论文部分内容阅读
摘 要：桩端后注浆钻孔灌注桩技术是高层建筑中用于提高桩基单桩承载力、减小桩基变形的一项新技术。本文主要就高层建筑钻孔灌注桩桩端后注浆施工技术进行了探讨，分析了桩端后压浆加固机理，钻孔灌注桩后压浆主要施工工艺和压浆施工中常见问题对应对策。
关键词：高层建筑； 钻孔灌注桩； 桩端后注浆； 施工
后注浆技术是灌浆技术与桩基施工的有机结合，设备简单，操作便捷，工艺日臻成熟，成效显著，采用后注浆技术大大提高了单桩承载力量，能有效减小建筑物的沉降，在高层建筑钻孔灌注桩中得到广泛的运用，是一项值得推广的工程技术。目前高层建筑很多都采用钻孔灌注桩、水下混凝土浇注方案，但钻孔灌注桩最大的质量风险就是桩底沉渣较难清理且不易控制，而且护壁泥皮过厚影响侧摩阻的发挥，导致基桩承载力下降，采用桩端后注浆施工技术可较好解决以上问题。
一、桩端后压浆加固机理
桩端后注浆技术是在钻孔灌注桩成桩后桩身混凝土达到预定强度时，采用高压注浆泵通过预埋注浆管注入水泥浆液或水泥与其它材料的混合浆液，渗透到疏松的桩端沉碴中结合成强度较高的混凝土，增加该部的密实程度提高桩端承载力，水泥浆液在压力作用下，从桩端向四周中扩散，在砂土间隙中固结形成一个新的扩大头，增大了桩端的受力面积，同时，渗透时受到周围致密土层的限制，使压力不断升高，浆液沿着桩身和土层的结合层上返消除了泥皮，提高了桩侧摩阻力，从而大幅度提高了单桩承载力。
二、钻孔灌注桩后压浆施工技术
（一）施工工艺流程
灌注桩成孔钢筋笼制作——压浆管制作——灌注桩清孔——压浆管绑扎——下钢筋笼——灌注桩混凝土——后压浆施工。
（二）施工技术要点
a、成孔
根据地层土质、地下水位及工程所处的周边环境，本工程采用旋挖法泥浆护壁钻孔灌注桩。
b、压浆管的制作
在制作钢筋的同时制作压浆管。压浆管一般采用直径为30～45mm、壁厚大于2.5mm的钢管制作，接头采用丝扣连接，两端采用丝堵封严。压浆管长度比钢筋笼长度多出55cm，在桩底部长出钢筋笼5cm，上部高出桩顶混凝土面50cm但不得露出地面以便于保护。压浆管最下部20cm制作成压浆喷头（俗称花管），在该部分采用钻头均匀钻出4排（每排4个）、间距3cm、直径3mm的压冰镇孔作为压浆喷头；用图钉将压浆孔堵严，外面套上同直径的自行车内胎并在峡谷端用胶带封严，这样压浆喷头就形成了一个简单的单向装置：当注冰镇时压浆管中压力将车胎进裂、图钉弹出，水泥浆通过注浆孔和图钉的孔隙压入卵砾石碎石层中，而混凝土灌注时该装置又保证混凝土浆不会压浆管堵塞。
c、压浆管的布置
将2根压浆管对称绑在钢筋笼外侧。成孔后清孔、下钢筋笼，在钢筋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。喷头部分应加混凝土垫块保护，不得摩擦孔壁以免车胎破裂造成压浆孔堵塞，并按照规范要求灌注混凝土。
d、注浆管预埋、隐蔽
在下钢筋笼时，将注浆管沿钢筋笼内侧与主筋绑牢，在距孔底时要轻放，防止压迫注浆短管造成堵管；管端及时用堵头密封，防止泥浆及杂物进入管内。
e、冲孔
做同条件混凝土试模，可用15L塑料桶埋入注浆短管，同标号混凝土水下养护，试验时注射清水，当压力达到1MPa时能将试件混凝土冲裂，即可对桩端正式冲孔注浆。桩身混凝土清水冲孔压力不能超过4MPa，防止损坏桩体混凝土造成桩身缺陷。冲孔后可以立即注浆，也可在桩身混凝土强度达75%前任何时间内注浆。
f、浆液配制和压浆量控制
压浆配制采用强度等级为52.5MPa的普通硅酸盐水泥，浆液的水灰比应根据土的饱和度、渗透性确定，本工程掺入水泥用量0.5%的减水剂，水灰比为0.6，水泥浆液应经过筛网过滤，防止有未搅开的水泥颗粒堵塞压浆管，后注浆作业开始前应进行注浆试验，优化并最终确定注浆参数。成桩后3d～7d通过压浆管向桩端注入设计要求的水泥浆液，压浆时先慢速压浆逐步达到设计要求，并尽可能保持压力稳定。后压浆质量控制采用注浆量和注浆压力双控制方法，以注浆量控制为主，注浆压力控制为辅，当注浆总量和注浆压力均达到设计要求即可终止注浆。
g、压浆施工顺序
压浆时采用2根桩循环压浆，即先压第一根桩的A管，压浆量约占总量的70%（111～114t水泥），压完后再压另l根桩的A管。然后，依次为第1根桩的B管和第2根桩的B管，这样就能保证同一根桩2根管压浆时间间隔在半个小时到一个小时之间，给水泥浆一个在卵砾石层中扩散的时间。压浆时应做好施工记录，内容包括施工时间、压浆开始及结束时间、压浆数量以及出现的异常情况和处理措施等。
三、压浆施工中出现的问题和相应的处理措施
（一）后压浆钢管的连接
a、存在的问题
有些单位为节约成本常采用焊接方法连接压浆钢管，但由于压浆钢管壁比较薄，很容易被电焊焊穿，钢管虽然连接上了，但却存在孔洞，浇注混凝土时压浆管将会被水泥砂浆堵塞。结果由于无法压浆导致承载力达不到设计要求，最终引起质量事故。
b、处理措施
①采用丝扣连接方式连接压浆钢管。②每节压浆管安设入孔后均应同步进行注水检验，发现管内水位下降应及时查明原因。
（二）压水
a、存在的问题
灌注桩后压浆工艺施工时有些施工单位只注重压浆施工本身，却往往忽视压水以疏通压浆的通道，误以为压浆管安装没有问题就能正常压浆了。
b、处理措施
①压浆成功与否的关键程序之一是压水，一般正常情况下应在桩身混凝土浇注完24h内进行压水，以疏通压浆通道。②在桩端或桩侧压浆部位如出现扩孔、塌孔或充盈系数较大时，特别注意应提前压水，压水应在混凝土浇注完5h左右进行，以确保能冲开较厚的混凝土覆盖层。
（三）喷头打不开
存在的普遍问题：压力达到10MPa以上仍然打不开压浆喷头。处理措施：出现上面情况时，就说明喷头部位已经损坏，不要强行增加压力，只可在另一根管中补足压浆数量。
（四）终止压浆的控制
a、存在的问题
①某些施工单位常以压力大大超过设计压力为由，在压浆量与设计要求相关较大时即终止壓浆。②压浆量虽然超过了设计要求，压却很小即终止压浆。③压浆量还未达到设计要求时，水泥浆从附近冒出地面就终止压浆。
b、原因分析
①压浆量与设计要求相差较大进压力却较高，往往是因为不当引起的，即压浆开始或刚压入部分水泥浆时就挂高档压浆，压力立即升高，形成无法压浆的假相。②如一开始压浆压力就较小，并且浆液从附近冒出，说明水泥浆很可能不足从指定的桩端或桩侧压浆部位压出的，而是从上部压浆管接头处压出的。③水泥浆液是向最为薄弱、阻力最小的地方进行渗透的，如果压浆初始状态就采用高档压浆，水泥浆液即会顺着桩身上窜冒出地面。
c、处理措施
终止压浆总的控制原则是以压浆量为主，压为控制为辅。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2d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装压浆。
参考文献：
[1]刘金砺.桩基设计施工与检测[M].北京：中国建材工业出版社.2003.
[2]王平，曾辉.钻孔灌注桩及后压浆施工几个问题的探讨[J].施工技术.2004（5）.
关键词：高层建筑； 钻孔灌注桩； 桩端后注浆； 施工
后注浆技术是灌浆技术与桩基施工的有机结合，设备简单，操作便捷，工艺日臻成熟，成效显著，采用后注浆技术大大提高了单桩承载力量，能有效减小建筑物的沉降，在高层建筑钻孔灌注桩中得到广泛的运用，是一项值得推广的工程技术。目前高层建筑很多都采用钻孔灌注桩、水下混凝土浇注方案，但钻孔灌注桩最大的质量风险就是桩底沉渣较难清理且不易控制，而且护壁泥皮过厚影响侧摩阻的发挥，导致基桩承载力下降，采用桩端后注浆施工技术可较好解决以上问题。
一、桩端后压浆加固机理
桩端后注浆技术是在钻孔灌注桩成桩后桩身混凝土达到预定强度时，采用高压注浆泵通过预埋注浆管注入水泥浆液或水泥与其它材料的混合浆液，渗透到疏松的桩端沉碴中结合成强度较高的混凝土，增加该部的密实程度提高桩端承载力，水泥浆液在压力作用下，从桩端向四周中扩散，在砂土间隙中固结形成一个新的扩大头，增大了桩端的受力面积，同时，渗透时受到周围致密土层的限制，使压力不断升高，浆液沿着桩身和土层的结合层上返消除了泥皮，提高了桩侧摩阻力，从而大幅度提高了单桩承载力。
二、钻孔灌注桩后压浆施工技术
（一）施工工艺流程
灌注桩成孔钢筋笼制作——压浆管制作——灌注桩清孔——压浆管绑扎——下钢筋笼——灌注桩混凝土——后压浆施工。
（二）施工技术要点
a、成孔
根据地层土质、地下水位及工程所处的周边环境，本工程采用旋挖法泥浆护壁钻孔灌注桩。
b、压浆管的制作
在制作钢筋的同时制作压浆管。压浆管一般采用直径为30～45mm、壁厚大于2.5mm的钢管制作，接头采用丝扣连接，两端采用丝堵封严。压浆管长度比钢筋笼长度多出55cm，在桩底部长出钢筋笼5cm，上部高出桩顶混凝土面50cm但不得露出地面以便于保护。压浆管最下部20cm制作成压浆喷头（俗称花管），在该部分采用钻头均匀钻出4排（每排4个）、间距3cm、直径3mm的压冰镇孔作为压浆喷头；用图钉将压浆孔堵严，外面套上同直径的自行车内胎并在峡谷端用胶带封严，这样压浆喷头就形成了一个简单的单向装置：当注冰镇时压浆管中压力将车胎进裂、图钉弹出，水泥浆通过注浆孔和图钉的孔隙压入卵砾石碎石层中，而混凝土灌注时该装置又保证混凝土浆不会压浆管堵塞。
c、压浆管的布置
将2根压浆管对称绑在钢筋笼外侧。成孔后清孔、下钢筋笼，在钢筋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。喷头部分应加混凝土垫块保护，不得摩擦孔壁以免车胎破裂造成压浆孔堵塞，并按照规范要求灌注混凝土。
d、注浆管预埋、隐蔽
在下钢筋笼时，将注浆管沿钢筋笼内侧与主筋绑牢，在距孔底时要轻放，防止压迫注浆短管造成堵管；管端及时用堵头密封，防止泥浆及杂物进入管内。
e、冲孔
做同条件混凝土试模，可用15L塑料桶埋入注浆短管，同标号混凝土水下养护，试验时注射清水，当压力达到1MPa时能将试件混凝土冲裂，即可对桩端正式冲孔注浆。桩身混凝土清水冲孔压力不能超过4MPa，防止损坏桩体混凝土造成桩身缺陷。冲孔后可以立即注浆，也可在桩身混凝土强度达75%前任何时间内注浆。
f、浆液配制和压浆量控制
压浆配制采用强度等级为52.5MPa的普通硅酸盐水泥，浆液的水灰比应根据土的饱和度、渗透性确定，本工程掺入水泥用量0.5%的减水剂，水灰比为0.6，水泥浆液应经过筛网过滤，防止有未搅开的水泥颗粒堵塞压浆管，后注浆作业开始前应进行注浆试验，优化并最终确定注浆参数。成桩后3d～7d通过压浆管向桩端注入设计要求的水泥浆液，压浆时先慢速压浆逐步达到设计要求，并尽可能保持压力稳定。后压浆质量控制采用注浆量和注浆压力双控制方法，以注浆量控制为主，注浆压力控制为辅，当注浆总量和注浆压力均达到设计要求即可终止注浆。
g、压浆施工顺序
压浆时采用2根桩循环压浆，即先压第一根桩的A管，压浆量约占总量的70%（111～114t水泥），压完后再压另l根桩的A管。然后，依次为第1根桩的B管和第2根桩的B管，这样就能保证同一根桩2根管压浆时间间隔在半个小时到一个小时之间，给水泥浆一个在卵砾石层中扩散的时间。压浆时应做好施工记录，内容包括施工时间、压浆开始及结束时间、压浆数量以及出现的异常情况和处理措施等。
三、压浆施工中出现的问题和相应的处理措施
（一）后压浆钢管的连接
a、存在的问题
有些单位为节约成本常采用焊接方法连接压浆钢管，但由于压浆钢管壁比较薄，很容易被电焊焊穿，钢管虽然连接上了，但却存在孔洞，浇注混凝土时压浆管将会被水泥砂浆堵塞。结果由于无法压浆导致承载力达不到设计要求，最终引起质量事故。
b、处理措施
①采用丝扣连接方式连接压浆钢管。②每节压浆管安设入孔后均应同步进行注水检验，发现管内水位下降应及时查明原因。
（二）压水
a、存在的问题
灌注桩后压浆工艺施工时有些施工单位只注重压浆施工本身，却往往忽视压水以疏通压浆的通道，误以为压浆管安装没有问题就能正常压浆了。
b、处理措施
①压浆成功与否的关键程序之一是压水，一般正常情况下应在桩身混凝土浇注完24h内进行压水，以疏通压浆通道。②在桩端或桩侧压浆部位如出现扩孔、塌孔或充盈系数较大时，特别注意应提前压水，压水应在混凝土浇注完5h左右进行，以确保能冲开较厚的混凝土覆盖层。
（三）喷头打不开
存在的普遍问题：压力达到10MPa以上仍然打不开压浆喷头。处理措施：出现上面情况时，就说明喷头部位已经损坏，不要强行增加压力，只可在另一根管中补足压浆数量。
（四）终止压浆的控制
a、存在的问题
①某些施工单位常以压力大大超过设计压力为由，在压浆量与设计要求相关较大时即终止壓浆。②压浆量虽然超过了设计要求，压却很小即终止压浆。③压浆量还未达到设计要求时，水泥浆从附近冒出地面就终止压浆。
b、原因分析
①压浆量与设计要求相差较大进压力却较高，往往是因为不当引起的，即压浆开始或刚压入部分水泥浆时就挂高档压浆，压力立即升高，形成无法压浆的假相。②如一开始压浆压力就较小，并且浆液从附近冒出，说明水泥浆很可能不足从指定的桩端或桩侧压浆部位压出的，而是从上部压浆管接头处压出的。③水泥浆液是向最为薄弱、阻力最小的地方进行渗透的，如果压浆初始状态就采用高档压浆，水泥浆液即会顺着桩身上窜冒出地面。
c、处理措施
终止压浆总的控制原则是以压浆量为主，压为控制为辅。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2d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装压浆。
参考文献：
[1]刘金砺.桩基设计施工与检测[M].北京：中国建材工业出版社.2003.
[2]王平，曾辉.钻孔灌注桩及后压浆施工几个问题的探讨[J].施工技术.2004（5）.