为补充。
（4）压浆管堵塞:在搅拌水泥浆时，适量加入有利于水泥浆和易性、流动性的外加剂。待试压浆顺利实施后，报请相关部门确认，再进行正式压浆。
（5）压浆压力急剧变化:桩底压浆压力随压浆进展呈现出由低到高的变化规律。若压浆过程中压力突然急剧下降，表明发生冒浆或漏浆现象，应在浆液中加入相应的添加剂和采取间歇灌浆措施以确保桩底压浆效果。
2 质量控制
2.1质量标准
（1）主控项目:使用的水泥品质、标号，水泥浆的水灰比、水泥加固土的掺入比和外加剂的品种掺量；压浆量、压浆压力；设计及规范要求进行单桩载荷试验，检验其承载力，试验所得的承载力。
（2）质量标准桩底压浆实测项目
桩底压浆实测项目
2.2施工记录及资料整理
在桩底压浆施工过程中，我们需收集以下各项资料：施工时间、压浆开始及结束时间，每一根桩压浆工艺的浆液强度、密实度、均匀性、有效深度、压浆压力、浆液浓度、压入率、压浆量以及出现的异常情况和处理的措施等。
3.不同土层压浆效果分析
桩端压浆施工适合多种土质：粗粒土、细粒土。粗粒土的钻孔桩桩端持力层中注浆时浆液渗入率高，通过渗透及填充方式充填孔隙，浆液凝固后把土颗粒粘接在一起，形成水泥土结石体，大幅度提高持力层扰动面及持力层的强度和变形模量，并形成水泥土扩大头，增大桩端受力面积，故承载力增大。细粒土的钻孔桩端因浆液渗入率低，在注浆压力作用下，引起土体结构的破坏和扰动，发生劈裂，使地层中原有的裂缝或孔隙张开，形成新的裂缝或孔隙，浆液沿劈裂及渗透注入地层，因此浆液的可注性的扩散距离增大，注浆提高了桩端土体密度并能有效地传递和分担荷载，从而提高桩端阻力。
4. 结束语
钻孔灌注桩桩底压浆具有缩短桩长，缩小桩径，提高单桩承载力15%左右,提高生产率,节约建设资金的优点,在具备条件的工程中推广桩底压浆施工工艺有着重要的意义。
参考文献
[1]《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000 [S] 北京人民交通出版社，2000
[2] 罗超云 彭修权, 超长大直径钻孔灌注桩桩底压浆施工[J]公路2006.6
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