灌注桩后压浆施工工法

灌注桩后压浆施工工法

编制单位：中国 建设有限公司 主要执笔人： 海

目 录

1、 前 言 .......................................................................................... 2 2、 特 点 .......................................................................................... 2 3、 适用范围 ...................................................................................... 3 4 、工艺原理 ...................................................................................... 3 5 、工艺流程及操作要点.................................................................... 4 6 、材料及机具设备 ......................................................................... 10 7 、质量控制措施 ............................................................................. 11 8 、安全环保措施 ............................................................................. 11 9 、效益分析 .................................................................................... 12 10 、工程实例 .................................................................................. 13

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1、 前 言

现代建筑物在高度及体形上的增加，对桩基础承载力要求越来越高，传统钻孔灌注桩存在着桩体周围有泥皮和桩底沉渣厚等问题，严重影响了灌注桩的承载力，为改变这种状况，增加灌注桩单桩承载力，设计往往采取增加桩长，增大桩径、增加桩数的设计措施来弥补其不足。这势必造成材料增加及施工难度增加、工程造价增加等诸多问题。为解决这些问题，现行工程施工中采用灌注桩后压浆的施工技术很好的解决以上问题。从社会和经济效益方面考虑，在不增加桩长和桩径的条件下，提高单桩承载力、减少工程沉降量、降低桩基工程造价等方面都具有很深的意义。

2、 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在压浆后可取代等强度截面的钢筋。

（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。其承载变形形状改善，沉降减少30%左右。

（5）在设计时，有利于设计人员对持力层的灵活选择。

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（6）对压浆量和压浆压力进行双向控制，施工质量可以保证。 （7）料广价廉。

（8）噪音小、速度快、效率高。

（9）后压浆可作为有质量缺陷灌注桩的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。

3、 适用范围

后注浆施工适用于各种土层性条件下的泥浆护壁灌注桩，也

适用于干作业、挖孔灌注桩。对于大直径、超长大型桩效益尤为明显。

4 、工艺原理

1）以注浆泵将配置好的水泥浆加压输入桩身内导管，通过桩底或桩侧注浆阀注入周围介质。桩底注浆时通过渗入（粗粒土）和劈裂（细粒土）作用注入桩底沉渣和周围一定范围的土体中，并在桩土软弱界面上扩大至桩底以上10-20m甚至更高的范围。桩侧注浆时，浆液通过渗入和劈裂注入注浆点以上的桩土界面一定范围内的土体中。注浆压力根据地层性质和深度而定，风化岩压力最高，软土压力最低。 2）后注浆对桩承载力的增加

①沉渣和泥皮的固化效应：对于粗粒沉渣被水泥浆固化为中低强度的混凝土，对于细粒沉渣或虚土被固化为网状结石复合土体，端阻力由此提高。桩身表面泥皮应水泥浆的物理化学作用而固化，侧阻力由此提高。

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②渗入胶结效应：当桩底桩侧为粗粒土（卵石、砾石、粗中砂）因水泥浆的渗入胶结效应而使其强度显著提高。

③劈裂加筋效应 ：当桩底桩侧为细粒土（粘性土粉土、粉细砂）劈裂注入，形成强度和刚度较高的网状加筋复合土体。对于非饱和细粒土，通过劈裂-压密注浆使土体得到增强。

④扩底扩径效应 ：桩底形成扩大头，桩表面形成紧固于桩体的10—50mm厚水泥结石层，起到扩底扩径的效应

5 、工艺流程及操作要点

灌注桩后注浆的施工工艺流程如图所示：

准备工作 管阀制作

灌注桩施工（压浆导管埋设） 压浆设备选型及加筋软管 与桩身压浆管连接安装 打开排气阀并 开泵放气调试 按设计水灰比拌制水泥浆 关闭排气阀压清水开塞 水泥浆经过过滤至储存桶 4

（1）压浆设备及压浆管的安装

待压浆管通畅后压注水泥浆液 桩检测 ①压浆系统由浆液搅拌器、带滤网的贮浆斗、压浆泵、压力表、高压胶管、预埋在桩中的压浆导管和单向阀等组成。

② 压浆泵系统的选型

压浆泵是实施后压浆的主要设备，压浆泵一般采用额定压力6-12MPA，额定流量30-100L/min的压浆泵，压浆泵的压力表量程为额定泵压的1.5-2.0倍。考虑到压浆过程中流量和压力调整的方便，工程中常采用流量及压力可调整的高压泵，如2tgz-120/105型高压压浆泵，该泵的浆量和压力根据实际需要可以随意变档调速，可吸取浓度较大的水泥浆、化学浆液、泥浆、油、水等介质的液浆，吸浆量和喷浆量可大可小。

．浆液搅拌器的容量与额定压浆量相匹配，搅拌器浆液出口应设置水泥浆滤网，避免水泥团进入贮浆筒后吸入压浆导管内而造成堵管或爆管事件。

．压浆泵与压浆管之间采用能承受2倍以上最大压浆力的加筋软管，其长度不超过50cm，输浆软管与压浆管之间设置泄压阀。 （1） 浆液的制备

采用与灌注桩水泥同强度等级的普通硅酸盐水泥与清水拌制成

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水泥浆，水灰比根据压浆情况适时调整，一般水灰比0.45-0.6。工程施工时，后压浆正式压浆作业前，应进行试压浆，对浆液水灰比、压浆压力、压浆量等工艺参数调整优化，最终确定工艺参数。刚开始拌制水泥浆液时，水灰比应适中，以便根据压浆情况上下调整水灰比。施工中，工程具体做法为:通过试压浆搅拌水泥浆液时确定各种水灰比浆液容量，在搅拌器中找出各水灰比浆液（如水灰比0.45\\0.48\\0.51\\0.\\0.57\\0.6）的高度刻度，并在搅拌筒的外侧壁标示出相应的刻度。搅拌时，先在搅拌桶内放入比现场所需刻度稍低的清水，然后加入水泥搅拌均匀，根据现场压浆情况确定所需要的水灰比再加水搅拌均匀，过滤后可放入储浆筒以备压浆，浆液在储浆筒内应不停搅拌，避免浆液长时间静置而沉淀。 （2）开塞

压浆前，为使整个压浆线路畅通，先用压力清水开塞，开塞的时机为成桩2-7天后，用高压水冲开出浆口的管阀密封装置，开塞采用逐步升压法，当压力骤降，流量突增时，表明通道已经开通，立即停机，防止大量水涌入地下。 （3）压浆

开塞后立即进行压浆，原则上开一管注一管，不允许普遍开塞。压浆应连续进行，压力采用由小到大逐级增加的原则。 2、后压浆技术的施工要点 （1）压降管埋设

压浆管管径采用>25管壁厚度>2.5的焊接钢管，管阀与压浆管焊接连接。压浆管随同钢筋笼一起沉入钻孔中，边下放钢筋笼边接长压

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浆管，压浆管紧贴钢筋笼内侧，并用铁丝绑扎或焊接在适当位置固定牢固，压浆管应沿钢筋笼圆周对称设置，压浆管的根数根据设计要求及桩径大小确定（一般设计已明确）。压浆管压浆后可取代等强度截面钢筋。

桩底压浆时，管阀底端进入桩端土层的深度应根据桩端土层的类别确定，持力层过硬时可适当减小。

持力层较软弱及孔底沉渣较厚时可适当加深。一般管阀进入桩端土层的深度为： 桩端土层的类别 管阀进入土层深度 粘性土、粘土、砂土 碎石土、风化岩 ≥200mm ≥100mm 为保证管阀顺利进入桩底持力层中，管阀应超出引导压浆钢筋笼底端一定长度，超出长度根据土层类别或设计确定，保证管阀进入土层长度符合要求。安装过程中防止钢管在安装过程中发生扭曲，压浆管与钢筋笼加劲箍和螺旋筋焊接或绑扎固定。压浆管采用钢套管连接，连接应牢固和密封，不漏水，上端用丝堵封口，避免杂物落入管内造成堵管。在吊放钢筋笼过程中，严禁撞笼、扭笼、墩笼，钢筋笼应竖直缓慢下放，进入持力层后，钢筋笼不得扭动，以免管阀在进入土层时受到损坏。

管阀采用与压浆管同材料制作，长30cm，其中小孔喷射段20cm，均匀钻10mm孔于管壁上，喷射段小孔用环形橡皮由上而下逐层搭接封闭密实，最后在外面包裹一层橡皮，上下用铁丝扎紧。

（2）水泥浆配制

先根据试验按搅拌筒上对应刻度确定出一定水灰比的水泥浆

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液，在正式搅拌前，将一定水灰比水泥浆液的对应刻度在搅拌机筒外壁上作出标记。配制水泥浆液时先在搅拌机内加一定量的水，然后边搅拌边加入定量水泥，根据水灰比再补加水，水泥浆搅拌好后达到对应刻度，搅拌时间不少于3MIN，浆液中不得混有水泥结石、水泥袋等杂物。水泥浆搅拌好后，过滤后放入贮浆筒，水泥在储浆筒内也保证不断搅拌。

（3）压浆

·正式压浆作业之前，应进行试压浆，对浆液水灰比、压浆压力、压浆量等工艺参数调整优化，最终确定工艺参数。

·在压浆过程中严格控制单位时间内水泥浆注入量和压浆压力。压浆速度一般控制在30-50L/MIN。

·压浆量和压浆终止压力根据设计进行。

下列公式计算压浆量：

桩底压浆水泥用量：GQ=π（h.t.d+￡.na.d3） 式中：GQ—桩底压浆水泥用量 d—桩直径（m）

h—桩底压浆时浆液沿桩侧上升高度（m）

桩底单压浆时，h可取10-20m，桩侧为细粒土时取高值，为粗粒土时取低值；t--包裹于桩身表面的水泥结石厚度，可取0.01~0.03m，桩侧为细粒土及正循环成孔取高值，粗粒土及反循环成孔取低值； n0--桩底土的天然孔隙率，n0=e0/（1+e0），e0为天然孔隙比； ￡-水泥充填率，对于细粒土取0.2-0.3，对于粗粒土取0.5-0.7； ·压浆压力可通过试压浆确定，也可以根据pg=pw+￡x∑γihi计算

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确定，式中pg泵压;pW---桩侧，桩底压浆处静水压力;γi、hi-----压浆点以上第i层土有效重度和厚度；￡x---压浆阻力经验系数，与桩底桩侧土层类别，饱和度，密实度，浆液稠度，成桩时间，输浆管长度等有关。桩底压浆时￡x，的取值见下表： 土层 类别 软土 饱和粘性土、粉土、粉细沙 ￡x 1.0~1.5 非饱和粘性中粗砂、砾卵土、粉土、石 粉细沙 1.2~3.0 10~40 当土的密实度高，浆液水灰比小，输浆管长度大，成桩间歇时间长时取高值。

·被压浆桩离正在成孔桩作业点的距离不小于10d（d为桩直径），桩底压浆应对两根压浆管实施等量压浆，对于群桩压浆，应先外围，后内部。

·在压浆过程中，当出现下列情况之一时应改为间歇压浆，间歇时间30~180min，间歇压浆可适当降低水灰比，间歇时间超过60min，应用清水清洗压浆管和管阀，以保证后续压浆能正常进行。 ··压浆压力长时间低于正常值; ··地面出现冒浆或周围桩孔串浆.

（4）压浆过程采用”双控”的方法进行控制,压浆终止条件,当满足下列条件之一可终止压浆:

·压浆总量和压浆压力均达到设计要求:

·压浆总量已经达到设计值的70%,且压浆压力达到设计值并维持5min

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风化岩 1.5~2.0 20~40 以上：

·压浆总量已经达到设计值的70%，且桩顶或地面出现明显上抬。桩体上抬不得超过2mm。

（5）压浆作业过程记录应完整，并经常对后压浆的各项工艺参数进行检查，发现异常情况时，应立即查明原因，采取措施后继续压浆。 （6）注意事项

·后压浆施工过程中，应经常对后压浆的各工艺参数进行检查，发现异常立即采取处理措施。

·压浆作业工程中，应采取措施防止爆管，甩管，防漏电等安全措施。 ·前台观测人员与后台开泵人员分工明确，并保持密切联系，及时处理灌浆过程中的意外情况。 ·压浆泵压力表应定期检定。

·水泥浆液中可根据实际需要掺加外加剂 ·施工过程中，应采取措施防止粉尘污染环境。

6 、材料及机具设备

设备和机具主要包括：浆液搅拌器、带滤网的贮浆斗、压浆泵、压力表、高压胶管、预埋在桩中的压浆导管和单向阀、电子称等。

2TGZ型压浆泵技术参数

型号 传动速度 排浆量 最大压力 升/分 -120/105 1速 2速 3速 4速 32 38 75 120 MPA 10.5 9 5 3 电机 KW 11 重量 KG 1070 1900 1000 750 长 宽 高

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电子秤数码管显示型WN-AES型规格表

最大量程 ：可选：1.5kg / 3kg / 5kg / 6kg / 7.5kg / 10kg / 15kg / 20kg / 30kg

实际分度值 ：可选：0.05g / 0.1g / 0.2g / 0.5g / 1g / 2g / 5g

7 、质量控制措施

（1）成桩质量标准应符合JGJ94《建筑桩基技术规范》的相应规定，采用此规范相应条款进行验收。

（2）后注浆施工过程中，经常对后注浆的各项工艺参数进行检查，水灰比采用现场抽查形式，根据搅拌筒上的刻度进行水灰比计量，压浆压力采取跟踪检查压力表的形式发现异常应采取相应措施。 （3）工程完工后，应按照现行JGJ94《建筑桩基技术规范》有关规定进行单桩竖向承载力及桩身完整性检验。承载力检验应在注浆后20D后进行，浆液中掺入早强剂时可提前进行。

（4）对于注浆量等施工主要参数达不到试桩的相应值时，应征求设计单位的处理意见进行施工处理。

（5）后注浆施工完成后应提供下列资料：材质检验报告、压浆设备性能资料、试压浆记录、设计工艺参数、后注浆作业记录、后注浆桩检验及特殊情况处理记录。

8 、安全环保措施

1．用本工法进行灌注桩后压浆施工，首先严格遵守安全生产六大纪律，遵守国家及各有关部门关于安全生产的各项规章制度。 2、设备安装时指派专人负责安全监督指导，非工作人员严禁进入施

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工现场。

3、配电箱、机电设备应有接地装置，接地电阻符合要求，电线架设合理，危险区域设立警示标志。

4、非专业电工严禁随便移接电器线路、设备，临时用电线不允许有中间接头。

5、做好明火防范工作，施工现场配备灭火器具。

6、工地采取防火、防盗、防触电、的措施，施工人员杜绝酒后上班。 7、制订完整的安全生产管理制度，明确分工，各负其责。专职安全员负责日常安全生产检查，督促安全管理工作。

8、现场使用的袋装水泥，应设置水泥专放区域，采用彩条布或土工布等防尘工具防止现场扬尘，废水泥袋应设立专门堆放区，集中回收，严禁乱扔乱放等现象出现。

9、现场清洗设备的污水，采取集中排往沉淀池沉淀的方式处理，污水严禁未经沉淀直接排往市政管网。

10、操作人员应佩戴安全帽，防护眼镜，防尘口罩。

9 、效益分析

从经济效益上讲：由于灌注桩的单桩承载力增加了，使工程桩桩数减少，桩长减短，降低了桩基的工程量，节约了大量的人力物力。从造价方面考虑能节约投资20%-50%。单桩可节约投资上千元。 从社会效益上讲：由于采用此工法，因桩数、桩长及桩径减少，加上本工艺施工简便，施工速度快等特点，能节约大量的工期，施工进度可以得到很好的保证。施工工期减少，能有效的减少桩基产生的噪声污染，水污染等社会现象。从而使桩基施工对周围生活环境产生

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影响降低到最低。

10 、工程实例

本工法已运用于天津中星电子监控及数字安防系统研发、设计产业化一期项目B 楼工程及天津港二公司新建业务楼工程施工中，其中中星电子监控及数字安防系统研发、设计产业化一期项目B 楼工程总建筑面积为3.5万平方米，地下一层，地上14层，总建筑高度为57.8米。其桩基总数为220颗，桩基分为直径为600、700、800的工程桩，其中直径为600的工程桩共26颗，设计为抗拔桩，无须进行压浆施工，直径为700的工程桩124颗，直径为800的工程桩70颗，且均为抗压桩，按照设计要求采用桩端后压浆施工。由于采用了本施工工法，大大的节约了施工工期，桩基工程已于10年9月15日完工，并取得了良好的经济和社会效益。

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