高速铁路桩基后压浆施工技术

高速铁路桩基后压浆施工技术

张志强

中铁上海工程局集团第七工程有限公司 陕西西安 710018

摘要：介绍了桩基后压浆施工技术工艺原理及操作要点，指出了本技术在高速铁路中的应用优势，有效地增强桩基质量稳定性，保证了工序衔接时间，而且在提高单桩承载力、减少工程沉降量、降低桩基工程造价等方面都具有深远的意义，同时为企业积累了技术和经验。

关键词：高速铁路；湿陷性黄土；桩基后压浆

引言

桩基后压浆施工技术是在普通钢筋混凝土钻孔灌注桩成桩后通过预埋于桩端或桩侧的压浆管高压注入纯水泥浆，从而更大限度地节约桩基成本，缩短施工工期，有效地增强质量稳定性和提高单桩承载力。根据工程实际情况表明，在不增加桩长和桩径的条件下，后压浆不仅在技术上是可靠的，而且在提高单桩承载力、减少工程沉降量、降低桩基工程造价等方面都具有深远的意义。

1工程概况

银西铁路甘宁段8标年家庄特大桥位于甘肃省环县甜水堡镇境内。中心里程为DK439+878，全长582.36m，由15个墩2台组成，孔跨形式为2[6-32m+1联(40+64+40)连续梁+7-32m]简支箱梁，桩基共176根，共11294米。

桥址区上部地层主要为第四系上更新统风积砂质黄土，第四系中更新统冲积粉土、细圆砾土，下伏白垩系砂岩，其中本场地黄土均具有湿陷性，为IV级(很严重)自重湿陷性，湿陷土层厚度45m；桥址区地下水为第四系孔隙潜水，主要赋存于第四系粉土、砂质黄土层中，水位埋深42.8-57.9m，地下水主要受大气降水补给，地下水氯离子含量约为265.5mg/L，对混凝土具有氯盐及硫酸盐侵蚀性，环境作用等级为L1,H1。

2施工工艺原理及流程

⑴桩基后压浆是在普通钢筋混凝土钻孔灌注桩的基础上增加压浆工序，在普通钢筋混凝土钻孔灌注桩成桩后通过预埋于桩端或桩侧的压浆管高压注入纯水泥浆，固化桩底土层，使桩底和桩侧一定范围内的土体得到加固，从而达到改善成桩工艺，提高桩端或桩侧的承载力，减少工程沉降量。

⑵劳动力、材料及设备。①主要材料：直径Φ25mm、壁厚δ2.75mm国家标准低压流体输送焊接管，配套套管、压浆阀、堵头等。

3智能喷淋养护系统操作要点

⑴按照一般钻孔灌注桩施工程序进行钻机就位、对点、埋设护筒。

⑵在钻孔过程中要求慢速运转，掌握地层对钻机的影响情况，以确定在该地层条件下的钻进参数。在钻进过程中不可进尺过快。

⑶钻孔中采用钻孔液护壁，钻孔液主要成分为聚丙烯酰胺，呈白色粉末状固体，在水中加入20%的钻孔液进行配置。在钻进过程中，一定要保持液面，不得低于护筒顶40cm。在提钻时，需及时向孔内补浆，以保证液面高度。

⑷在钻进到设计深度时，经对孔径、孔深、孔位、垂直度等指标进行检测确认合格后应及时清孔，清孔时应保持孔内水位；在清孔后，孔底沉渣应满足设计要求，严禁采用加深钻孔深度方法代替清孔，将孔口处杂物清理干净，方可进行下一步工序。

⑸压浆管埋设。压浆管采用Φ25mm管壁厚度2.75mm的国家标准低压流体输送焊接管，压浆管随同钢筋笼一起沉入钻孔中，边下放钢筋笼边接长压浆管，压浆管紧贴钢筋笼内侧，并用铁丝在适当位置固定牢固，压浆管应沿钢筋笼圆周对称设置，注浆管的根数根据设计要求及桩径大小确定。注浆管压浆后可取代等强度截面钢筋。桩底压浆时，管阀底端进入桩端土层的深度应根据桩端土层的类别确定，持力层过硬时可适当减小，持力层较软弱及孔底沉渣较厚时可适当加深。桩侧压浆时，管阀设置应综合地层情况、桩长、承载力增幅要求等因素确定，一般离桩底5～15m以上每8～10m设置一道。

为保证管阀顺利地进入桩底持力层中，管阀应超出引导压浆管钢筋笼底端一定长度，超出长度根据土层类别确定，保证管阀进入土层长度符合要求。安装过程中防止钢管在安装过程中发生扭曲，压浆管与钢筋笼加劲箍和螺旋箍筋焊接或绑扎固定。压浆管采用钢套管连接，连接应牢固和密封，不漏水，上端用丝堵封口，避免杂物落入管内造成堵管。在吊放钢筋笼过程中，严禁撞笼、扭笼、墩笼，钢筋笼应竖直缓慢下放，快到桩底时，钢筋笼不得扭动，以免管阀在进入土层时受到损坏。

⑹在进行混凝土水下灌注时导管下入长度和实际孔深必须做严格测量，使导管底口与孔底的距离能保持在0.3～0.5m左右，在承料斗内先置一球胆于导管口，球胆直径大小要能自由通过导管，然后用锥形塞堵住承料斗口，混凝土灌满承料斗，在上提锥形塞的同时，向承料斗内补混凝土，使料斗内混凝土始终保持装满条件下连续浇灌。提管时，要准确测量混凝土灌注深度和计算导管埋深后，方可提管，导管应徐徐上提，不可一次提的过高，造成导管底部超出混凝土面，形成断桩。导管在混凝土内埋深不得大于6m，也不得小于2m。混凝土超灌不得小于800mm。

⑺开塞：每根桩在混凝土浇注完毕后的24小时内必须用清水将喷口冲开，开塞时采用逐步升压法，当压力骤降，流量突增时，表明通道已经开通，立即停机，防止大量水涌入地下。

⑻浆液的配置。浆液采取水泥浆液。水泥浆的结石强度是随着水灰比的降低而提高的，但是如果水灰比过小，将液的流动性差，既难于泵松，又不易渗透到较致密的砂层中。因此，将液的水灰比需要根据底层条件的不同而改变。总结将液配方试验得到结论如下：

对渗透性较强的地层（如松散的砂土及软粘土等），桩端压浆的水灰比为0.4～0.5，桩侧压浆为0.5～0.7。

对渗透性较弱的地层（如较密实的砂土、卵石等），桩端压浆的水灰比为0.5～0.7，桩侧压浆为0.6～0.8。

⑼灌浆压力、压浆量的设计。后压浆桩的灌浆压力控制是关键技术之一，决定灌浆压力的因素很多，且非常复杂。实际工程中，往往根据灌浆前的注水试验的数据和以往的施工经验确定。

对渗透性较强的砂土、软粘土，稳定灌浆压力一般控制在0.4～1.2MPa，高时达2.0MPa，稳压时间不少于5min。

对渗透性较弱的密实砂土、卵石等，灌浆压力在0.5～1.8MPa，最大压力控制在3.0MPa左右。对深层灌浆，最大压力不超过4.0MPa，稳定时间不小于5min。

对较长的嵌岩桩，可采用高压桩底压浆，压力控制在4.0～6.0MPa，当灌浆量不能满足设计要求时，压力可提高至8MPa，稳定时间为5～8min。

⑽灌浆压力采用由小到大逐级增加的原则，对于上层桩侧压浆，压力取较小值，压浆节奏较慢，对于桩底压浆，压力可稍加大。在理想状态下，桩底压浆形成有效混凝土团快的大小不需过大，桩底压浆应根据桩端的持力层的岩土性状、沉渣等因素，预先设计所需要注入量。

压浆过程采用“双控”的方法进行控制，压浆终止条件，当满足下列条件之一可终止压浆：

a、压浆总量和注浆压力均达到设计要求；

b、压浆总量已经达到设计值的70%，且注浆压力达到设计注浆压力的150%并维持5min以上；

c、压浆总量已经达到设计值的70%，且桩顶或地面出现明显上抬。桩体上抬不得超过2mm。

压 浆作业过程记录应完整，并经常对后压浆的各项工艺参数进行检查，发现异常情况时，应立即查明原因，采取措施后继续压浆。

⑾后压浆压浆顺序。压浆顺序可采用先周边后中间的顺序。中间成片的桩压浆时可采用呈梅花状间隔压浆的顺序。这种压浆方法，能使桩底由小压浆量比较均匀，在工程范围内形成一个整体。不但能降低桩基的沉降量，同时也能进一步改善持力层的工程地质特性，使沉降保持均匀。

4质量控制措施

⑴下放注浆管时，连接部位一定要密封、牢固；

⑵注浆管下入孔内后，注清水检查是否畅通；若不通，则提出孔外修理重新安放，最后管顶用丝堵封闭，防止泥土进入管内发生堵塞；

⑶注浆前再次进行注水检查，如不通，使用直径为10mm的铝塑管插入注浆管内反复捅插，直至畅通；

⑷检查注浆泵、搅拌筒是否正常，特别是注浆泵上的压力表必须处于完好状态，一切就绪，方可注浆；

⑸水泥浆采用P.O 42.5水泥与水配制、水灰比为0.4-0.9，施工过程中严格按水灰比配制，搅拌至均匀；

⑹压力控制：桩底最高注浆压力不能超过10MPa，但注浆量达不到设计要求时，间隔10~15min后采用间断式注浆，仍注不进去时，可以停止注浆。

5结束语：

钻孔灌注桩采用后压浆工艺后操作简单、质量容易控制，较普通的工程桩减少了工程量、降低了成本缩短了工期：钻孔灌注桩后压浆时，不影响其它工程桩施工，因此，桩数较少时，可加快工程进度、节省基础工程造价，间接提高了经济效益。

参考文献：

[1]孙晓珍.后压浆技术在桥梁桩基础中的应用研究[J].西南公路,2019(2):155-156.

[2]张伟.高速铁路岩溶地区桩基后压浆仿真分析[J].路基工程,2018(2):166-167.

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