灌注桩后注浆技术与质量控制

2020/4/161灌注桩后注浆技术与质量控制2015年4月一、后注浆技术1、灌注桩后注浆灌注桩后注浆技术是指灌注桩成桩后一定时间，通过预设在桩身内的注浆导管及与之相连的桩端、桩侧注浆阀注入水泥浆，使桩端桩侧土体（包括沉渣和泥皮）得到加固，从而提高单桩承载力，减少沉降量的一种科学、先进的技术方法。根据地层性质、桩长、承载力增幅和桩的使用功能（抗压、抗拔）等因素，灌注桩后注浆可采用桩底注浆、桩侧注浆、桩侧桩底复式注浆。该技术适用于泥浆护壁钻、挖孔灌注桩及干作业钻、挖孔灌注桩。2、为什么灌注桩要后注浆？单一工艺的钻孔灌注桩，由于成孔工艺的固有缺陷，容易导致桩底沉渣和桩周泥膜等隐患。钻孔灌注桩的后注浆技术是成桩时在桩底或桩侧预置注浆管路和注浆装置，待桩身达到一定强度后，通过注浆管路，利用高压注浆泵压注以水泥为主剂的浆液，对孔底沉渣和桩侧泥皮进行固化，从而消除传统灌注桩施工工艺固有缺陷，达到提高桩的承载力、减少沉降。在优化工艺参数的条件下，可使单桩承载力提高40%—120%，粗粒土增幅高于细粒土，软土增幅最小，桩侧桩底复式注浆高于桩底注浆；桩基沉降减少30%左右。f3、为什么灌注桩后注浆能提高单桩承载力降低沉量？（承载力的增强机理）（1）高压注入的水泥浆液在桩周土中渗透至一定程度后，剩余浆液沿桩周孔壁上返，从而弥补、填充成桩中留下的缺陷，以提高桩身质量。（2）后压浆液可改善和根除循环介质（泥浆）形成的桩与桩周土间的泥皮和孔底沉渣，密实周围土体，恢复被扰动和软化的松散土体强度和内聚力，这是后压浆技术提高钻孔灌注桩效能的最主要机理。因后压浆液可使浆液填充土颗粒间孔隙，从而改变桩间土的孔隙度和饱满度，增强土的物理性能，且浆液的渗入可使土颗粒间的胶结力明显增强，加强了土体的颗粒骨架，使土体具备更坚实的结构。并且桩端可形成一定的扩大头，改善桩的工作状态提高灌注桩的承载力，降低沉降量。（3）后压浆技术除可提高灌注桩的承载力、降低工程沉降量以外，在普通钻孔灌注桩试桩结果达不到要求时，后压浆可作为一项行之有效的补救措施，即可在成桩侧打入压浆管进行压浆，以提高单桩承载力。当钻孔灌注桩出现断桩时，通过后压浆，水泥浆液可渗入断桩裂隙内而封闭裂隙，保证桩的受力筋不受地下水的腐蚀而提高桩的使用寿命。详细分析：（1）、后压浆提高桩端承载力的机理分析普通灌注桩一般采用二次清孔工艺，由于施工时采用泥浆作为冲洗介质，同时在灌注混凝土与二次清孔之间肯定有时间间隔，故或多或少存在孔底沉渣。孔底沉渣是影响灌注桩尤其是桩端承载力的重要因素之一。在首灌混凝土时，由于导管长而细，落差大，首灌混凝土因离析在桩底处产生“虚尖”，桩端混凝土强度低，也影响桩端承载力。因此，在桩端高压注浆时，浆液渗透到疏松桩端“虚尖”及沉渣中，结合形成强度高的混凝土，随着注浆量的增加，水泥浆液不断向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”扩大端，增加了桩端的承压面积，相当于对钻孔桩进行扩底。当“梨形体”不断增大时，渗透能力受到周围致密土层的限制，使压力不断升高，对桩端土层进行挤压、密实、充填、固结，提高了桩端土体承载力，从而提高了桩端承载力。（2）、桩侧压浆提高单桩承载力机理分析由于钻孔灌注桩大多在疏松土层中钻进，孔壁完整性差，同时泥浆护壁过程中，泥浆颗粒吸附于孔壁形成泥皮，阻碍桩身混凝土与桩周土间粘聚力的发挥，相当于在桩侧涂抹一层润滑剂，大大降低了桩侧摩阻力的发挥。对于水敏性地层，因长期浸泡而松软，也降低了桩周土体的摩阻力。其次，桩身混凝土固结后也会发生体积收缩，使桩身混凝土与孔壁间产生间隙，减小桩周摩阻力，降低单桩承载力。当水泥浆沿桩壁向上及向下渗透时，渗透长度不断增加，桩侧压浆可以破坏泥皮，充填桩侧混凝土与周围土体间隙，提高粘结力；当浆液体压力大于桩周土体孔隙水压力时，浆液则横向向桩周土体中渗透，一方面可以挤压密实由成孔时受泥浆浸泡而松软的桩壁上，提高了桩侧土体强度，改善土的物理力学性能；另一方面浆液渗透到桩侧土体中与桩侧土体相结合，相当增加了桩径，从而提高了单桩承载力。（3）、侧阻、端阻的增强特征●桩端注浆不仅增强端阻，而且使桩底以上10~20m侧阻增强；●桩侧注浆不仅增强侧阻，而且起封堵作用，提高桩底注浆效果；4、怎么注浆？（施工要点）(1)、选施工工艺。目前后注浆有以下几种工艺：在孔底设置注浆室。采用该工艺时钢筋笼需下到桩底。此种工艺比较复杂，成本也较高，国内很少采用。灌注桩成孔后，在孔内设置注浆管，注浆管的下端设出浆口，并用胶带、塑料膜或橡胶膜包住；并且出浆口的位置要高出孔底30—50cm；灌注混凝土之前，先向孔底到入碎石或块石，使出浆口埋入碎石或块石内，然后再灌筑混凝土。此种工艺主要用于桩底加固，在国内已有过多次实验或使用。不过要注意此工艺容易发生出浆口堵塞而导致注浆失败。将注浆管固定在钢筋笼上（钢管或黑铁管），出浆口采用单向截流阀并压入桩底土中30—50cm。此工艺由于采用单向截流阀作出浆口，进行桩身混凝土浇筑时浆液不会灌入阀内，注浆是浆液也不会回流，注浆成功率达97%以上，且压力相对稳定，注浆效果显著。因此，一般应采取此种工艺。（2）工艺要点注浆管制作。注浆管一般应采用钢管。其结构分为三部分：端部花管、中部直管及上部带丝扣的接头。花管段侧壁一般按梅花形设置出浆水孔，孔径通常为6—7mm。直径可采用Φ25mm或Φ30mm。对于超长桩，考虑到管内摩阻力对压力的影响，可考虑采用Φ３０mm或Φ３８mm的钢管。同时，花管段一定要用胶带、塑料膜或橡胶膜等包裹好，用铁丝等缠绕扎紧，防止渗漏。注浆管安装下放。安装注浆管时必须保证注浆管之间的对接，确保焊缝饱满、连续、密封良好；必须在花管全长范围内用胶带、塑料膜或橡胶膜等缠绕紧密，再用胶皮铁丝包裹扎牢，以保证密封良好。端部花管、注浆管连接完成后，每节或每段均应当具有一定压力的自来水灌水检验其是否密封，如存在渗水应及时返工整改，以防止岩土体、地下水及灌筑料入管内堵塞管路。同时，注浆管安装时还必须保证花管端部与钢筋笼（设计必须是下至孔底）底端齐平，有效桩长为30.5m的桩侧注浆管在桩顶标高以下18m处安装两套注浆阀，有效桩长45m的在桩顶标高以下30m处安装，而后管内注满水同钢筋笼一起放入孔内。压水试验。压水试验是注浆工艺中的一个环节，它的作用是预压及疏通注浆通道，以检查注浆管的可灌性与联能性，为注浆做好准备工作。成桩后2—7天用高压水压通注浆通道，压水量一般控制在0.2—0.6m3，压水时间3—5分钟，压水压力0.5—1.0Mpa。注浆施工。注浆工艺中的最后环节，注浆过程要着重控制好注浆压力、浆液水灰比、注浆水泥量这三个指标。注浆压力并不是一个固定的指标，操作者应根据压水试验结果，结合土的类别、土的饱和度、地层岩土性状、桩的长度等因素适当调整，并通过现场试注浆最终确定。通常以压水压力作为注浆的起始压力，注浆终压应力为初压的２—３倍。注浆水灰比控制原则是一般先用稀浆，再用中等浓度浆液，最后注浓浆。水灰比控制：地下水位以下（０.４５—０.７）：１；地下水位以上（０.７—０.９）：１为宜。注浆时应根据桩端持力层的岩土性状和沉渣量等因素，事先计算所需注浆量。注浆结束的标准是注浆压力达到终压，此时吸浆量逐步变小并稳定在５—１５分钟，完成设计的注入浆液体积，终压稳定条件下达到大于设计要求的浆液注入量。当满足下列条件之一时可终止注浆：1）注浆总量和注浆压力均达到设计要求；2）注浆总量已达到设计值的80%，且注浆压力超过设计值。当出现下列情况之一时应改为间歇注浆，间歇时间宜为30—60分钟，或调低浆液水灰比：1）注浆压力长时间低于正常值；2）地面出现冒浆或周围桩孔串浆。二、后注浆要求1、后注浆装置应符合下列要求：1）后注浆导管应采用钢管，且应与钢筋笼加劲筋焊接或绑扎固定，桩身内注浆导管强度应与承载力纵向钢筋强度相等。2）桩底后注浆导管及注浆阀数量宜根据桩径大小设置，对于d≤600mm的桩，可设置1根；对于600mm＜d≤1000mm的桩，宜沿钢筋笼圆周对称设置2根；对于1000mm＜d≤2000mm的桩，宜对称设置3—4根。3）对于桩长超过15m且承载力增幅要求较高者，宜采用桩底、桩侧复式注浆。桩侧后注浆管阀设置数量，应综合地层情况、桩长、承载力增幅要求等因素确定，可在离桩底5—15m以上每隔6-12m于粗粒土层下部设置一道，但对于干作业成孔灌注桩宜设于粗粒土层中上部。4）对于非通长配筋的桩，下部应有不少于2根与注浆管等长的主筋组成的钢筋笼通底；5）下笼受阻时不得撞笼、墩笼和扭笼。2、后注浆管阀应具备以下功能：1）管阀应能承受1Mpa以上的静水压力；管阀的外部保护层，应能抵抗砂石硬质物的乱撞而不致使管阀受损；2）管阀应具备逆止功能。3、浆液配比、终止注浆压力、流量、注浆量等参数设计应满足以下要求：1）浆液的水灰比应根据土的饱和度、渗透性确定，对于饱合土宜采用0.5—0.7；对于非饱和土宜采用0.7—0.9；而对于松散碎石土、砂砾土宜采用0.5—0.6；对于低水灰比浆液宜掺入减水剂，当地下水处于流动状态时，宜掺入速凝剂；2）桩底注浆终止工作压力应根据土层性质、注浆点深度确定，对于风化岩、非饱和粘性土、粉土，宜为5—10Mpa；对于饱和土层宜为1.5—6Mpa；软土取低值，一般不超过2Mpa，密实粘性土取高；桩侧注浆终止压力宜为桩底注浆终止压力的1/2；3）注浆流量不宜超过75L/min；单桩注浆量的设计应考虑桩的直径、长度、桩底和桩侧土层的性质、单桩承载力增幅、是否复合注浆等因素确定。施工时应尽量满足设计要求。4）后注浆作业开始前，宜进行试注浆，优化并最终确定注浆参数。4、后注浆作业起始时间、顺序和速率应遵守以下规定：1）注浆作业宜在成桩2天后开始。注浆作业离成孔作业点的距离不宜小于8—10m；2）对于饱和土中的复式注浆顺序宜先桩侧，后桩底；对于非饱和土宜先桩底，后桩侧；多断面桩侧注浆宜先上后下；桩侧、桩底注浆的间隔时间不宜小于2小时；3）桩底注浆宜对同一根桩的各注浆导管依次实施等量注浆；4）对于桩群注浆宜先外围，后内部。5、控制注浆。在正式开始注浆施工前，必须要求施工单位进行试注浆，并将试注浆记录和最终经试验确定的设计工艺参数提交。在正式施工前首先检查水泥，核实水泥浆的水灰比，掺外加剂的检查外加剂的掺量。检查高压注浆泵的压力表、阀门、管线完好状况。注浆开始记录注浆压力。注浆一般以注入水泥量为主控因素，现场人员要记录每次水泥的用量。保证水泥的注入量达到要求。如果注浆量等主要参数达不到设计要求，必须根据工程具体情况采取相应措施。6、后注浆桩基工程质量检查和验收。后注浆施工完成后应要求施工单位提交以下资料：后注浆作业记录和特殊情况处理记录。承载力检验应在注浆20天以后进行，但当浆液中掺入早强剂时可以适当提前，灌注桩经后注浆处理后的单桩极限承载力，通过静载试验确定。A、怎么判断注浆管已经开塞（打通）？开塞时采用逐步升压法，当压力骤降，水流量突增时表明通道已经开通。B、压力骤降，水流量突增是不是注浆阀一定打开？不一定，有可能是负空段注浆管没有焊接好，注浆管打穿，从管壁泄压和泄水。当压力骤降，水流量突增且桩孔内短时间内没有大量气体及水柱涌出，这时才表明已经开塞。C、如何避免开塞失败？保证注浆管焊接质量，特别是负空段尽量减少接头，用一根长管子代替；控制好开塞时间。封堵D、开塞失败怎么办？对未打通的注浆管做好标记，注浆时通过另一根及相邻桩的相邻注浆管补足相应的注浆量。E、未什么要控制水灰比？（0.6-0.8）水灰比过大容易造成浆液流失，降低后注浆的有效性;水灰比过小会增加注浆阻力，降低可注性。应根据土层类别、土的密实性、土是否饱和来确定。F、为啥饱和土体要先注桩侧后桩端，非饱和土体要先注桩端后桩侧？（我们的为饱和土体）G、为什么注浆要“抵挡慢压、先稀后浓”？低档慢压能有效防止压力突然增大，无法压浆；也能防止浆液顺着桩身上窜或从其他地方冒出，使桩端或桩围土体被水泥浆逐步填充，随着压浆量的增加，压力自然形成逐渐增大。F、注浆什么时候可以终止？注