钻孔灌注桩桩底后压浆技术在桥梁拼宽工程中的应用

摘 要：本文结合津滨高速公路改扩建工程主要介绍了钻孔灌注桩桩底后压浆技术的机理、施工工艺。同时提出在浆液中掺加适量的减水剂，增加浆液流动性，在进行桩底后压浆时，有利于浆液沿桩侧壁上返，起到桩底和桩侧压浆的双重效果，从而提高桩的承载力，减少桩基的沉降量。

关键词：钻孔灌注桩桩；后压浆；桥梁拼宽；差异沉降；

引言

高速公路改扩建桥梁工程中，由于新旧桥基础的差异沉降，拼宽后桥梁很容易在上部结构连接处开裂，使桥面产生纵向裂缝等缺陷。津滨高速公路改扩建工程中，采用桩底后压浆技术来控制新旧桥基础差异沉降，减少由此带来的病害。

1 工程概况

桩底后压浆的钻孔灌注桩桩径为100㎝，桩长42m，混凝土强度等级C30，桩身混凝土养护至少7天后进行后压浆工作。每根桩的压浆量设计值为3.5m³，实际注浆量根据现场情况最后确定。本工程场地的土层地质划分如表1所示。

表1 地层岩性特征一览表

2 后压浆加固机理简介

灌注桩成孔过程中，对桩周围土有扰动，在清孔过程中，孔底都会留有或多或少的沉渣，泥浆软化作用，会降低桩土体的强度。钻孔灌注桩孔壁的泥皮阻碍了桩身与桩周围图的结合，降低了摩擦系数，灌注桩与桩周围土体的空隙降低了桩侧摩阻力。钻孔灌注桩后压浆技术是通过预埋的压浆管，将水泥浆液通过压浆管由压力作用压入桩底，使得原本松散的沉渣、碎石、土粒和裂隙胶结成一个高强度的结合体。水泥浆液在压力作用下由桩端向四周扩散，相当于增加了端部的直径，向下扩散相当于增加了桩长。浆液在压力作用下，从桩端沿桩身和土层的结合层上返。通过渗透、充填、劈裂，挤密和胶结作用，对桩周泥土置换和空隙填充，消除泥皮，在桩周围形成脉状结合体，使桩侧摩阻力大幅提高，同时浆液横向渗透到桩侧土层中也起到了加大桩径的作用，从而改善持力层受力状态和荷载传递性能^[1][2]。

3 后压浆施工工艺

3.1后压浆施工设备及材料

（1）主要设备包括：注浆泵（HBW150）、搅拌机(WPX100)、压力表、流量计、储浆桶、压浆管等。桩底压力注浆对泵的要求是排浆量要小，而压力要高、要稳。泵的额定压力大于要求的最大注浆压力的1.5倍，所选泵的额定压力为6MPa，泵的额定流量为30~100L/min。在注浆泵上配备有压力表和流量计，压力表的量程为10 MPa。

（2）浆液参数：

1）浆液由水、水泥、膨润土、减水剂等组成，水泥采用普通硅酸盐水泥，强度等级42.5

2）重度：17~18KN/m³

3）水灰比：0. 5~0.6

4）膨润土：5%，减水剂：1%

5）初凝：3~5小时，流动性好，泌水小。

6）强度：7d抗压强度不小于10Mpa

浆液中加入减水剂可以增加水泥浆流动性，有利于水泥浆沿桩侧壁上返，这样桩底后压浆可以同时起到桩底和桩侧同时压浆的效果，有利于提高桩的承载力和减少桩基础沉降。

3.2压浆管的布置

每根灌注桩预埋3根φ60×4㎜声测管，做完超声波检测后声测管作为压浆管使用，压浆管布置原则为保证压浆的均匀性和便于安装和保护，根据上述原则，压浆管均沿钢筋笼布置，并绑扎在钢筋笼内侧。其布置如图1所示。

图1压浆管与钢筋笼关系示意图

采用丝扣连接方式连接压浆钢管，因为压浆钢管壁比较薄，如果采用焊接方法连接压浆钢管，管壁很容易被电焊焊穿浇注混凝土时将会被水泥砂浆堵塞。

成孔后清孔、下钢筋笼。在钢筋笼吊装安放的过程中，要注意对压浆管的保护，钢筋笼不得扭曲，以免造成压浆管在丝扣连接处松动。

3.3压浆器的制作：

直管端部压浆器的制作。由φ60×4 ㎜钢管制成，一端封闭，一端与桩身压浆管相连。沿环向均匀钻4个φ10㎜的孔，共4排，间距100㎜。其构成由三层组成：第一层为能盖住孔眼的图钉；第二层为比钢管外径小3~5㎜的橡胶管；第三层为密封胶带。如图2所示。

图2 压浆器示意图

3.4施工工艺流程

钻孔灌注桩桩底后压浆施工工艺流程如图3所示。

第一阶段：疏通管道。混凝土灌注24~48小时后，用压力水从压浆管中压入，一般在2~5MP时橡胶管裂开。当压入水的压力突然下降，表明套管已裂开并释放压力。此时减小

图3 压浆循环图

进水压力，以防止高压回流夹带杂质堵塞压浆孔。当管内仍存在压力水时，不能打开闸阀，以防止水射出伤人。如果压力达到10MPa以上，仍然打不开压浆喷头，说明喷头部位已经损坏，不要强行增加压力，只可在另一根管中补足压浆数量。

第二阶段：压浆。当钻孔灌注桩的水下混凝土龄期达到7d后，桩身超声波检测完成后，开始对每根管道进行注浆。按每次的注浆量通过压浆管依次压注，进浆口压入混合水泥浆，完成一次压浆后，应均匀减压，防止压力浆倒流堵塞注浆孔。凡达到以下二者中任一标准时，则表示本桩压浆可全部结束，

（1）总压浆量达到设计值的80%，且压浆压力达到设计压浆压力150%，维持5min以上。

（2）总压浆量达到设计值的80%，且桩顶或地面出现明显的上抬（＞1㎜）。

终止压浆总的控制原则是以压浆量为主，压力控制为辅。若水泥浆液是在其他桩或地面冒出，说明桩底已经饱和，可以停止压浆；若从本桩侧壁冒浆，压浆量也满足或接近了设计要求，可以停止压浆，如图4~5所示；若从本桩侧壁冒浆且压浆量很少，可将该压浆管用清水或用压力水冲洗干净，等到第2天原来压入的水泥浆液终凝固化、堵塞冒浆的毛细孔道时，再重新压浆。

图4 返浆情况图（1）                     

  图5 返浆情况图（2）

3.5压浆注意事项

（1）确保工程桩施工质量，满足规范对沉渣、垂直度、泥浆比重、钢筋笼制作质量等要求；安装钢筋笼时，确保不损坏压浆管路，下放钢筋笼后，不得墩放、强行扭转和冲撞。

（2）压浆管下放过程中，每下完一节钢筋笼后，必须在压浆管内注入清水检查其密封性，若压浆管渗漏，必须返工处理，直至达到密封要求。

（3）压浆管接头宜采用丝扣连接。必须保证管路密封，以防范泥浆进入管内。

（4）压水开塞时，若水压突然下降，表明单向阀门已打开，此时应停泵封闭阀门10~20min，以消散压力。当管内存在压力时不能打开闸阀，以防止承压水回流。

（5）注浆工作一般在混凝土浇筑完毕7d后进行，也可根据实际情况，待桩的超声波检测工作结束后进行。

（6）在压浆过程中，若发生不正常现象（如注浆泵压力表越来越高或突然掉压，地面冒浆等）时，应暂停压浆，查明原因后再继续压浆。

（7）专人负责记录压浆的起止时间，注入的浆量、压力；测定桩上抬量；最后一次压浆完毕，必须经监理工程师签字认可后，压浆管路用浆液填充；每根桩后压浆施工过程中，浆液必须按规定做试块。

4 后压浆效果

桩完成后，通过低应变动测试检测桩身质量和桩的承载力检测，桩身完整，桩承载力达到了设计要求。新旧桥基础的差异沉降是一个缓慢的过程，需要长期观测，为此，在新旧桥的墩柱上埋设沉降钉，以观测后压浆技术对控制新旧桥基础差异沉降的作用。由于本工程主体刚刚竣工，所以后浆技术对控制亲旧桥基础差异沉降的作用还需要进一步观察分析。

5 结束语

灌注桩后压浆技术已被广泛使用，该工程特点是灌注桩是摩擦桩，在浆液中就加入减水剂，增加浆液流动性，在桩底进行后压浆时，压入的浆液通过劈裂、渗透等作用加固桩端土的同时，浆液沿桩侧上返，使桩侧摩阻力大幅提高，同时起到桩底和桩侧压浆的双重作用。改善了持力层受力状态和荷载传递性能，也缩短了工期，降低了工程造价。