桩端后注浆补强处理技术

吴卫聪

（广州市公路工程公司，广东广州510075）

桩端后注浆补强处理技术

吴卫聪

（广州市公路工程公司，广东广州510075）

文中通过实例介绍桩端后注浆补强处理技术，简述加固原理，施工流程及工艺，总结施工注意事项，以期为同类工程提供参考。

钻孔灌注桩；注浆；补强

随着我国社会经济的快速发展，社会对公路交通设施的需求日益增多，要求也越来越高。大量公路桥梁投入建设，由于地质构造运动复杂，如果勘探设计阶段布点代表性不广泛，使桥位工程地质纵、横断面图失准，容易导致桩端持力层位于软弱夹层等不利岩层当中。此类缺陷通常采用桩端后注浆补强处理技术对桩端持力层进行补强。本文结合广明高速公路西山村高架桥6-4桩桩端后注浆补强处理的实例，介绍桩端后注浆补强处理技术。

1　工程概况

广明高速公路西山村高架桥6-4桩，桩基为冲孔灌注嵌岩桩，设计桩径D160 cm，桩底标高-3 m，桩长23 m。桩基检测报告显示，桩身混凝土连续、完整，混凝土胶结较好，骨料分布基本均匀，芯样表面较光滑，混凝土芯侧面偶见小气孔，其中6-4-1孔1.75～2.00 m、9.20～9.40 m见蜂窝麻面；6-4-2孔5.81～6.25 m、6.45～6.90 m、20.85～21.15 m见蜂窝麻面，混凝土芯多呈长柱状，断口基本吻合，桩身完整性类别为Ⅱ类；桩身混凝土芯样试件抗压强度代表值为29.5 MPa，满足C25的设计要求。实际桩长长于施工记录桩长；桩底未见沉渣；桩底持力层为中风化花岗片麻岩；工程地质性质不满足微风化岩的设计要求。抽芯显示桩底持力层存在缺陷，设计要求对该桩进行桩端后注浆补强处理，以提高单桩承载力。

2　加固原理

（1）改善持力层承载性能。桩端后注浆处理可以对桩底沉渣进行置换或固结，并通过填充、渗透、劈裂和挤密等作用使桩端持力层在一定范围内形成胶结体，改善持力层的物理力学性能，提高持力层强度，从而提高桩体承载力。

（2）形成桩端扩大桩头。桩端注浆通过填充、渗透、劈裂、挤密和胶结作用形成桩端扩大桩头，增大了桩端受力承载面积，从而提高桩体承载力。

（3）提高桩侧摩擦阻力。桩端注浆在压力作用下，浆液从桩端沿桩侧向上，通过填充、渗透、劈裂和挤密等作用，对桩身四周泥皮进行置换或固结，在桩身四周形成胶结体，使桩侧摩擦阻力大幅度提高，从而提高桩体承载力。

3　施工机械设备（表1）

表1　施工机械设备一览

4　施工流程及施工工艺

4.1施工流程（图1）

图1　桩端后注浆补强施工流程

4.2施工工艺

（1）钻孔：桩内布置4个注浆孔，除利用抽芯在桩身形成的2个孔外，再在桩身上钻2个孔（如图2所示）。采用XY-1油压钻机，金刚石组合钻具钻孔，钻孔直径Ø91～Ø101mm，倾斜度小于0.5%，孔深应超过处理部位1 m。

图2　孔位布置

（2）高压清水切割：将带有合金喷射器的组合钻具分别下入各孔，以高压注浆泵提供高压清水对各孔底缺陷部位进行高压切割。高压清水喷射压力25～28 MPa，排量80 L/min左右，提升速度5～10 cm/min，旋转速度18 r/min。找准缺陷点（段），采用定点定段切割，使桩底缺陷层剥落。

（3）气举清渣：利用相互连通各孔，采用空气压缩机气举反循环清渣，直至无渣无泥为止。空气压缩机排量3 m³/min，压力0.8 MPa。

（4）埋设井口管：井口管采用钢管，加焊钢筋并用15 cm厚水泥砂浆埋植于井口，确保5 MPa压力时不泄不漏。

（5）旋喷注浆：采用高强度水泥，用造浆桶造出水灰比为0.5～0.7的水泥浆，分别对各孔缺陷段进行旋喷注浆。旋喷注浆压力2～3 MPa，提升速度15 cm/min，旋转速度18 r/min，每孔上下反复旋喷不少于5遍。待各孔返浆后再造出水灰比为0.5左右的浓水泥浆以反推法换浆，至各孔内返出与注入浆浓度一致，以保证补强后浆体强度。

（6）压浆：在以上工序完成后，关闭井口，用水灰比0.5的浓水泥浆向孔内静压注浆，以增加密实度。压力为3 MPa，稳压20 min。

（7）孔口补浆：在水泥浆终凝前对孔口进行补浆，消除浆体回缩影响，平整孔口。

4.3施工控制主要参数及水泥浆性能指标

（1）施工控制参数主要包括浆液水灰比、注浆量及注浆压力3项。

①浆液水灰比。水灰比0.5～0.7，按先稀后浓原则控制；

②注浆量。设计注浆量为水泥2.5 t；

③注浆压力。旋喷注浆压力2～3 MPa。静压注浆压力3 MPa，稳压20 min。

（2）水泥浆性能指标（表2）

表2　水泥浆性能指标

4.4施工注意事项

（1）终孔标准采用注浆压力与注浆量双控，其中注浆压力是注浆效果好坏的关键。注浆过程压力变化情形及原因分析如下：

①压力有规律上升，并达到预定的要求值，表明注浆是成功的；

②压力上升后突然下降，可能浆液遇到空隙部分，从注浆管周边逸走，或因为浆液注速过大而扰动土层。若后来压力再度上升，并达到预定的要求值，表明空隙部位已被浆液填满，注浆是成功的；

③压力逐渐上升，但达不到预定的要求值，可能是由于浆液在粘土中形成劈裂渗透，部分浆液外逸，或浆液浓度低，凝胶时间长；

④压力上升很快，但速度上不去，表明土层密实，或浆液的凝胶时间过短；

⑤压力反复升降，整体呈逐渐上升趋势，可能是因为浆液的凝胶时间短；

⑥注浆开始后压力未见上升，甚至降至初始压力值以下并呈下降趋势，表明浆液外逸。

（2）孔内注浆浆液外逸严重，注浆压力达不到预订的要求值，可采取以下措施进行处理：

①降低喷射管提升速度或停止提升；

②降低喷浆压力及流速，进行原位灌浆；

③停止注浆候凝，间隔时间一般为30～60 min；

④加大浆液浓度或掺入一定比例的水玻璃速凝溶液。

（3）原始记录是整个工程施工过程的真实反映，是检查和衡量施工质量好坏的重要依据。记录人员应认真填写好各项原始记录的报表，各种数据应准确、齐全。后注浆施工完成后应提供以下资料：①水泥材质检验报告；②压力表检定证书；③设计工艺参数；④注浆记录；⑤后注浆作业记录；⑥施工日记；⑦特殊情况处理记录；⑧其它相关的质量记录。

5　结语

桩端后注浆补强处理后，监理组织检测单位进行抽芯检测。检测结果显示，桩端与岩石胶结紧密，水泥注浆体28 d无侧限抗压强度为26.8 MPa，达到桩端后注浆补强处理目的及使用要求。

［1］JTG/T F50-2011.公路桥涵施工技术规范［S］.北京：人民交通出版社，2011.

［2］华永平.注浆技术在桩底补强中的应用［J］.广东交通职业技术学院学报，2007，6（3）：29-31.

［3］宋海龙.浅谈冲孔灌注桩桩底持力层采用压力注浆的补强技术应用［J］.建材发展导向，2013，（1）：206-207.

Technology of Grout Injection in Pile Reinforcement

WU Wei-cong
（Guangzhou Highway Engineering Company，Guangzhou 510075，China）

This paper introduces the technology of grout injection in pile reinforcement，describes the reinforcement principle，construction process and technology，and sums up the construction precautions，which providing reference for similar projects.

cast-in place pile；grout injection；reinforcement

U445.7

A

1671-8496-（2016）-03-0052-03

2016-03-30

吴卫聪（1989-），男，助理工程师

研究方向：路桥施工与管理