钻孔灌注桩后压浆施工技术

一、钻孔灌注桩后压浆技术

桩基后压浆可提高单桩承载力，其机理是：在完成钻孔桩混凝土灌注后，当桩身砼达到一定强度后，用注浆泵将水泥浆，通过预置在桩底沿钢筋笼周圈布设的注浆管管路，进行二次劈裂注浆。使水泥浆压入桩端土层中，从而提高桩的承载能力。

二、桩端压浆单桩承载力提高的机理分析

1、在桩端压注水泥浆液，浆液首先渗透到桩端的土层中，并与之结合后形成了强度较高的混凝土，同时能消除孔底沉渣的影响。

2、当孔底沉渣中被水泥浆液充满后，随着压浆压力的增加，水泥浆液将充填由于灌注桩身砼时因混凝土离析而形成“虚尖”、“干渣石”等，增加了桩端混凝土的强度。

3、随着注浆量的增加及注浆压力的提高，水泥浆液一方面不断地向由于受泥浆浸泡而松软的桩端持力层中渗透。在桩端形成梨形体，，当梨形体不断增大时，渗透能力受到因周围致密土层的限制，使压力不断升高，压力升高对桩端持力层起压密作用，提高了桩端土的承载力。同时，由于在桩端形成了梨形体，增加了桩端的受压面积，相当于在桩下端形成扩大头，从而提高了钻孔灌注桩的桩端承载力。

4、当注浆压力升高，注浆量不断增加时，浆液会沿桩壁上返，充填桩侧与桩周土体间的间隙，提高桩侧部位的摩阻力。

5、在桩端处进行压力注浆时，当桩端处的渗透能力受到限制时，形成的梨形体内的浆液压力不断升高，在此高压液体的作用下，将给桩底面施加向上的顶应力，能使桩身微微向上抬。当钻孔灌注桩承受向下的垂直荷载时，此反向顶应力将承担部分荷载，从而提高单桩承载力。

三、后压浆工艺

后压浆工艺流程为：

制作钢筋笼，设置压浆管→检查压浆管质量→吊装钢筋笼，安装压浆阀→检查压浆阀质量→灌注混凝土→压浆管保护→压浆管开塞→桩身混凝土检测→压浆设备安装、压浆材料准备→压浆→压浆后验收。

四、压浆管的设置与制作

1、压浆管采用低压液体输送管制作，质量应符合国家标准《低压流体输送用焊接钢管》（GB/T3091）的规定。

2、每节压浆管的连接处应强度可靠、不渗水，且内径不应减少，确保浆液通过能力不减弱。

3、压浆管布置：桩端后注浆导管及注浆阀数量宜根据桩径大小设置。对于直径不大于1200mm的桩，宜沿钢筋笼圆周对称设置2根；对于直径大于1200mm而不大于2500mm的桩，宜对称设置3根；桩侧后注浆管阀设置数量应综合地层情况、桩长和承载力增幅要求等因素确定，可在离桩底5～15m以上、桩顶8m以下，每隔15～20m设置一道桩侧注浆阀，当有粗粒土时，宜将注浆阀设置于粗粒土层下部。钢筋笼加工成形后，在钢筋笼加劲箍外侧对称安装，压浆管采用DN20～DN25mm钢管，用丝扣连接，且应与钢筋笼加强筋绑扎固定或焊接（检查焊缝密封性）。桩侧压浆管应将压浆管端部（含注浆阀）放置在外环筋外侧。桩端压浆管,压浆管长度大于桩长0.2～0.4m。压浆管顶端必须高出地面0.3～0.5m，底端必须到达桩底。

4、压浆口建议采用定制单向阀，也可自制，单向阀的出浆口直径为8～10mm，可由四层组成：第一层为比钢管外径小3-5mm的橡胶带，用以固定图钉；第二层为能盖住孔眼的图钉；第三层为同钢管外径的橡胶胎，第四层为密封胶带，盖住橡胶带两端各2cm，确保两端扎紧。注浆阀应能承受1MPa以上静水压力；注浆阀外部保护层应能抵抗砂石等硬质物的刮撞而不致使管阀受损。在钢筋笼入孔前安装压浆阀或压浆器，根据实际成孔深度，安装压浆阀，确保压浆阀放置孔底。

桩基施工前认真分析地质资料，根据桩端持力层地质的不同，选用不同的压浆阀，桩端持力层为土质时，选用端部为平板的压浆阀（下放钢筋笼时将笼下放至孔底，实测压浆阀插入底部深度，以此来确定压浆阀长出笼底的长度）；桩端持力层为卵石或岩石时，选用端部为尖头并直径扩大的压浆阀（下放钢筋笼时将笼下放至孔底，实测压浆阀插入底部深度，以此来确定压浆阀长出笼底的长度）。

5、压浆阀应具备的性能：

a、压浆阀应能承受1MPa以上的静水压力；压浆阀外部保护层应能抵抗砂石等硬质物的刮撞而不致使阀管受损；

b、压浆阀应具备逆止功能。

五、压浆技术标准和安全措施

1、钢筋笼吊入孔前应检查压浆阀包裹物，如有破损应及时修复。

2、靠钢筋笼自重和下落时的惯性，一般均可使桩底压浆管下端进入孔底20～30cm左右，可满足正常压浆所需条件。

3、钢筋笼入孔后不得悬吊，还应避免反复冲撞孔底。

4、水泥浆水灰比控制在0.5～0.6左右，外加剂选用复合膨胀剂，掺量需在现场实验选定。

5、泵送流量控制在1.8m3/h左右。

6、压浆控制采用压力、注浆量双控法控制，两个指标的控制以水泥压入量控制为主，压力控制为辅。桩侧压浆终止压力2～3MPa；桩底压浆终止压力不小于2～5MPa，压浆时要做好详细记录。

7、压浆时应注意观察是否有浆液上溢，一旦发现上溢反浆，即可停止。

8、压浆过程中注意安全，要求无关人员远离压浆接口处，防止压浆管爆裂

伤人。拆除压浆管时，要注意高压管中带压力的浆液射出，压浆口不要正对操作人员。

六、压浆使用的主要施工机具

1、主要施工机具：

注浆泵，拌浆装置，输浆管，压力表。

2、压浆泵的选择

注浆泵一般采用电动式泥浆泵，一般要求选择压浆压力高（最大压力达10MPa以上），排浆量大(5m3／h以上)；流量计，性能稳定、操作方便的压浆泵。

3、主要机具数量

高压注浆泵：BW-150型泥浆泵、水泥浆搅拌机、潜水泵。

地面输浆管：Φ1/4双层钢丝高压胶管；贮水池和贮浆池、过滤网等。

七、注浆材料

注浆材料采用袋装水泥。

八、桩底开始压浆的时间

泥浆护壁钻孔灌注桩压浆时间可在灌注混凝土后7～10天内进行。压浆过

早，将会因为桩体强度、桩侧阻力过低而导致浆液溢出地面造成压浆失败；压浆太晚，会因桩身泥皮硬化而影响向上泛浆挤入桩周体而导致浆液向远处流失达不到最佳压浆效果。后注浆作业起始时间、顺序和速率的规定：

1、压浆作业宜于成桩2d～10d开始。

2、压浆作业离成孔作业点的距离不宜小于8～10m。

3、桩端压浆应对同一根桩的各压浆导管依次实施等量注浆。

4、对于桩群压浆宜先外围，后内部。

5、对于饱和土中的复式注浆顺序宜先桩侧后桩端；对于非饱和土宜先桩端后桩侧；多断面桩侧注浆应先上后下；桩侧桩端注浆间隔时间不宜小于2h。

6、对于入岩较深，且清孔较彻底的桩，宜在砼初凝前进行注浆。

九、压浆参数及工艺参数

为保证压浆效果,要正确实施施工工艺,而且要选择合理的压浆参数。

1、浆液配比与搅拌

浆液采用水泥，后压浆水泥浆液,是粘塑性流体,为改善浆液的和易性,有利于泵送注入,浆液的水灰比应大于0.5；必要时在浆液中添加减水剂以降低动切力和塑性粘度。

a、浆液配比：对于饱和土水灰比宜为0.45～0.65，对于非饱和土水灰比宜为0.7～0.9(松散碎石土、砂砾宜为0.5～0.6)；低水灰比浆液宜掺入减水剂。

b、搅拌水泥浆液

采用二级搅拌法：水泥浆搅拌桶埋设地面以下，先按比例加入清水，开动搅拌机，倒入水泥搅拌3～5分钟后，用1PN浆泵将浆液抽到地面上的储浆桶内，进浆口要设过滤网过滤，为了防止浆液沉淀，储浆桶也需安置搅拌机，而后边搅拌边注浆。

2、注浆压力

对于风化岩、非饱和黏性土及粉土，注浆压力宜为3～10Mpa；对于饱和土层压力一般控制在1.2～4Mpa，压浆压力太小，浆液在土层中不能较好地扩散，达不到理想的效果；压浆压力过大，设备负荷大，且会导致以下两种情况出现：一是形成裂缝，破坏土体和原有结构，造成压浆量过大，压浆费用增加，二是会导致浆液扩散到相邻待施工的桩位处，使得邻孔成孔困难或邻桩压浆受阻。因此，水灰比一定时，应采用适当的灌浆压力，使浆液能渗入细小孔隙，并均匀扩散到设计范围内，力争做到既加固到位，又不妨碍其它桩,，既能满足技术要求也考虑经济效益。

3、注浆量

合理的压浆量应由桩端、桩侧土层类别、渗透性能、桩径、桩长、承载力增幅要求、沉渣量等诸因素确定。

在实际施工过程中，还需要根据压水试验情况及压浆过程中的反应适当调整注入量，并通过对压浆压力、浆液浓度、压浆方法诸因素的调控，将所需压浆量控制在设计要求的范围内。一般浆液浓度、灌浆量大，灌浆压力高,加固效果会更好。注浆量的确定为可参照以下公式：

结合每项工程具体情况，注浆量确定如下：

a、单桩注浆水泥用量：1500kg～2500kg；桩底注浆量：1000kg～1500kg；桩侧注浆量：800kg～1200kg；

b、注浆流量不宜超过75L/min；

c、单桩注浆量的控制主要考虑桩周其它已注过浆的注浆情况。采用注浆量、压力双向指标控制。

d、后压浆作业开始前，宜进行试注浆，优化并最终确定注浆参数。

十、后压浆施工

1、压水试验及初注

a、压水试验

压水试验是压浆施工前必不可少的重要工序。成桩后一般应在桩混凝土灌注完毕24小时后，用清水开塞，以疏通注浆通道，开塞压力一般小于3～7MPa。

b、试注浆

一般情况下，只要冲开阀门即停止压水，在压水试验后，将配制好的水泥浆通过高压泵和预埋管注入到桩底砾石或砂层中去。初注时一般压力较小，浆液亦由稀到稠，初注时要密切注意压浆压力、压浆量和压浆管的变化，并注意压浆节奏。进行试注浆后，优化并最终确定注浆参数。

2、浆液配比

不同浓度的水泥浆体其特性有所不同，在不同阶段应调配不同浓度的浆液,并采用相应的压浆压力，稀泥浆(水灰比约为0.8：1)便于输送,渗透能力强，用于加固预定范围的周边地带；中等浓度泥浆体(水灰比约为0.6：1)主要加固预定范围内的核心部分，起填充、压实、挤密作用；而浓水泥浆(水灰比为0.4：1)则对后注入的水泥浆体起脱水作用。

浆液浓度控制原则为：依据压水试验情况通常先用稀泥浆、随后渐浓,最后压浓浆。在可灌的条件下,尽量多用中等浓度以上的浆液,以防浆液作无效扩散。在本工程桩施工过程中,拟采用0.5～0.6：1的浓度。

3、压浆节奏

为了使有限浆液尽可能充填并滞留在桩底有效空间范围内，在压浆过程中还需掌握压浆节奏，实行间歇压浆，间歇时间的长短需依据压水试验的结果而定，并在施注过程中依据压浆压力变化判断桩底可的灌性加以调节。间歇压浆的节奏需掌握得恰到好处，既要使压浆效果明显，又要防止因间歇停注时间过长堵塞通道而使浆液沿桩周上冒现象，在注入一定浆液后暂停一段时间，待桩周浆液凝固后，再施行压浆，可达到设计要求的压浆量。

出现下列情况之一时应该选择间歇注浆

a、注浆压力长时间低于正常值；

b、地面出现冒浆或周围桩孔串浆，

间歇时间宜为30～60min，或调低浆液水灰比

4、注浆过程中的检查

后注浆施工过程中，应经常对后注浆的各项工艺参数进行检查，发现异常应采取相应处理措施。当注浆量等主要参数达不到设计值时，应根据工程具体情况采取相应措施。

十一、终止注浆的确定

1、最终压浆压力的确定要考虑下列三个方面因素：

a、最终压浆压力要小于桩上抬的摩阻力,即压浆时不能使桩向上过大位移。

b、最终压浆压力不能破坏桩端与桩身混凝土。

c、最终压浆压力要使压浆量达到设计要求,形成扩大头,使桩端加固明显；桩底、桩侧后压浆不但使桩端阻力因土层加固而提高,还使桩侧阻力提高,这是因为桩入持力层一般有一定深度,桩底压浆使“嵌岩段”侧阻明显提高,另外,浆液沿桩壁泥皮向上渗透也使部分桩侧土得到加固。

2、当满足下列条件之一时可终止注浆

a、注浆总量和注浆压力均达到设计要求；

b、注浆总量已达到设计值得75%，且注浆压力超过设计值。

十二、压浆后期的保养龄期

所谓压浆的保养龄期即桩底压浆后多少时间后可以做静载试验或作为工程桩使用的龄期,在桩身混凝土强度达到设计要求的条件下，承载力检验应在后注浆15d后进行，通常要求压浆后保养25天左右。

后注浆施工完成后应提供的资料：水泥材质检验报告、压力表检定证书、试注浆记录、设计工艺参数、后注浆作业记录、特殊情况处理记录等。

十三、后压浆质量控制措施

1、后压浆施工质量控制

a、桩基混凝土在灌注前首先灌注碎石（嵌岩桩）；压水试验和压浆前,要认真检查高压设备及管路系统,保证设备完好，无故障。

b、严格按照设计要求,制作安装压浆管、压浆器、钢筋笼。压浆管制作时,应进行压力试验,试验压力大于5MPa，无渗漏后方能使用；压浆阀封孔后,还应进行开塞试验以确定胶带层数,试验压力应大于0.5MPa,小于2.0MPa；下压浆管时,必须保证压浆阀进入沉渣或中砂层内,下部应封死,上部管口应进行封闭,以避免杂物落入压浆管内,影响压浆效果。

c、在成桩24～36小时后，压注清水打开通道，打开即可，不可多注，7～10天后开始压浆施工。前期压浆，压力控制在1MPa左右，后逐渐增至2～5Mpa；

d、在压浆时如果发现压力较低且水泥用量较少，而孔口开始冒水泥浆，应立即停压，并压注清水，清通管路，间隔40分钟后再压，或者先封堵一根注浆管，间隔后再通过第二根注浆管压浆，直到满足终止注浆条件。

e、如果在压注过程中发生机械故障，应立即修复，避免水泥浆在管路中长时间停留而凝结阻塞管道，导致压浆失败。

2、压浆过程中的注意事项

a、后压浆施工过程中，应经常对后注浆的各项工艺参数进行检查，发现异常应采取相应处理措施。当注浆量、压力等主要参数达不到设计值时应根据工程具体情况采取相应措施。

b、钢筋笼吊入孔前应检查压浆阀包裹物，如有破损应及时修复。

c、靠钢筋笼自重和下落时的惯性，一般均可使桩底压浆管下端进入孔底20～30cm左右，可满足正常压浆所需条件。

d、钢筋笼入孔后不得悬吊，应避免反复冲撞孔底。

e、水泥浆制配时，水灰比要严格按工艺规定，不得随意更改，在压浆过程中应防止水泥浆沉淀，影响压浆效果,水泥浆搅拌时间不小于5分钟，因机械故障短时间内停机时,水泥浆停滞时间不大于60分钟。

f、压浆过程中注意安全，要求无关人员远离压浆接口处，防止压浆管爆裂伤人。拆除压浆管时，要注意高压管中带压力的浆液射出，压浆口不要正对操作人员。

g、灌注前底部灌注石子时，压浆管底端应埋入石子底部。压浆管下端封死，侧壁距底端30～50cm设注浆孔，下入之前用胶带进行包扎。

h、注浆量以实际注入数为准。

i、在钻孔灌注桩灌注后7～10天内进行后压浆。

j、选用的注浆泵和注浆高压管应满足注浆技术要求。

k、压浆时应注意观察是否有浆液上溢，一旦发现上溢返浆，即可停止。每根桩压浆达到终注条件时,应通知技术负责人,检查后方能施工下一根桩。

施工中每班应配专职质检员负责有关技术及施工工艺,并时刻检查浆液配比,压浆量,压力等是否符合要求,桩号是否准确并做好记录。当班泵工应做好各项原始记录，一桩一记录，每班一表。

m、如在施工中，遇有特殊情况，应立即向施工现场负责人汇报,以便及时

处理。

n、所有施工人员应无条件服从现场监理、甲方现场负责人指挥和监督,任何人不得擅自更改既定的压浆工艺参数和流程。

3、后压浆桩基工程质量检查和验收的要求：

a、后压浆施工完成后应提供下列资料：水泥材质检验报告、压力表检定证书、试注浆记录、设计工艺参数、后压浆作业记录、特殊情况处理记录；

b、在桩身混凝土强度达到设计要求的条件下，承载力检验应在后压浆20d后进行，浆液中掺入早强剂时可于注浆后15d进行。

4、空桩回填

基桩砼浇筑结束后，空孔部分用现场废渣回填，或用钢筋网片覆盖作为孔口安全防护措施，应注意压浆管保护，严禁破坏。

十四、结语

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，压浆参数可以先参考相似地质条件的桩基施工经验，但最终确定要依赖于我们试验桩的结果，要不断总结经验逐步完善，再加上理论的探讨，最终形成一个成熟的后压浆施工技术，必能提高单桩承载力，节约施工成本，提高生产率，发挥最大社会经济效益，所以，在具备条件的工程中积极推广后压浆施工工艺的应用，具有重要的意义和广阔的使用前景。

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