加固应用

　　钻孔灌注桩适用的地质条件

　　施工方法适用于灌注桩的持力层应为碎石层，碎石含量应在50%以上，充填土与碎石无胶结或者为轻微胶结，碎石的石质要坚硬，碎石分布均匀，碎石层厚度要满足设计要求。

　　加固机理

　　在灌注桩施工中将钢管沿桩钢筋笼外壁埋设，桩混凝土强度满足要求后，将水泥浆液通过钢管由压力作用压入桩端的碎石层孔隙中，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在碎石层的孔隙里向四周扩散，对于单桩区域，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；群桩区域所有的浆液连成一片，使得碎石层成为一个整体，从而使得原来不满足要求的碎石层满足结构的承载力要求。在钻孔灌注桩施工过程中，无论如何清孔，孔底都会留有或多或少的沉渣；在初灌时，混凝土从细长的导管落下，因落差太大造成桩底部位的混凝土离析形成"虚尖"、"干碴石"；孔壁的泥皮阻碍了桩身与桩周土的结合，降低了摩擦系数，以上几点都影响到灌注桩的桩端承载力和侧壁摩阻力。浆液压入桩端后首先和桩端的沉渣、离析的"虚尖"、"干碴石"相结合，增强该部分的密实程度，提高了承载力；浆液沿着桩身和土层的结合层上返，消除了泥皮，提高了桩侧摩阻力，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。以上几点均对提高灌注桩的单桩承载力起到不可忽视的作用。

　　压浆参数的设定

　　压浆参数主要包括压浆水灰比、压浆量以及闭盘压力，由于地质条件的不同，不同工程应采用不同的参数。在工程桩施工前，应该根据以往工程的实践情况，先设定参数，然后根据设定的参数，进行试桩的施工，试桩完成后达到设计的强度，进行桩的静载试验，最终确定试验参数。

　　(1)水灰比：水灰比一般不宜过大和过小，过大会造成压浆困难，过小会使水泥浆在压力作用下形成离析，一般采用015~017。

　　(2)压浆量：压浆量是指单桩压浆的水泥用量，它与碎石层的碎石含量以及桩间距有关，取决于碎石层的孔隙率，在碎石层碎石含量为50%~70%，桩间距为4~5m的条件下，压浆量一般为115~210t。它是控制后压浆施工是否完成的主要参数。

　　(3)闭盘压力：闭盘压力是指结束压浆的控制压力，一般来说什么时候结束一根灌注桩的压浆，应该根据事先设定的压浆量来控制，但同时也要控制压浆的压力值。在达不到预先设定的压浆量，但达到一定的压力时就要停止压浆，压浆的压力过大，一方面会造成水泥浆的离析，堵塞管道，另一方面，压力过大可能扰动碎石层，也有可能使得桩体上浮。一般闭盘的最大压力应该控制在018MPa。

　　根据预先设定的参数，进行试验桩的施工，再根据试桩的静载试验结果，最后确定工程桩的压浆参数，就可以进行工程桩的施工了。

　　后压浆施工工艺

　　4.1施工工艺流程

　　灌注桩成孔钢筋笼制作压浆管制作灌注桩清孔压浆管绑扎下钢筋笼灌注桩混凝土后压浆施工

　　4.2施工要点

　　(1)压浆管的制作在制作钢筋笼的同时制作压浆管。压浆管采用直径为25mm的黑铁管制作，接头采用丝扣连接，两端采用丝堵封严。压浆管长度比钢筋笼长度多出55cm，在桩底部长出钢筋笼5cm，上部高出桩顶混凝土面50cm但不得露出地面以便于保护。压浆管在最下部20cm制作成压浆喷头(俗称花管)，在该部分采用钻头均匀钻出4排(每排4个)、间距3cm、直径3mm的压浆孔作为压浆喷头；用图钉将压浆孔堵严，外面套上同直径的自行车内胎并在两端用胶带封严，这样压浆喷头就形成了一个简易的单向装置：当注浆时压浆管中压力将车胎迸裂、图钉弹出，水泥浆通过注浆孔和图钉的孔隙压入碎石层中，而混凝土灌注时该装置又保证混凝土浆不会将压浆管堵塞。

　　(2)压浆管的布置将2根压浆管对称绑在钢筋笼外侧。成孔后清孔、提钻、下钢筋笼，在钢筋笼吊装安放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，喷头部分应加混凝土垫块保护，不得摩擦孔壁以免车胎破裂造成压浆孔的堵塞。按照规范要求灌注混凝土。

　　(3)压浆桩位的选择根据以往工程实践，在碎石层中，水泥浆在工作压力作用下影响面积较大。为防止压浆时水泥浆液从临近薄弱地点冒出，压浆的桩应在混凝土灌注完成3~7d后，并且该桩周围至少8m范围内没有钻机钻孔作业，该范围内的桩混凝土灌注完成也应在3d以上。

　　(4)压浆施工顺序压浆时最好采用整个承台群桩一次性压浆，压浆先施工周圈桩位再施工中间桩；压浆时采用2根桩循环压浆，即先压第1根桩的A管，压浆量约占总量的70%(111~114t水泥)，压完后再压另1根桩的A管，然后依次为第1根桩的B管和第2根桩的B管，这样就能保证同一根桩2根管压浆时间间隔30~60min以上，给水泥浆一个在碎石层中扩散的时间。压浆时应做好施工记录，记录的内容应包括施工时间、压浆开始及结束时间、压浆数量以及出现的异常情况和处理的措施等。

　　压浆施工中出现的问题和相应措施

　　(1)喷头打不开压力达到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，可在另一根管中补足压浆数量。

　　(2)出现冒浆压浆时常会发生水泥浆沿着桩侧或在其他部位冒浆的现象，若水泥浆液是在其他桩或者地面上冒出，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；若从本桩侧壁冒浆且压浆量较少，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。

　　(3)单桩压浆量不足压浆时最好采用整个承台群桩一次性压浆，压浆先施工周圈桩形成一个封闭圈，再施工中间，能保证中间桩位的压浆质量，若出现个别桩压浆量达不到设计要求，可视情况加大临近桩的压浆量作为补充。

　　控制技术

　　准备阶段

　　(1)施工人员对施工地点地质情况、桩位、桩径、桩长、标高等了解清楚。

　　(2)桩位放样。测量人员将4根直径400mm的钢管打入强风化层作为定位桩。

　　(3)将吊装工字钢焊接的钢围堰导向桩与定位桩分层联结固定，确保导向框位置准确。

　　(4)插打钢护筒。钢护筒壁厚12mm，根据各墩不同地质情况决定护筒长度，护筒下沉深度穿过覆盖层。

　　(5)插打钢板桩围堰。采用拉伸--Ⅲ型钢板桩沿导向框排列。用Dz-60Y型振动锤振动下沉，直至穿过覆盖层为止。

　　钻孔阶段

　　(1)安设钻机，使钻杆中心重合，其水平位移及倾斜度误差按规范要求调整。

　　(2)用冲击钻钻孔时，应待相邻孔位上已灌注好的混凝土凝固并已达到一定强度时，才能开钻。

　　(3)钻孔过程采用正循环回转钻进施工技术，在黏土层，适当少投泥土，靠钻进自行造浆，在砂土层则加大泥浆浓度固壁。钻进速度始终和泥浆排出量相适应。

　　(4)孔内始终保持0.2kg/cm2的静水压力，护筒内水位始终高于水库水位，遇松散地层时，适当增大泥浆相对密度和稠度，尽量减轻冲液对孔壁的影响，同时降低转速和钻压以满足施工质量控制要求。

　　(5)钻进过程严禁孔内掉进钻头、钻杆及其他异物，经常检查钻头的磨损情况。

　　(6)钻进过程随时留取渣样，每米不少于1组，在离设计标高1.0~1.5m范围内，每30cm留1组，每根桩渣样不少于3组。

　　清孔阶段

　　(1)清孔是钻孔桩施工中保证成桩质量的重要一环。通过清孔尽可能使沉渣全部清除，使混凝土与基岩接合完好，以提高桩底承载力。

　　(2)终孔后，将钻头提至距孔底的0.2-O.3m处，使之空转，然后将残存在孔底的钻渣吸出；必要时投入适量纯碱以提高泥浆比重和胶结能力，使沉渣排出孔外。

　　(3)当钢筋笼下沉固定后，再次复检孔深和沉渣厚度等。若沉渣超标，可用导管中附属的风管再次清孔，直至全部符合设计要求和工艺标准。

　　(4)清孔结束前，将泥浆比重调整到规定范围，以保证水下混凝土的顺利灌注，同时保证成桩质量。

　　钢筋笼的制作及安装注意事项

　　(1)钢筋笼制作时，主筋连接，桩身纵向受力钢筋的接头应设置在桩身受力较小处；接头位置宜相互错开，且在35d的同一接头连接区段范围内钢筋接头不得超过钢筋数量的50%；主筋与箍筋应点焊。

　　(2)钢筋笼应整体吊装，吊装时不得碰损孔壁。钢筋笼吊放前，必须清除槽底沉渣，孔底沉渣厚度≤200mm。钢筋笼吊放到设计位置时，应检测其水平位置和高程是否达到设计要求，检测合格后应立即固定钢筋笼，钢筋笼入孔后至浇筑混凝土完毕的时间不超过4小时。

　　(3)钢筋笼在制作、运输、吊装过程中应采用有效措施防止钢筋笼变形。

　　(4)在钢筋笼上有预埋钢筋处应采用聚乙烯泡沫板覆盖预埋件，以便于需要时凿出预埋件。

　　灌注混凝土注意事项

　　(1)砼坍落度18~22cm、粗骨料粒径小于40mm。

　　(2)混凝土灌注在二次清孔结束后30分钟内立即进行。

　　(3)采用Φ250法兰式导管自流式灌注混凝土。导管联结要平直，密封可靠；导管下口距孔底30cm~50cm为宜。

　　(4)首盘浇筑：初灌量必须保证导管底部埋入混凝土中50cm以上，且连续灌注。

　　(5)正常灌注混凝土时，导管底部埋于砼中深度宜为2~6m之间。

　　(6)一次拆卸导管不得超过6m，每次拆卸导管前均要测量砼面高度，计算出导管埋深，然后拆卸。不要盲目提升、拆卸导管，导管最小埋深2.0m。

　　检测技术

　　钻孔灌注桩由于其施工工艺成熟、承载力高、适用范围广已被广泛应用于公路、铁路桥梁等结构工程基础中。高等级公路大、中、小桥和互通式立交桥，基本采用钻孔灌注桩。但是，由于钻孔灌注桩是一项隐蔽工程，较多的建设单位关心其工程施工质量。但实践表明，仍有5%-20%的钻孔灌注桩存在不同程度的质量问题。加强施工阶段桩基检测，可以有效地避免质量事故发生，并及时采取补救措施，减少经济损失。

　　桩基检测技术有多种方法，如弹性波法、超声波法、抽芯试验法等。弹性波法根据锤击程度分为高应变检测法和低应变检测法，二者以桩基是否产生位移及位移趋势为界限。表1给出了这些检测方法的检测内容及特点。其中，低应变检测方法以其操作方便快速，准备工作少，作业面小，费用低等优点被广大检测部门所采用。