浅谈“后注浆”钻孔灌注桩施工现场监理控制要点

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汤海潮、徐晓建

摘  要：后注浆工艺通过桩底、桩侧注浆对桩底沉渣，桩端持力层及桩周泥皮起到渗透，劈裂充填、压密和固结作用，以此来提高桩的承载力，减少其变形，而后注浆钻孔灌注桩施工工艺的关键就是后注浆是否成功，本文结合如皋“东郡丽水”工程的施工监理实践，总结在施工过程中如何加强监理对质量关键控制点的监督管理，确保工程质量。

关键词：钻孔灌注桩、后注浆工艺、施工技术控制要点、开塞、注浆阀

引  言：随着中小城市城市化进程的发展及旧城改造的力度加大，中小城市的高层建筑日益增多，对于桩基础的要求也越来越高，后注浆灌注桩越来越多的被应用到高层建筑的桩基工程中。灌注桩后注浆技术虽推广已历十余年，却因其隐蔽性较大，一些检测数据及参数难以获取，故未大范围的应用于工程建设中。本文参照实际案例，并将施工监理过程中取得经验及遭遇的问题进行描述和分析，以供大家参考。

一、后注浆灌注桩的加固机理

后注浆灌注桩，就是利用钢筋笼底部和侧面预先埋设的注浆管,在成桩后2-30天内用高压泵进行高压注浆,浆液通过渗入、劈裂、填充、挤密等作用与桩体周围土体结合,固化桩底沉渣和桩侧泥皮,起到提高承载力、减少沉降等效果。后注浆技术包括桩底后注浆、桩侧后注浆和桩底、桩侧复式后注浆。

将注浆管固定在钢筋笼上（钢管或黑铁管），出浆口采用单向截流阀并压入桩底土中30～50cm。由于采用单向截流阀，在进行桩身砼浇注时浆液不会灌入阀内，注浆时浆液也不会回流。

钻孔灌注桩的后注浆基本上属于劈裂注浆与渗透注浆相结合。所谓劈裂注浆，即压入的高压浆体克服土体主应力面上的初始压应力，使土体产生劈裂破坏，浆体沿劈裂缝隙渗入土体填充空隙，并挤密桩侧土，促使土体固结从而提高注浆区的土体强度。如注浆区在桩底，则浆液首先在桩底沉渣区劈裂和渗透，使沉渣及桩端附近土体密实，产生“扩底”效应，使端承力提高，如注浆区在桩侧某部位，则该部位也同样出现“扩径”效应。从大量试桩实测资料可看出，桩底注浆后不仅桩的端承力提高了，在桩端以上5m甚至更大范围内的桩侧摩阻力也有较大提高。如果在桩侧某段面注浆，同样该断面以上一定范围内的桩侧摩阻力也有明显提高。

二、后注浆钻孔灌注桩施工质量监理控制要点

 “东郡丽水工程” 项目总建筑面积229168.37平方米，总造价约6亿元。共由10栋单体和两个地下车库组成，1#、3#楼地下2层地上31层， 2#、7#、8#楼地下2层地上33层，其他楼号均为地下2层地上17层，地下车库地下一层。31层、33层高层建筑全部为灌注桩后注浆工艺。该工程设计起点高、政府重视程度高、社会影响大，并且为如皋试点的安置房标杆，因此监理部把该工程的质量控制作为监理工作开展的重中之重，下面简述监理工作中是如何对后注浆钻孔灌注桩施工进行质量控制：

（一）准备工作：

1、人员准备：

灌注桩工程隐蔽性较强，如果施工单位、监理单位责任心不强，工程质量根本无法保证。监理部在确保监理人员旁站人员到位的情况下，督促施工项目部总包及专业分包管理人员到位，在人员旁站方面注重以下几个方面：

⑴每天早上7:00，晚上18:00交接班前15分钟监理部、施工项目部召开交接班短会，主要内容包括前一班次完成的工作量、存在问题、待处理事项，后一班次施工计划，注意事项。

⑵现场不允许出现“真空现象”，监理部一机一人旁站，特别是下笼、砼浇筑等关键工序必须有人在现场监督，泥浆比重测试、测孔深、开塞、注浆必须监理现场见证，开工前对现场监理人员及施工项目部技术管理人员交底，关键工序现场无人将进行经济处罚，出现三次关键工序不在现场人员清退出场。

⑶监理部给现场人员进行交底，着重关键工序的质量控制要点，如果发现连续三次现场值班人员在现场不能发现问题，对问题视而不见，要求进行更换。要求施工项目部对班组进行交底、教育，如发现班组人员不停指挥应及时予以教育，如仍不停指挥清退出场。

2、技术准备：

督促施工项目部编制施工方案，后注浆钻孔灌注桩技术施工除了要编制钻孔灌注桩施工方案外，还需编制注浆技术的专项施工方案，提供各种注浆参数。

后注浆技术是一种新技术，不同的施工单位，因其人员的技术水平、机械设备及工程所在地工程地质条件不同，选择的参数不尽相同。因此，监理人员要依据掌握的施工技术知识、实际经验、相关资料和有关规范、标准，对方案选取的参数进行认真的审查。审核的主要内容有：钢筋笼的的长度及分段组合、钢筋笼连接采取的方式、注浆管的壁厚、与箍筋连接方式及长度（桩侧的标高、桩底应升出30-50cm，本工程升出钢筋笼底部30cm）、注浆阀的选择、第一次第二次开塞时间、开塞压力、注浆压力、注入水泥的预控量等等。

3、机械、材料准备：

打桩机进场后要进行调试，有专业维修人员定期检查、维护，出现问题及时维修。桩机的数量应根据工作面及工期要求确定，正常情况36米桩长的后注浆工艺灌注桩24小时可以施工3.5根。

高压注浆泵的工作参数要满足方案要求；在使用前对高压注浆泵及管线的密封性要进行试运行；开塞的压力最大值不能小于10Mpa。

关于注浆管的选择很重要，薄壁管虽然可以用机械连接，加快施工速度，但是不可能焊接，容易焊穿，一旦焊穿极易造成堵管，开塞失败。因此建议使用国标管，壁厚达到3.2mm。注浆管在施工过程中的顶部封头应使用铸铁材质，防止在砼浇筑过程中料斗碰撞损坏丝扣，砼浇筑之后可以改为

（二）施工过程控制：

1、施工前准备：

⑴复查桩位的位置。进行自然地面标高抄测，并保留作为结算依据，桩位小样放线误差控制在1cm范围之内，使用全站仪放点，画桩位小样中心插一次性筷子标识。

⑵钢筋笼的加工制作。检查钢筋的规格、型号，钢筋焊接时接头满足设计要求的10d，钢筋接头按50%错开，搭接长度为35d。钢筋允许误差范围，主筋间距±1cm，箍筋间距±2cm，主筋长度±10cm，钢筋笼直径±1cm，钢筋笼长度±10cm。注意钢筋笼的分段连接，为提高施工效率，建议搭接区避开加密区。

③注浆管、注浆筏检查：

对注浆管，要检查注浆管的长度、出浆孔径、孔距是否符合方案要求；安设注浆管时，要检查注浆管与钢筋笼连接是否可靠、牢固。

因为底笼不焊接容易滑落，因此注浆管底管与钢筋笼要进行焊接，但焊接时要注意，焊条与注浆管成45°左右焊接，不能成90°，因为钢筋焊接使用的是E50焊条，容易将管焊穿，为了防止底管被焊穿，我们在实际施工过程中增加底笼加压灌水试验，对底笼的注浆管是否渗漏进行检查验收，每天按照使用量进行验收以便控制（如果每天施工10根，就验收12根），并且验收过后的钢筋笼分开堆放。

注浆阀是否用合适的橡胶膜封闭、包裹；注浆管各节连接是否牢固、密封，及注浆管上端是否略高出地坪，为了在注浆时可以正确区分我们将底管做了适当加长略高出侧管15-20cm。

2、施工过程控制：

⑴护筒埋设与机械就位。护筒埋设前应先将护筒四周夯实，这是防止护筒冒水塌陷的关键。护筒埋深1m，上口高出地面10~20cm，上部开两个溢水孔做护筒排水口，护筒的内径比桩径大10cm。机械就位后检查钻机平台平整度、钻杆垂直度，误差控制在0.2%以内，钻头中心与护筒中心偏差在1.5cm以内。

⑵泥浆调制。钻机就位的同时要准备好泥浆循环系统，设置储浆池、沉淀池、排浆沟，原则采用粘土或原土造浆，根据地质情况在造浆过程中适量增加膨润土、分散剂和增粘剂。泥浆控制的指标为密度、粘度、含砂率3项。密度：在砂性土或夹砂层相应密度在1.1~1.3之间。粘度：10~20S（采用1006型泥浆粘度剂测试）含砂率：≤4%~8%（可采用NA-1型含砂率测定仪测试）

⑶开孔。开始时将钻头对准护筒中心后采取低档慢速钻进，确保钻孔误差在5cm之内。钻进过程针对不同的地质和土层采取不同的钻速，不同土层或不均匀土层交接位置应不断上下反复窜动钻头防止造成斜孔。钻孔时根据钻进深度保持5m测量一次垂直度，误差控制在0.2%以内，钻孔深度误差控制在30cm之内。根据经验计算钻孔速度平均为0.2m/min

⑷清孔换浆拆钻杆。终孔后立即进行清孔、换浆，规定要求采用反循环方式。现场采用正循环方式时，将钻头抬高10~20cm，时间控制在30~60分钟，采用性能较好的泥浆，控制泥浆的粘度和比重不得用清水置换。清孔前阶段采用高浓度的泥浆并加大泥浆的流量使砂、石粒能顺利浮出孔口。当孔口无泥块浮出时，将泥浆密度降至1.1~1.15并继续换浆保持一段时间后确保整个孔内泥浆达到1.1~1.15。同时孔内的浆液保持高于地下水位1m以上，确保达到保孔要求，防止孔壁剥落造成泥浆过厚在混凝土浇筑过程中无法将孔壁泥浆顶升造成桩身露筋。

⑸下钢筋笼及混凝土导管。在终孔换浆后应尽快安放钢筋笼，起吊时防止变形，下放时垂直慢放防止顶撞侧壁。安放时需检查每节接头包括注浆管接头的焊接质量是否牢固，焊接长度是否符合要求，焊接质量差容易导致安放时钢筋笼掉入孔内，发现焊接不到位的及时补焊。钢筋焊接接头错开距离满足规范要求，保护层垫块应放置在加强筋处（每2米4个）。注浆管底端伸出主筋长度为30cm左右，钢筋笼的上端标高要保证达到桩顶设计标高及钢筋主笼锚入承台的长度满足50cm（根据设计要求）。下笼时做好注浆管桩侧、桩底的标记及管孔封堵，防止混凝土及杂物掉入管内。钢筋笼安放后接着下混凝土浇灌导管，导管拆卸应灵活并确保导管始终在孔洞中心。

⑹二次清孔。由于一次终孔后至浇筑前的时间较长，沉浆渣远超过规范要求所以在砼浇筑前必须进行二次清孔。二次清孔原则上仍然是采用反循环方式，但是现场一般采用正循环利用导管清孔，导管提离孔底40cm直接接泥浆泵管进行泥浆循环，逐步替换泥浆直到孔口返浆比重、含砂率及孔底沉浆厚度满足要求，孔底沉渣厚度应小于5cm，二次清孔时间根据地质情况而定，如皋地区为粉砂土层一般要求二次清孔时间为30分钟。

⑺水下混凝土浇筑。孔底沉渣厚度和泥浆的比重在满足设计规范标准要求后，方可进行浇砼。砼的初灌量要满足要求；拔管时要控制导管在砼中埋入深度，谨防导管拔出砼面造成夹泥状况；控制好砼灌注的充盈参数，使其保持在1.1-1.2之间，记录浇砼情况。砼坍落度控制在16~22cm，浇筑时采用不小于1立方的储料斗并用阻料塞封闭，待装满后打开阻料塞浇筑，同时不断进行补加混凝土确保足够的容量从导管底部端以较大的冲击力排出孔底沉淤上翻，从而减少孔底沉淤和满足导管一次性埋入混凝土深度。拆管前要计算砼浇筑深度，确保导管一次性埋入深度为3~6米，最少不得少于2米，防止导管提升过快造成断桩、缩径。浇筑顶标高比设计标高高70cm即可。

⑻开塞及后注浆。在砼浇筑完成后6小时左右时要进行清水开塞压力试验，开塞压力应在4-6Mpa，开塞水量控制在0.5T左右。开塞时间的早晚，对注浆较为关键。能否顺利注浆，控制好注浆时间是重点。开塞时间早了，砼未形成一定的强度，在高压水的冲射下会破坏桩端的桩成形和砼强度；过迟，包裹注浆后的砼强度过大，会造成注浆头橡胶膜打不开现象，使预埋管报废，最终不能注浆。注浆管疏通后要在管口采用堵头使管内的水保持压力并处于密封状态，防止浆液回流阻塞注浆管。一次开塞12小时左右要进行二次加压注水检查是否阻塞。开塞时要在现场观察高压注浆泵的开塞压力，记录开塞情况，要写明开启部位，根数。

后注浆在砼浇筑后的3~7天内进行，首先检查水泥，其不能有结块现象。核实进场的水泥量及水泥浆的水灰比，掺外加剂的，检查外加剂的掺量。检查高压注浆泵的压力表、阀门、管线完好状况。注浆开始记录注浆压力。注浆压力过小，对桩端土、桩周土加固范围渗入充填强度、深度小，加固作用小；注浆压力过大，可能会损坏注浆管。因此要控制一个较合适的注浆压力，一般为开塞压力的一半2-4MPa。注浆一般以注入水泥量为主控因素，水泥注入量达到预定量，无特殊情况即可停止注浆。预定量可根据第一、二根的注浆情况进行修正。现场监理人员要记录每次水泥的用量，保证水泥的注入量达到要求。注浆时钻孔桩与注浆桩应保持8M以上距离，防止压浆的渗透造成钻孔的侧壁坍塌。注浆时先桩侧后桩端进行灌注，桩侧注浆会对旁边未施工的工程桩产生影响，我们根部现场实践、静载检测及与设计沟通，600桩总注浆量1.8T，底1.3T-1.5T侧0.3-0.5T,700桩总注浆量2.1T，底1.5T-1.6T侧0.5-0.6T。注浆水灰比控制在0.6左右，每根桩注浆根据设计要求水泥用量，尽量采用水灰比小的浆液注浆防止无效扩散。注浆时要注意同一承台内桩或较近的桩宜同时注浆，未同时注浆的要在附近桩注浆结束后用压力表检查注浆管是否疏通。终止注浆的条件主要以单桩注入水泥量达设计要求为主要控制因素，同时注浆压力稳压4Mpa3分钟以上及注浆量的75%以上且压力达到4Mpa即可终止注浆。

三、压浆施工中出现的问题和相应措施

（一）喷头打不开：

压力达到10MPa以上仍然打不开压浆喷头，说明注浆阀部位已经损坏，不要强行增加压力，可在另一根管中补足压浆数量。

（二）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。

（三）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。

（四）整片区域多数桩注浆量无法达到设计要求，甚至相差较多：

本项目2#楼中间区域十几根桩出现类似现象，经设计、监理、业主及施工单位共同协商确定在该区域进行插管注浆，具体做法如下：

用XP-30旋喷钻机在距桩周壁0.25m处钻进至设计图纸需注浆标高处喷浆，喷浆用量参照原设计需后注浆水泥用量，如出现仍注浆困难，无法达到设计要求的在周边其他桩补足注浆量，如下图：

    待龄期满足后对以上经过处理的灌注桩进行静载试验，试验结果满足设计要求。

四、结语：

钻孔灌注桩后注浆技术已作为建设部推广应用的新技术，在今后的建筑工程桩基础施工中将会被更广泛的应用，本文将在该工程中取得的经验教训进行分析、共享，希望对其他工程的质量控制起到一定的参考作用。

参考文献：

1、《钻孔灌注桩底压浆设计施工分析》（龚维明和邹小平）

2、《灌注桩后压浆技术规程》(Q/JY14-1999)

3、《锚固与注浆技术手册》（梁炯云）