CN103452100A - 后压浆挤扩组合钻孔灌注桩施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适合在“软硬互层”地质条件下采用的后压浆挤扩组合钻孔灌注桩施工方法。包括以下步骤：（1）钻孔施工（2）挤扩承力盘施工（3）清孔（4）后压浆装置设置及钢筋笼下设（5）混凝土灌注（6）桩端、桩侧后压浆施工。本发明将桩基后压浆技术和挤扩桩施工技术有机地结合在一起，解决了“软硬互层”地质条件下提高单桩承载力，降低基桩工后沉降和不均匀沉降的难题。适用于“软硬互层”地质条件下要求高单桩承载力、低工后沉降和低差异沉降时采用，可降低工程造价。

Description

后压浆挤扩组合钻孔灌注桩施工方法

   

技术领域

    本发明涉及一种“软硬互层”地质条件下的钻孔灌注桩施工方法，特别是

一种后压浆挤扩组合钻孔灌注桩施工方法，属于土木建筑工程技术领域。

背景技术

在“软硬互层”状沉积的地层上建设超大型构筑物，基础多采用钻孔灌注桩，要获得较大的单桩承载力，并有效控制基桩沉降和建筑物的不均匀沉降，通常都是增加桩长，在地层深部寻找合适的桩端持力层。这种做法很不经济。

为充分发挥“软硬互层”地层中硬地层对桩基承载力的贡献，可在硬土层部位挤扩出一层或多层近似圆锥盘状的扩大头腔（即承力盘），形成由桩身、承力盘和桩端共同承担上部荷载的基桩。但挤扩施工在扩大头腔附近孔壁形成的局部疏松和散落到孔底的泥渣碎块不易清除干净，在一定程度上降低了扩大头腔的作用。钻孔灌注桩后压浆技术通过预埋在桩身内的注浆管向桩侧和桩端注入高压水泥浆，水泥浆具有挤密孔壁土层、置换桩侧泥皮、固化桩端沉渣的作用，从而提高桩端和桩侧摩阻力，降低不均匀沉降。但后压浆对提高软地层的侧摩阻力的作用较小。为此，寻找一种既充分发挥桩长范围内地层的桩端阻力和桩侧阻力，又能很好地解决桩侧局部疏松和桩端沉渣对基桩承载力的影响的施工方法，对于解决桩基施工中的实际问题具有现实意义。

发明内容

    本发明的目的在于提供一种适合在“软硬互层”地质条件下采用的后压浆挤扩组合钻孔灌注桩施工方法，解决了“软硬互层”地质条件下提高单桩承载力，降低基桩工后沉降和不均匀沉降的难题。

本发明是基于以下构思完成的。为充分发挥挤扩桩施工技术和钻孔灌注桩后压浆技术的优点，克服各自存在的不足，将桩基后压浆技术和挤扩桩施工技术有机地结合在一起，同时应用在同一根桩上，既可以充分发挥桩长范围内地层的桩端阻力和桩侧阻力，又能很好地解决施工过程中形成的桩侧局部疏松、孔壁泥皮和桩端沉渣对基桩承载力的不利影响，使基桩的承载能力大幅度提高，又能有效降低工程造价。

本发明将桩基后压浆技术和挤扩桩施工技术进行有机结合，在“软硬互层”地质条件下选择“硬地层”处进行挤扩，在地层中挤扩出一层或多层近似圆锥盘状的扩大头腔；在钢筋笼上预设注浆管路，成桩后向桩端、桩侧注入高压水泥浆，水泥浆加固扩大头腔附近的孔壁局部疏松，置换桩侧泥皮，固化桩端沉渣；最终形成一根由桩身、承力盘和桩端共同承担上部荷载的基桩。本发明通过在“硬地层”部位挤扩出一个或多个承力盘，使桩长范围内硬地层的端阻力得到充分发挥，通过后压浆固化桩端沉渣、加固孔壁局部疏松、置换桩侧泥皮，降低和消除桩端沉渣和桩侧泥皮对基桩承载力的不利影响，从而有效提高单桩承载力，降低基桩的工后沉降和不均匀沉降。

具体的，本发明的后压浆挤扩组合钻孔灌注桩施工方法，包括以下步骤：

（1）钻孔施工 

钻孔施工可采用回转钻机、旋挖钻机、潜水电钻等设备，一般情况下应采用泥浆护壁。为保证孔壁稳定，施工时采用间隔跳打的施工顺序，跳打间距不宜小于6D（D为挤扩承力盘直径），相临桩混凝土初凝后方可开始钻孔作业。钻进至设计孔底标高以上0.3-0.5m时停止钻进，进行第一次清孔，此时不要换浆，保持泥浆比重不小于1.2，胶体率大于98％，粘度不小于22s。符合要求后进行挤扩承力盘施工。

（2）挤扩承力盘施工 

挤扩机入孔前应检查油路、液压装置和弓压臂分合情况，一切正常后开始挤扩作业。当每桩设置多层挤扩承力盘时应自下而上实施挤扩，每桩三个挤扩承力盘或多个挤扩承力盘。使用三个挤扩承力盘时，三个挤扩承力盘自上而下分别称为上、中、下挤扩承力盘。施工时，先将挤扩机下放至下挤扩承力盘的设计位置，开启液压泵进行挤扩，挤扩时应认真观察和记录挤扩压力值。达到设计压力后收起弓压臂，按孔口角度盘控制弓压臂转动角度，符合要求后再次挤扩，每盘挤扩次数和每次转动角度应根据盘径和弓压臂宽度确定。

完成下挤扩承力盘的挤扩后上提挤扩机至中挤扩承力盘的位置，中挤扩承力盘的挤扩后再上提挤扩机至上挤扩承力盘的位置进行挤扩，依次按上述步骤，从而完成一根桩的挤扩施工。

挤扩设备出孔后，用盘径检测器对承力盘的成型效果进行检测。

在挤扩施工时，不应降低泥浆比重，挤扩过程中应认真观察泥浆面高度，当泥浆面下降时应及时补浆，保持孔内水头，防止坍孔。

（3）清孔 

盘径检测合格后，重新下入钻具，继续钻进，将挤扩掉落孔底的泥渣清出孔外，钻进至设计孔底标高后进行第二次清孔。二次清孔可采用正循环或反循环清孔工艺。

（4）后压浆装置设置及钢筋笼下设 

后压浆可采用桩端压浆或桩端、桩侧联合压浆。后压浆装置由竖向设置的桩端注浆导管1、桩侧注浆导管2，以及环形的桩侧注浆环管3、桩端注浆头7组成。桩端注浆导管1、桩侧注浆导管2由普通钢管制作，注浆导管1、2顶端伸出地面。桩端注浆头7采用具有逆止功能的压浆头，桩侧注浆环管3由环状PVC软管和保护装置组成。

后压浆装置预先安装在钢筋笼上，桩端注浆头7伸出钢筋笼底不少于20cm，数量一般不少于2根。桩侧注浆环管3根据桩周地层和挤扩承力盘4、5、6的设置位置确定，一般情况下，每隔6～12m设置一道，最上端的注浆装置距桩顶应不少于15m，靠近挤扩承力盘4、5、6的桩侧注浆头一般设置在挤扩承力盘4、5、6上方1m处（防止桩侧注浆头进入承力盘4、5、6的混凝土内，使桩侧注浆环管3无法打开）。桩端注浆导管1、桩侧注浆导管2竖向绑扎在钢筋笼内侧，桩侧注浆环管3平行绑扎在钢筋笼外侧。

后压浆装置随钢筋笼下放至钻孔内，分段制作的钢筋笼在孔口连接和下放时应仔细检查竖向设置的桩端注浆导管1、2和注浆环管3、桩端注浆头7的连接质量，防止连接处漏浆，堵塞注浆导管和注浆头。

（5）混凝土灌注 

钢筋笼及后压浆装置固定安放完成后，及时下设导管、浇注水下砼。水下砼的浇注程序、检验标准、控制措施等应符合相关规范规定。

（6）后压浆施工 

桩身混凝土灌注完成12～24小时内进行后压浆装置开环工作，开环通过向压浆导管内压注清水完成，压注清水的时间不小于5分钟。

桩身混凝土灌注完成48～72小时内应完成后压浆工作。压浆时应按先桩顶压浆装置，后桩端压浆装置，最后桩中间压浆装置的顺序进行。

浆液所用水泥宜选用强度等级为42.5Mpa的普通硅酸盐水泥，水灰比宜采用0.5～0.7。压浆时注浆压力应控制在1.5-3.0Mpa，防止浆液随意扩散。

压浆终止标准以压浆量控制为主，压力控制为辅。即首先要保证各压浆装置分配的压浆量全部压注完毕，完成成桩施工。

注浆完成后水泥浆对桩端沉渣9进行固化，对孔壁局部疏松处进行加固，把钻孔形成的泥皮进行置换，在桩端和桩侧分别形成桩端注浆加固体10和桩侧注浆加固体8。

本发明取得以下有益效果：

本发明将桩基后压浆技术和挤扩桩施工技术有机地结合在一起，解决了“软硬互层”地质条件下提高单桩承载力，降低基桩工后沉降和不均匀沉降的难题。采用挤扩桩技术，通过合理设置挤扩承力盘位置，充分发挥“软硬互层”地质条件下“硬地层”对基桩承载力的贡献，大幅提高了基桩承载力。有效提高了桩侧摩阻和桩端摩阻，消除和降低了桩端沉渣和桩侧泥皮对基桩承载力的影响。

附图说明

图1是挤扩承力盘和后压浆装置设置位置示意图。 

图中标号代表的含义如下：  

1、桩端注浆导管   2、桩侧注浆导管  3、桩侧注浆环管  4、下挤扩承力盘   5、中挤扩承力盘   6、上挤扩承力盘   7、桩端注浆头   8、桩侧注浆形成的注浆加固体  9、固化后的桩端沉渣   10、桩端注浆形成的注浆加固体。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明。

实施例

某项目位于我国东部沿海，桩基施工范围内的地层如下：                                                

层吹填砂，饱和，松散；①层粉砂，饱和，稍密～中密；②层粉砂夹粉质粘土、粉质粘土夹粉砂，饱和，稍密～中密；③层粉砂：饱和，稍密～中密；④层粉质粘土夹粉砂、局部呈互层状：⑤层粉砂；⑥层粉质粘土：软塑，局部可塑；⑦层粉砂，饱和，中密～密实；为获得较大的单桩承载力（极限值16000KN），并有效控制不允匀沉降，设计采用后压浆挤扩灌注桩，桩径1.4m，每桩三个承力盘，盘径2.4m，桩长58.8m，三个承力盘设置在③层粉砂、⑤层粉砂、⑦层粉砂中。

利用本发明的施工方法具体施工步骤如下：

（1）钻孔施工 

钻孔施工采用旋挖钻机成孔，泥浆护壁。施工时采用跳打方式，临近桩混凝土初凝后方开始钻孔作业。钻进至58m左右时停止钻进，进行第一次清孔。

（2）承力盘施工 

挤扩机入孔前应检查油路、液压装置和弓压臂分合情况，一切正常后开始挤扩作业，挤扩时自下而上实施挤扩。

见图1，本实施例使用三个挤扩承力盘。将挤扩机下至下挤扩承力盘4位置后，开启液压泵进行挤扩，根据试桩取得的数据，挤扩承力盘首次挤扩压力值分别为上盘19 MPa、中盘19 MPa、下盘20MPa，达到设计压力后收起弓压臂，按孔口角度盘控制弓压臂转动角度，每盘挤扩11次，每次转动约11°，依次挤扩完成盘腔。第一次挤扩后，每次参照孔口角度盘转角约11°再进行挤扩，每盘共完成10次转角，11次挤扩，最后形成承力盘腔。

完成下挤扩承力盘4挤扩后顺序上提挤扩机至中挤扩承力盘5、上挤扩承力盘6的位置，依次按上述步骤完成一根桩的挤扩施工。

挤扩设备出孔后，用盘径检测器对承力盘成型效果进行检测。

（3）清孔 

盘径检测合格后，重新下入钻具，钻进至58.8m后进行第二次清孔。二次清孔采用正循环清孔工艺。

（4）后压浆装置设置及钢筋笼下设 

参见图1，本项目后压浆采用桩端压浆，随钢筋笼设置设置两根竖向的桩端注浆导管1，桩端注浆导管1底端连接桩端注浆头7。竖向的桩端注浆导管1绑扎在钢筋笼内侧，桩端注浆头7伸出钢筋笼底端30cm。

钢筋笼分5段制作，竖向的桩端注浆导管1和桩端注浆头7随钢筋笼下放至钻孔内，在孔口连接和下放时应仔细检查竖向的桩端注浆导管1和桩端注浆头7的连接质量，防止连接处漏浆，堵塞注浆导管1和注浆头7。

（5）混凝土灌注 

钢筋笼及后压浆装置固定安放完成后，及时下设导管、浇注水下砼。水下砼的浇注程序、检验标准、控制措施等应符合相关规范规定。

（6）后压浆施工 

桩身混凝土灌注完成12～24小时内进行后压浆装置开环工作，开环通过向压浆导管1内压注清水完成，压注清水的时间不小于5分钟。

桩身混凝土灌注完成48～72小时内应完成后压浆工作。浆液所用水泥选用强度等级为42.5Mpa的普通硅酸盐水泥，水灰比宜采用0.5～0.7。压浆时注浆压力应控制在1.5-3.0MPa，防止浆液随意扩散。

压浆终止标准以压浆量控制为主，压力控制为辅。单桩注浆量按4吨控制。

桩基检测结果表明：单桩承载力不小于16000KN，最终沉降量为19.18-27.21mm，效果良好。

Claims (1)

1.一种后压浆挤扩组合钻孔灌注桩施工方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）钻孔施工 

钻孔采用泥浆护壁，施工时采用间隔跳打的顺序进行施工，跳打间距不小于挤扩承力盘直径的6倍，相临桩混凝土初凝后开始钻孔作业，钻进至设计孔底标高以上0.3-0.5m时停止钻进，进行第一次清孔，符合要求后进行挤扩承力盘施工；

（2）挤扩承力盘施工 

挤扩机入孔前检查油路、液压装置和弓压臂分合情况，一切正常后开始挤扩作业，当每桩设置多层挤扩承力盘时，自下而上实施挤扩，先将挤扩机下至下挤扩承力盘设计位置后，开启液压泵进行挤扩，挤扩时观察和记录挤扩压力值，达到设计压力后收起弓压臂，按孔口角度盘控制弓压臂转动角度，符合要求后再次挤扩，每盘挤扩次数和每次转动角度根据盘径和弓压臂宽度确定，完成下挤扩承力盘挤扩后顺序上提挤扩机至中挤扩承力盘、上挤扩承力盘位置，按上述步骤依次完成一根桩的挤扩施工，挤扩设备出孔后，用盘径检测器对挤扩承力盘的成型效果进行检测；

（3）清孔 

盘径检测合格后，重新下入钻具，钻进至设计孔底标高后进行第二次清孔；

（4）后压浆装置设置及钢筋笼下设 

后压浆采用桩端压浆或桩端、桩侧联合压浆方式，后压浆装置由桩端注浆导管、桩侧注浆环管和桩侧注浆环管、桩端注浆头组成，桩端注浆导管、桩侧注浆环管由普通钢管制作，注浆导管顶端伸出地面，桩侧注浆环管由环状PVC软管和保护装置组成；

后压浆装置预先安装在钢筋笼上，桩端注浆头伸出钢筋笼底不少于20cm，数量不少于2根，桩侧注浆环管根据桩周地层和挤扩承力盘设置位置确定，每隔6～12m设置一道，最上端的注浆装置距桩顶应不少于15m，靠近挤扩承力盘的桩侧注浆环管设置在挤扩承力盘上方1m处，桩端注浆导管、桩侧注浆导管竖向绑扎在钢筋笼内侧，桩侧注浆环管平行绑扎在钢筋笼外侧；

（5）混凝土灌注 

钢筋笼及后压浆装置固定安放完成后，及时下设导管、浇注水下砼；

（6）后压浆施工 

桩身混凝土灌注完成12～24小时内进行后压浆装置开环工作，开环通过向压浆导管内压注清水完成，压注清水的时间不小于5分钟；

桩身混凝土灌注完成48～72小时内完成后压浆工作，压浆时按先桩顶压浆装置，后桩端压浆装置，最后桩中间压浆装置的顺序进行，完成成桩施工。