后压浆旋挖钻孔灌注桩的施工工艺及应用分析

后压浆旋挖钻孔灌注桩的施工工艺及应用分析

孙丽

山东恒信建设监理有限公司山东济南250014

摘要：后压浆旋挖钻孔灌注桩是近年来随着钻孔灌注桩的发展而产生的一种新桩形，它包含了旋挖钻孔和后压浆技术两种施工工艺的应用，旋挖钻孔是经过特制的钻杆带动桶式钻头在孔底全断面切削土层，并用桶式钻头直接取土至地面；后压浆技术是通过预埋注浆管，在混凝土浇灌后的一定时间内，用一定的压力在桩侧和桩底部进行压力注浆，以提高桩本身的承载力，并减少桩径、桩长，降低工程造价。

关键词：混凝土灌注；施工；应用

一、工程概况

海阳市新世纪大厦工程是由一栋酒店和两栋住宅组成，主体为框剪结构，塔楼部位采用桩基础，裙楼部位采用天然地基。该工程勘探深度范围内揭露的地层除首层填土外，其余地层均为第四系全新统冲洪积物，场地的地层主要由粘性土、粉土及砂层组成，该工程设计桩长为26.4m，桩径800mm，设计桩数共计502棵，混凝土标号为C30。最终成功运用了后压浆旋挖钻孔桩施工工艺。

二、施工工艺

后压浆旋挖钻孔灌注桩的施工工艺：桩基成孔，钢筋笼制作与安放，混凝土灌注，后压浆施工，桩头清理。

考虑本工程地质情况，桩基深度为26.40米，综合考虑工程量、工期要求、桩径、孔深以及设计图纸等情况，计划投入2台（套）旋挖钻机（SPJ-300型），桩身混凝土强度等级为C30，钢筋采用Ⅲ级钢，钢筋保护层为50mm。

1、成孔施工

桩基成孔时，为节约工程造价采用泥浆护壁的方式，施工时应进行泥浆循环系统的布置，布置泥浆池和沉淀池。泥浆相对密度控制在1.04～1.10，粘度控制在18～22s，含砂率<4%。施工中必须注意连续补充泥浆，泥浆液面应至少高出地下水位1.5m，并且泥浆液面不应低于护筒顶以下0.5m，保证足够的水头差，以防止孔壁坍塌。钻进过程中，要根据所揭示地层的实际情况，合理调整泥浆参数和钻进速度，使泥浆有时间与新裸露的层面接触并形成护壁。

2、钢筋笼的制作与安装

在成孔的同时制作钢筋笼，制作过程中主筋的焊接，钢筋笼的成型，以及钢筋的绑扎都要严格按照施工工艺和施工规范进行，钢筋笼制作完成后，采用两点起吊安防钢筋笼，用吊环将钢筋笼固定在设计标高。

3、混凝土灌注

施工时采用导管法灌注混凝土，先进行导管安装接近桩孔底部30cm—50cm,导管下放位置应在桩中心位置。导管下放完毕后，用吊锤重新测量孔深及孔底沉渣厚度，如孔底沉渣厚度超过要求，则应利用导管和泥浆泵进行二次清孔，直至孔底沉渣厚度达到要求；灌注前检查钢筋笼的顶端高程、水平位置和定位装置的牢固性；使用专用的测绳再次检查桩孔的孔深，确保深度达到设计要求。桩身混凝土的灌注根据设计设计要求必须在成孔后4小时内完成，控制最后一次灌注量，桩顶不得偏低，灌注混凝土面应高于桩顶设计标高50cm~80cm，应凿除的泛浆高度必须保证暴露的桩顶混凝土达到设计强度值。

4、后压浆技术应用

本工程根据设计要求桩侧、桩端后压浆,采用两根通底、两根中间注浆管，桩端压浆管绑扎于加劲箍内侧，桩侧压浆管绑扎于螺旋箍筋外侧。压力注浆管采用DN25焊管共4根，上端高出施工地坪0.2m用丝堵封口，中间用DN32的套管焊连。注浆管底部设三通，用优质的塑料管沿钢筋笼一周后与三通相连，塑料管上每隔4cm设置直径为5mm出浆口，在放钢筋笼前用透明胶带将出浆口封堵。后压浆管与钢筋笼绑在一起下放，钢筋笼安防固定完毕后，用透明胶带将注浆管口封堵严密，设计要求注浆时间应控制在成桩48小时之后，不能超过28天。本工程后压浆质量控制，采用注浆量和注浆压力双控方法，以水泥注入量为主，泵送终止压力（1.0MPa）控制为辅。

具体控制措施：1、水泥压入量达到预定值的70%，泵送压力超过5.0M可停止压浆。2、水泥压入量达到表中设计值的70%，泵送压力不足表中预定压力的70%时，应调小水灰比，继续压浆至满足预定压力（1.0MPa左右）。3、若水泥浆从桩侧溢出，应调小水灰比，改间歇压浆至水泥量满足预定值。

三、工程效果检测与分析

（1）本工程共进行了6组静载荷试验，施工时该六组基桩全部进行后压浆处理，试验要求加载量达到设计值的2倍，经测试，桩基单桩沉降量满足设计要求。

（2）该工程共对151棵桩进行了低应变检测，结果显示148棵桩为I类，3棵桩为II类，结果中没有出现III类和IV类桩，合格率达到了100%，优良品率达到了98%。

（3）在后压浆施工过程中，根据跟踪观测和分析，各桩均能达到设计压浆量和注浆压力值。

四、后压浆旋挖钻孔灌注桩的技术经济分析与评价

1、技术经济分析

旋挖钻机是一种较先进的钻孔设备，自动化程度较高，结合高效能的发动机和其他钻孔控制仪的使用，不但能保证成孔质量，而且可以节省不少费用。本工程使用泥浆护壁，并设有沉淀池，可以进行循环重复利用，利用率较高，产生的泥浆较少，重复循环使用，可以节约大量排污费用；旋挖钻头在桩底可以伸展开形成平底钻孔，扩大桩头，提高桩端阻力从而使桩的承载力较预估的高，本工程桩基静载荷实验结果也证实了这一点。与回旋钻机成孔相比，旋挖钻孔灌注桩成孔效率高，泥浆产生的少，具有较高的安全性和施工效率高等特点。从工程造价角度分析，就该工程而言，当回旋钻机成孔桩的单价考虑泥浆的处理和现场的清洁卫生以及产生泥浆较多时对地基土的影响而产生的换填费用时，尽管旋挖钻孔灌注桩与回旋钻机成孔桩相比单价略高，但是工程总造价是低的。

根据地质勘查报告和设计提供的数据，如果该地质条件下不采用后压浆技术而达到设计承载力，势必要增加桩长到30%左右，根据桩基工程总造价分析每米桩长造价为1200元，共增加桩长为8.6x502=4317米，增加造价1200x4317=518.04万元；如果不采用后压浆技术，桩基工期延长，预估每天成桩量6棵，共需要84天才能完成所有桩基，施工工期延长34天，影响了主体结构的施工，所以后压浆技术的应用极大的提高了时间效益和工期效益，采用后压浆旋挖钻孔灌注桩从技术经济角度考虑是科学的，是一种最优方案。

2、施工工期的对比分析

济宁新世纪大厦工程实际桩基施工时间为50天，平均每日成桩12棵，混凝土方量约为160方。制作钢筋笼每日成型钢筋笼15棵，日完成钢筋量约为20吨；与回旋钻机成桩相比，效率较高。该工程在施工初期曾进行了旋挖钻机成桩和回旋钻机成桩的对比，单台回旋钻机日成桩数量为2棵，按照两台回旋钻机施工，日成桩4棵，施工工期至少为126天，所以采用旋挖钻机成桩比采用回旋钻机成桩工期提前了76天，这种时间效益更是无法用造价来衡量。

另外，后压浆技术的应用使成桩时间缩短，由以上计算可知共缩短工期34天，桩基注浆基本不占用成桩时间，在混凝土浇筑48小时后即可进行后压浆。

3、安全性评价

旋挖钻机成桩技术较成熟，采用了当前世界上先进的成孔技术，定位准，成孔速度快，可以干作业成孔，也可以湿作业成孔，当遇到容易坍塌的沙层时可以采用稳定液或泥浆护壁技术作业，受环境影响较小。后压浆技术采用注浆管和压力泵作业时，平面即可操作，安全性较高，不受周围环境影响。

4、环境效益评价

根据作业条件，旋挖钻机成孔技术可以进行干湿作业，在湿作业时，如遇易坍塌土层，可以利用稳定液或泥浆护壁技术，而不会产生大量的泥浆，对环境产生污染。后压浆技术的应用由于是成桩以后在孔内作业，场地内只需配置一台拌浆机即可，对环境不造成影响。

五、结束语

后压浆技术是一种新技术，是改善桩基承载力的一种较好的方式，无论从施工质量，工程造价，还是安全性和环境效益方面，都不失为一种优越的成桩技术，对于施工技术的发展具有重要意义。

参考文献

[1]建筑施工手册第四版(缩印版)，中国建筑工业出版社.

[2]混凝土结构工程施工质量验收规范（GB50204-2015），中国建筑工业出版社.