钻孔灌注桩孔底注浆施工技术和质量控制要点

随着基础设施建设的快速发展, 钻孔灌注桩以其施工方便, 设备简单, 扰动挤压小, 承载力高和适应性强等优点而广泛用于桥梁、通道基础工程中;但它也有一些不足之处:如遇桩端持力层地质条件差, 岩石风化破碎, 裂隙发肓, 含水丰富, 加之清孔过程中桩底沉渣清理不干净, 都会大大降低桩端承载力;同时护壁泥浆质量控制不当, 也会影响桩体侧向摩擦力的进一步发挥, 导致桩端承载力减弱。为提高桩底承载力, 减少桩的沉降量, 设计采用桩端后注浆加固技术, 可以消除上述缺陷。

本人从事交通工程监理以来, 曾在连徐高速桐山大桥和漳龙高速四标段三号通道桩基工程中接触过孔底注浆, 由于注浆现场监理旁站到位, 注浆参数调整及时合理, 跑浆间隔复注到位, 注入水泥量记录真实, 故此, 两次注浆效果都很好。

鉴于注浆施工隐蔽性强, 质量要求高, 检测手段难, 施工监理难度大等特点。笔者想借此平台, 结合漳龙高速四标段三号通道桩基注浆施工监理的具体实践, 与各位同仁在此探讨.

1 工程概况

漳龙高速四标段三号通道长75.6m长、净高3.8m、净宽6m、设计为钻孔灌注桩基础, 直径为￠1000, 共有46根桩, 以6-3层圆卵石风化破碎作为桩端持力层, 要求各类桩进入持力层不小于3m, 设计要求孔底桩端后注浆提高桩基设计承载力量30%。

2 注浆机理

通过对桩端风化破碎的砂砾石持力层压浆, 水泥浆液的挤压、辟裂、扩散和渗透作用, 形成桩端扩大头, 增大桩端承载面积;充填裂隙固结碎石, 挤走承压水, 提高桩端持力层的整体性和岩石强度, 从而提高桩端承载力与此同时, 水泥浆液上翻, 挤走置换桩底的沉渣, 挤密固结沉渣, 消除或改善桩底沉渣对桩端承载力的不良影响;改善桩土和砂砾石层之间的边界条件, 增加桩周的摩擦力, 改变桩间土层的物理力学性能, 以达到提高桩端承载力的目的。

3 施工技术

3.1 注浆机具

施工现场多采用B-160型住复式高压注浆泵, 直径￠60的高压胶管进行单桩注浆。

3.2 注浆顺序

从通道两侧向中间跳孔单孔注浆。

3.3 注浆工艺

注浆准备—找孔接阀—压水清孔—制浆—注浆—终孔

3.4 注浆参数

该工程注浆设计参数为:采用纯水泥浆液配比浓度1∶0.5~1∶1;注浆压力为2MPa~6M Pa;注浆速度为50L/min~80L/min;单孔注浆时间为10min~30min, 单孔注入水泥量为15 T。

3.5 注浆方法

(1) 注浆管的制作与安装:本次注浆管采用2根内径为25mm, 壁厚为2mm的焊接管, 绑扎在钢筋笼内测, 和钢筋笼一起下放到孔底。注浆管端部加工一段落长为40cm的尖型喷头, 其底部用防水胶布封死, 侧部钻两排直径￠6的注浆孔, 梅花形布置, 且用防水胶带包裹严实, 避免水泥浆进入管内而堵塞。注浆管底部超出钢筋笼20cm, 顶部宜高出地面。管间采用套管密封连接, 每隔1m要与钢筋笼绑扎固定, 保证其竖直度, 且不得碰撞。

(2) 注浆管的开塞:成桩后应及时清孔, 冲洗沉渣, 并在24h内用清水对注浆管进行开塞, 开通注浆管路。开塞时, 压力由小渐渐加大, 当压力突然变小, 说明已开通, 便停止注水, 开塞结束, 将顶管密封好。

(3) 注浆准备: (1) 压水试验:正式注浆前先注入一定量的清水。通过压水试验, 可以进一步了解持力层的可注性, 验证注浆设计参数的合理性, 及时调整注浆压力和浆液浓度。同时, 还能润滑注浆管路和岩石裂隙通道, 冲走孔内残渣, 进一步检查管路的密封性。 (2) 制浆:采用纯水泥浆注浆。水灰比由1∶0.5~1∶1不等。425#普通硅酸盐水泥加入一定的减水剂、膨胀剂和水在桶中充分搅拌, 然后过滤入池。

(4) 注浆施工:成桩15天后, 桩体砼强度达到设计强度70%时, 开始孔底注浆。初始注浆时, 宜选用稀浆, 浓度宜为1:0.5。注入过程中, 注浆压力一般来说都是由小渐渐增大, 在增大的过程中, 浆液浓度也应该渐渐加大;30分钟后, 压力会更大, 当发现压力突然增大, 接近注浆终压时, 应首次停止注浆。为保证足够的注浆量, 增大浆液的扩散半径, 提高浆液固结效果, 注浆施工中大都采用浓浆多次间隔复注。特别是遇到桩孔周边跑浆严重时, 采用浓浆进行多次间隔复注就更加有效。

(5) 静载试验:该工程由福州市勘测设计研究院对3根工程桩进行了堆载试验, 试验结果均满足设计承载力和沉降量要求, 设计承载力提高了30%, 桩底残余平均沉降量为3mm。

4 质量控制要点

(1) 注浆前要求施工方根据注浆设计要求编制注浆施工专项方案, 上报监理组审批。 (2) 专业分包要上报单位、人员资质和设备资料老化的注浆机不得进场使用。 (3) 注浆用的水泥钢管材料和外加剂必须按规定进行现场取样送检, 不合格不准使用。 (4) 成桩后24小时内要按规定进行开塞, 如果开塞压力过大, 要多压几分钟, 检查管路的密封性, 确保开通率, 并留有各孔开塞记录。 (5) 注浆管在加工过程中, 现场监理要随时检查其加工质量;下放钢筋笼前监理要检查其安装连接和固定质量。 (6) 注浆前要按规定进行了压水试验, 并根据压水情况用时调整注浆参数, 合理的注浆参数是实现注浆目的的前提。 (7) 注浆时监理要做到全过程旁站, 对单桩注入的水泥量要全过程如实记录。这一项工作至关重要, 因为施工单位是以注入的水泥总量进行结算的, 注浆过程中, 往往是周边注的多, 中间注的少;开始注的快, 后来注的慢, 各孔注入的水泥量不等。这就要求我们现场监理要以向业主负责的态度, 认真做好注浆施工旁站原始记录, 准确地填写每根桩的注浆资料, 为整体注浆效果分析提供准确的数据。 (8) 合理的注浆工艺是实现注浆目的的保证。所以, 监理一定要求注浆操作人员要持证上岗, 并按照升级法始注稀浆, 后注浓浆, 多次复注的工艺流程进行注浆。 (9) 在桩位较密区注浆易出现临孔周边冒浆现象, 这时应该跳孔间隙注浆, 通过间隔多次复注保证单桩注浆量。 (10) 当单孔注浆量不足时, 应用高压水重新清洗润滑管路再注浆, 如果还是注不进去, 要考虑其边桩多注, 以确保整体注浆率。 (11) 异常情况的处理:注浆过程中, 当压力骤然下降时, 宜采用浓浆间隔复注的方法处理;当压力骤然上升, 吸浆量很小且维持一段时间不变时, 要检查注浆管路堵塞和桩端开塞情况。 (12) 单孔注浆结束标准一定要考虑终压下的吸浆速度。一般情况下, 当终压下吸浆速度为10L/min且维持15分钟不变时, 应该结束注浆。

实践证明:桩端后压密注浆加固技术是提高桩端承载力, 减小单桩沉降量的最有效方法, 合理的注浆参数设计与调整是实现注浆的前提;合理的注浆工艺和先进的注浆设备和技术是实现注浆目的的保证。现场监理是注浆全过程的见证者和主要质量控制者, 实现整体注浆目的, 加强现场监理质量责任心和严格注浆过程质量控制也至关重要!

摘要：通过漳龙高速四标段三号通道钻孔灌注桩孔底注浆施工监理实践, 探讨孔底注浆施工机理, 施工技术和质量控制要点。

关键词：钻孔桩,孔底注浆,施工机理,施工技术,质量控制