后压浆钻孔灌注桩施工工艺

一、后压浆钻孔灌注桩施工工艺（一）钻孔灌注桩后压浆施工技术简介所谓后压浆，就是在钻孔灌注桩成桩5-7天后，采用高压注浆泵通过预埋于桩底或桩侧的压浆导管（导管底部设置多孔管阀，导管向上延伸到桩顶或地面）向桩底或桩侧高压注入水泥浆液，通过浆液的劈裂、填充、压密、固结等作用，塞实桩底的松软地，达到固结底泥和挤压土层的目的；同时浆液沿桩侧向上返浆扩散，加强土层与桩体的侧摩阻力，在软土地基条件下，可改善钻孔灌注桩成桩工艺，提高单桩承载力、减少工程沉降量。钻孔灌注桩后压浆施工技术主要有桩底后压浆、桩侧后压浆、复式压浆（桩底和桩侧同时后压浆）三类。该技术有如下主要特点：（1）后压浆装置构造简单、安装方便、成本较低、可靠性高、适用于钻、冲孔灌注桩，后压浆装置中的钢导管可与超声检测结合，压浆后可取代等强度截面钢筋；（2）后压浆可于成桩后2～30天内实施，不与成桩作业交叉，不破坏混凝土保护层；（3）在优化工艺参数的条件下，可使单桩承载力提高40～120％（粗粒土优于细粒土，桩底桩侧复式压浆优于桩底单压浆）；可缩短桩长或减少桩数量,降低施工难度，加快工程进度；经过压浆，可减少群桩的总体沉降，简化上部结构设计；（4）经后压浆的桩基，沉降减少30％左右；（5）对注浆量和注浆压力进行双向控制，施工质量易于保证；（6）噪音小，速度快，效益高。其主要作用机理如下：（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。（二）后压浆提高单桩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。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。（三）后压浆钻孔灌注桩施工工艺流程后压浆钻孔灌注桩施工的重点内容包括：测量定位放线→护筒埋设→钻机定位→成孔（泥浆拌制）→一次清孔及检测验收→钢筋笼制作与浆管套丝→浆管与钢筋笼绑扎→钢筋笼入孔喷浆阀安装→二次清孔→混凝土灌注→成桩质量检查→桩机移位→打下一棵桩→压浆施工。（四）钻孔灌注桩（后压浆桩）施工方法1、定位放线：首先进行场地的平整硬化，在不受桩基施工影响处设置桩基轴线的定位点和水准点，确定桩位。成孔前，会同有关部门进行复核测量基线、水准基点及桩位，确保准确无误。根据提供的规划红线与边轴关系定出施工桩位基准轴线，会同监理组织验收，并做好基准点的保护措施，直至竣工验收。根据桩位控制轴线的基准点，按设计图所示尺寸逐一放桩位，桩位之间尺寸仔细复核以防出错。定好桩位后，先在桩位控制圆外侧弹出桩位十字线以便控制桩位。测量放样的仪器设备必须经过检验合格后方能使用。2、埋设护筒：为防止钻进施工中护筒外圈返浆造成塌孔和护筒脱落，护筒要埋入自然地面以下1.0m（粘性土）或1.5m（砂土），高出自然地面200m。护孔内径比设计桩径大100mm，其中心与桩位中心线偏差不得大于20mm，护筒其垂直度偏差小于1/150。钻孔开始前埋设护筒，以保证钻机沿桩位垂直方向顺利工作，同时保护孔口和提高桩孔内的泥浆水头,施工期间护桶内的泥浆面高出地下水位1.5m以上。护筒用8mm厚的钢板制作，角钢加固，护筒内径比桩身设计直径大100mm。护筒埋设牢固密实，在护筒与坑壁之间用粘土分层夯实，以防漏水。护筒设二个溢浆孔，便于泥浆溢出流回泥浆池，进行回收和循环。3、钻机就位：钻机就位后，底座必须用水平尺打好水平，达到平整、稳固，以确保钻进中不发生倾斜和移动；转盘中心与桩位中心的允许偏差小于20mm，转盘在四个方向上的水平度误差小于1/300，施工过程中用精密水准仪测量控制水平误差。4、成孔施工：钻机钻进开孔时，为防止桩径超径，轻压慢转，达到护筒底下4m时再加速；在易缩颈的粘土层中钻进时，要配合复钻；粉砂中钻进，中压慢转，并加大泵量，在有倾斜状的软硬土层交接处，吊住钻杆，严格控制进尺速度，防止桩孔倾斜。在发生斜孔、弯孔、缩孔和塌孔或沿护筒周围冒浆以及地面沉陷等情况时，立即停止钻进，针对不同情况采取相应措施后方可继续施工。由于本工程量比较大，施工现场选择合适位置布置大容量的泥浆池，每个基坑内开挖一至二个泥浆池，可直接挖沟将池相连，再辅以泥浆除砂旋流系统，对泥浆进行净化处理。钻进过程中泥浆经旋流器、沉淀池进行泥浆净化后流回孔内，以降低泥浆的含砂量，确保钻孔内泥浆性能满足施工质量要求。5、第一次清孔：孔底沉渣厚度是灌注桩重要控制指标，孔底沉渣有三方面危害：增加桩的沉降量，降低桩端承载力；沉渣被卷入砼后，使桩身砼强度降低；灌注砼时沉渣上升，钢筋笼所受压力较大，易将钢筋笼拱起。因此清孔后的沉渣厚度必须严格控制在规范容许的范围以内。泵吸反循环清孔可利用成孔的泵吸反循环系统直接进行。清孔时将钻头提离孔底500～800mm，输入泥浆进行泵吸反循环清孔至符合要求。清孔时送入孔内的泥浆不得少于砂石泵的排量，保证循环过程中补浆充足。清孔时泵吸量合理控制，避免过大吸垮孔壁。如泥浆中含有较大颗粒的砂石，采用反循环清孔，泵吸反循环工艺,气举反循环清孔可将30mm左右的石块排出，直至孔内沉渣厚度和泥浆比重符合要求。清孔后，将钻具提出孔外，测量孔深、孔底沉渣、孔径及孔斜，做好详细记录。6、钢筋笼及注浆管丝扣施工：钢筋笼制作按设计和规范要求进行，主筋必须平直，规格、数量、尺寸、位置必须准确，箍筋间距要均匀，焊接、搭接长度、搭接位置符合规范要求，钢筋笼制作尺寸允许偏差：主筋间距±10mm,箍筋间距±20mm，钢筋笼直径±10mm，钢筋笼长度±100mm，钢筋笼保护层厚度±10mm。（1）钢筋笼制作：钢筋笼制作前，对所采用的钢筋进行外观检查，钢筋表面必须洁净，无损伤、油渍、漆污和铁锈等，带有颗粒状或片状老锈的钢筋严禁使用。钢筋加工前，先行调直，使钢筋无局部曲折。螺旋箍筋与主筋的连接采用直接点焊固定。成型钢筋笼平卧堆放，且不得超过二层。现场使用钢筋必须具有质保书和试验报告，并经现场抽样检测后使用。钢筋笼制作分两节加工，节内钢筋连接采用机械连接，孔口的钢筋连接采用绑条焊；主筋的搭接以50%错开，单面焊接长度大于或等于10d+20mm。下节笼上端露出操作平台高度1m左右，主筋焊接部位的污垢予以清除。上下节笼各主筋位置对正，且上下笼均处于垂直状态进行焊接，焊接时两边对称施焊，并敲去焊渣；焊接完毕后，补足焊接部位的箍筋。钢筋笼施工时一并把吊筋焊接完成。钢筋笼制作完毕，由质检员检查验收，并填写钢筋笼隐蔽检查验收记录。（2）注浆管加工丝扣：管材与套丝机保持水平以确保丝扣质量。加工出来的丝扣用管箍检验，发现半扣或死扣切掉重新套扣。严禁超长加工丝扣的长度。（3）注浆管与钢筋笼绑扎：桩端注浆管采用D25焊管，管与管之间可采用管箍或套管连接，套管可采用D30焊管，长度150mm。施焊时套管两端不存在漏焊、砂眼及不饱满现象。注浆管可采用12号铅丝十字型绑扎或点焊于钢筋笼加筋箍内。注浆管长度高于现地表200mm，并保证注浆阀进入孔底200—300mm。当采用两节笼时，做好两笼的注浆管连接。孔内钢筋笼设计长度不能达到孔底或桩顶，需上下沿长两根主筋及箍圈与注浆管点焊固结。钢筋笼入孔后，应及时拧紧注浆导管上端的丝堵，并做好注浆管的标识。（4）喷浆阀的安装：钢筋笼在搬运过程，应注意保护好注浆导管的丝口，当钢筋笼悬吊在孔口上方时，方可安装喷浆阀。喷浆阀安装前：发现丝扣或外封皮破损，及时更换新的。严禁超前安装喷浆阀。（5）钢筋笼安装：起吊时采用汽车吊起吊，钢筋笼运转过程中，防止高起猛落，吊放钢筋笼入孔时，注意勿碰孔壁，防止坍壁和将泥土杂物带入孔内。先将下段挂在孔内，吊高第二段进行焊接，逐段焊接逐段放下，吊入后校正位置垂直，勿使相互扭转和变形，各节焊接连接以前，须使上下节笼各主筋位置相对校正，且上下笼保持垂直状态，焊接时两边对称施焊。为保证钢筋笼的安放深度符合设计标高，安放前由施工员测定具体标高尺寸。为防止灌注混凝土时钢筋笼移位及上浮现象发生，钢筋笼下到设计位置后必须固定好，笼顶、底标高偏差在±50mm之间。钢筋笼吊放时，确保钻孔和钢筋笼的同心度。钢筋笼在起吊、运输和安装中采取措施防止变形。钢筋笼孔口焊接时，对准桩孔中心缓慢下放，防止钢筋笼左右摇晃，以防止碰撞孔壁。钢筋笼入孔后在孔口将其固定，以确保钢筋笼的保护层厚度。钢筋笼入孔时，先在护筒上作标记，保持主筋在孔内的正确位置，钢筋笼下吊时以此为基准，严格按施工图纸施工。钢筋笼入孔遇阻时，不得强行下入，分析、查明原因并采取相应的措施进行处理。导管安装及二次清孔：根据桩径、桩长和灌注量合理选择导管、起吊运输等机具设备的规格型号，导管直径依据所灌注桩钢筋笼直径确定，保证钢筋笼直径大于导管接头外径100mm以上。导管吊入孔时，将橡胶圈或胶皮垫安放周整、严密，确保密封良好。导管在桩孔内的位置保持居中，防止跑管，撞坏钢筋笼并损坏导管。导管底部距孔底（孔底沉渣面）高度，以能放出隔水塞及首批砼为度，一般为300～500mm，以便隔水栓顺利排出，隔水栓采用球胆。导管全部入孔后，计算导管柱总长和导管底部位置。当钢筋笼安装完毕后，尽快安放导管，进行第二次清孔。吊放导管时，位置居中，轴线顺直，稳步沉放，防止卡挂钢筋笼和碰撞孔壁。7、二次清孔：第二次清孔利用灌注混凝土的导管输入泥浆循环清孔，工程桩沉渣厚度不得大于100mm，清孔时间一般控制在20分钟左右。二次清孔结束后，由施工员进行孔底沉渣的测试，在满足沉渣厚度控制指标后，会同建设单位、监理单位进行验收，合格后及时签证进行混凝土灌注。8、混凝土的供应与灌注本工程采用商品混凝土，按设计要求订购混凝土。混凝土运输到现场后必须进行坍落度检测。依据孔深、孔径确定初灌量，初灌量不小于规范要求。