[12-11 16:59:52] 来源：http://www.tmgc8.com 桥梁工程 阅读：3946次
摘要：本文结合工程实例，分析了钻孔灌注桩桩端压浆施工技术中存在的一些问题，强调了规范施工工艺与施工参数的迫切性。
关键词：
桩端压浆技术 封闭式注浆工艺 注浆水泥用量
近年来，太原地区钻孔灌注桩桩端压浆技术广泛应用，对大幅度提高桩基承载力、减少沉降量、提高桩基承载力的稳定性和整体可靠，取得了明显成效。但是，由于我国目前尚未颁布有关灌注桩压浆技术规程，而该项技术的应用时间还不长，施工技术应用的交流也不充分，所以在注浆工艺，注浆参数方面没有统一的标准，各个单位按照自己的理解与经验进行设计和施工，使桩端压浆施工质量缺少保证，也无统一和规范的验收标准。这种现象在桩端预埋弹性胶囊封闭式压浆工艺中尤为突出，本文结合一工程实例进行探讨。
一、工程概况
太原市杏花岭区星光老年活动中心，主楼为地上三十层，地下二层，楼高98米的高层建筑.主楼采用剪力墙结构、桩基础。桩基础为钢筋混凝土冲击成孔灌注桩，桩端封闭式注浆工艺，桩径700mm，有效桩长29.5m，砼强度C35，预估单桩竖向承载力设计值6000KN。试桩工程3组，试桩3根，实际桩长为35.65m（S1、S2）和35.15 m（S3），锚桩12根，桩长43.6m。
1.1 场地土质条件
地基土条件表
表一
层序 土层
名称 岩性描述 层厚（m） 桩的极限侧阻力标准值Qsik（kPa） 桩的极限端阻力标准值Qbk（kPa）
工程桩 试桩
①
填土 结构松散fak=85kPa 1.2 20
②
粉土 稍湿~稍密fak=120kPa
e=0.736 1 40
③
中细砂 松散~稍密fak=130kPa 7.7 10.8 35
④
中细砂 稍密~中密fak=170kPa 11.5 11.5 60
⑤
中细砂 中密 fak=220kPa 10.3 11.12
（10.65） 70 1200
地下水位埋深5m，地下水类型为潜水。
1.2 竖向极限承载力标准计算成果
单桩竖向极限承载力标准计算成果表
表二
参数
数值
桩长 桩长（m）
单桩竖向极限承载力标准值（KN） 说明
S1 35.65 4666 计算成果为钢筋混凝土钻（冲）孔灌注桩按建筑桩基技术规范（JGJ94-94）表5.2.8.1、5.2.8.2取值
S2 35.65 4666
S3 35.15 4589
工程桩 29.50 4156
1.3 压浆工艺与参数设计要求
1.3.1 注浆工艺，桩端预埋弹性胶囊封闭式注浆工艺
1.3.2 试桩阶段注浆参数
①、注浆压力：桩端终止压力1.5~2.0Mpa。
②、单桩后压浆水泥用量：1500~2000kg。
③、水灰比：0.5~0.6。
④、终止压浆标准：a、注浆压力大于4Mpa；b、桩身上抬量不超过3mm；c、地面出现返浆；d、单桩水泥注入量达到2000kg。
⑤、压浆时间：在基桩桩身强度达到设计强度的75%（C20）后开始注浆。
⑥、注浆管打通时间：砼灌注完毕24小时之内，用清水打通注浆管。
二、压浆施工情况
2.1 工艺与施工工序简介
2.1.1 每桩设灌浆管两根，1根为注浆管，1根为出浆管，二者可互换使用，管材为镀锌管，管径Φ25mm（外径）。
灌浆管每节长度由施工时按方便而定，节与节之间用细纹管箍和生料带连接，总长度随桩长及空桩而定，并高出地面0.3~0.5m，
2.1.2 弹性胶囊采用桑塔纳汽车内胎。
2.1.3 预埋时，将灌浆管附在钢筋笼内侧，用12#铅丝绑扎牢固，管底设置胶囊盖板，胶囊内装满卵石，与钢盖板绑捆在一起，胶囊上设置两根进出浆联结管，穿过钢盖板预留孔与灌浆管、细纹箍连接。
2.1.4 钢筋笼下放到位后，立即拧下堵头，向一根管内注入清水，压力不大于0.4Mpa，待另一根注浆管溢出清水，保持2~3分钟，关闭注水管，拧上堵头，首次通水试验成功。
2.1.5 混凝土灌注完毕24小时内，进行二次通水试验，方法同首次。
2.1.6 注浆时，向灌浆管内注入清水，通管后改注水泥浆，置换出管路中的清水，当出浆管口流出水泥浆液时，拧上堵头，进行正常压力注浆。www.tmgc8.com
2.2 注浆情况简介
3根试桩，12根锚桩实际注浆情况分为以下几种类型。
2.2.1 第一种类型
用水泥浆置换出管中清水后，拧上堵头，进行压力注浆，注浆过程中压力不稳定，不断增高，在4Mpa下维持10~15分钟左右，而后急速上升，趋向无限大，注浆被迫停止。注浆水泥量在0.45~0.80t之间，达不到设计要求的1.5~2.0t。
2.2.2 第二种类型
由于第一种类型注浆水泥量达不到设计要求，故对注浆工艺进行如下改进，注浆前先灌注2m3清水，停止注水后，立即开始注浆。注浆水泥量明显增加，达到1.35~1.60t，基本接近设计要求，注浆时间在30~52分钟之间，注浆压力不稳定，逐渐增高，在4Mpa下可持续30~50分钟左右，而后压力迅速上升，趋向无穷大，注浆被迫停止。此类情况仍不理想，注浆工艺需进一步改进。
2.2.3 第三种类型
注浆前，先灌注2m3清水，但在注水后停置30分钟，待桩底孔隙水压力进行一定消散后，开始注浆，注浆水泥用量在1.85~2.15t之间，注浆压力始终保持在1.8~2.2Mpa之间，直到停止注浆，也未超过4Mpa。
2.2.4 第四种类型
这种类型发生在第三组试桩中，这组试桩中除锚桩M10属第二种注浆类型，水泥量为1.6t，其余S3、M11、M12注浆情况均属第三种类型，水泥用量分别为1.9、2.15、1.8t。由于前4根注浆充分，使桩底土层水泥浆连片封闭，使得本组最后一根桩M9完全不能注入浆液，该桩在注浆前曾用清水检验其通导性，并未堵塞。
2.3 试桩压浆参数表
桩端压浆情况分类及参数表
表三
注浆
类型 桩位
编号 注浆速度
（L/min） 注浆量
（L） 水泥用量
（kg） 注浆压力
（MPa） 注浆时间
（min） 注浆前注水情
况及停置时间
第一
种类
型 M4 47 423 450 >4 10 未注水
M3 47 705 750 >4 15 未注水
S1 47 705 750 >4 15 未注水
S2 47 752 800 >4 16 未注水
M6 47 705 750 >4 15 未注水
M8 47 705 750 >4 15 未注水
第二种类
型 M2 47 1316 1400 >4 45 注水2m3后未停置
M5 47 1269 1350 >4 30 注水2m3后未停置
M10 47 1504 1600 >4 52 注水2m3后未停置
第三种类型 M1 47 1880 2000 1.8~2.0 45 注水2m3后停置30min
M7 47 1880 2000 2.0~2.2 43 注水2m3后停置30min
M12 47 1186 1900 2.0~2.2 38 注水2m3后停置30min
M11 47 2021 2150 1.8 45 注水2m3后停置30min
S3 47 1739 1850 1.8 37 注水2m3后停置30min
第四种类型 M9 完全不能注浆
三、问题讨论
3.1 注浆过程中浆液受力分析
在注浆过程中，浆液承受以下几种力：
3.1.1 注浆泵压力：由注浆泵产生，并可随着灌浆阻力的增大而增大。
3.1.2 灌浆阻力：
①、桩端土的阻力：
桩端土的阻力，决定于桩端土的成分，结构和物理性质，桩端土的阻力在注浆过程中不断增大，这是我们所希望的，注浆的目的就是提高桩端土的阻力。
②、管路系统的阻力
管路系统的粘滞阻力是悬浮于浆液中的水泥固体颗粒在运动的过程中在注浆压力和灌浆阻力作用下，不断沉积在管壁，使管路系统摩擦力不断增大，流通面逐渐缩小，直到完全阻塞，这种阻力直接影响到灌浆过程的进程，控制着水泥浆的灌入量。
③、桩端土层孔隙水压力
当桩身在地下水位以下时，在浆液（水）的灌注过程中，可使桩端土层产生孔隙水压力，这种阻力对注浆也是有害的，但其作用是有限的，而且会随时间的延续而消散。
灌注浆的过程中，当灌浆阻力大于注浆压力后，注浆过程就停止了，所以如需增大灌浆量，则应延缓阻浆阻力增大的过程。
3.2 封闭式注浆与开放式注浆可灌性分析比较
在开放式注浆情况下，浆液直接接触土层界面，在压力作用下沿着土层孔隙和裂隙压入和渗入土层中或者使土体产生劈裂灌入，浆液沿着阻力薄弱部分运动，在桩端吃浆不充分的情况下，灌浆作用承受的桩端阻力要小得多，而在封闭式情况下，胶囊的空间是有限的，如欲灌入大量浆液，必须使胶囊膨胀，直到胶囊承压达到极限破裂，而胶囊在制作良好的情况下，又在较大桩端土围压的情况下其破裂压力极限很大，估计可达1Mpa以上，所以封闭式灌浆从一开始就承受着比开放式注浆大得多的桩端阻力。在此情况下，其管路系统的粘滞阻力增长的也很快，堵塞发生的时间也早，所以在不采取措施的情况下，灌浆必然随着管路的阻塞而被迫停止，这就是本工程注浆第一种类型的发生原因。www.tmgc8.com
3.3 先注水、后注浆
在桩身位于地下水位以下，桩端土透水性好的情况下，先注水后压浆，笔者认为是可行的，在注水过程中，即使阻力很大，也不会使注浆管产生阻塞，当水注到一定程度后，胶囊破裂，桩端形成很大的空间，周围土层也得到压密。但注水后，如果立即开始注浆，由于孔隙水压力较大，浆液承受的桩端阻力仍然比较大，所以仍会影响注浆量的灌入量，注浆过程压力上升的也较大较快。
注水后，如果停置一段时间（约30分钟），则注浆过程即变得非常顺利。本工程第三种注浆类型的5根桩，在注浆过程中注浆压力始终保持在1.8~2.0Mpa之间，直到注浆过程停止也未超过2.2Mpa。
3.4 注浆管管径的影响
从以上分析可以得出一个很重要的结论，注浆管管径也是影响灌浆的一个重要因素。较大的管径可大大延缓堵管的发生。一些工程当注浆管的管径达42mm时，其注浆水泥量顺利达到1500kg以上。目前注浆管管径一般在16mm~42mm之间，值得注意的是，有些注浆管径16mm~25mm的封闭式注浆工程，注浆水泥量也达1500kg以上，不能排除其胶囊制作质量的问题，即形式上的封闭式，实际上胶囊粘贴质量差，在很低压力下即破裂，其注浆方式形同开放式。
3.5 关于第四种注浆类型的讨论
本类型完全注不进浆，这种现象发生在本组前四根桩注浆充分的情况下，显然当桩底浆液连成片的情况，第5根桩底土层被其它桩注入的浆液封闭，注不进浆也是正常的，这种情况在工程桩大量施工的情况很难避免，应予具体分析，不能苛求。
