城镇桥梁工程桩基后压浆技术

城镇桥梁工程桩基后压浆技术

廖文强

北京城建华威公路工程有限公司 北京市 100020

摘要：城镇道路建设在基础设施建设行业中扮演着举足轻重的角色。随着施工技术的更迭创新，钻孔灌注桩桩端后压浆技术在工程建设中广泛应用，钻孔灌注桩后压浆技术能够有效提高桩基承载力，减少桩端土体的可压缩型，增强桩基周边土体与桩基的摩檫力，可有效减少桩基设计长度。

本文以亦庄京沪高速拓宽改造项目新建匝道桥工程为原型介绍，首先介绍该工程建设背景、工程所处地区的土质条件、水文条件和桩基后压浆技术提高桩基承载力的原理，然后阐述灌注桩后压浆施工工艺流程和预埋注浆管道制作工艺、注浆管的预埋布置及注浆施工顺序等关键施工要点，为后压浆技术在今后桥梁工程建设中的应用提供参考。

关键词：桥梁施工技术；桩基后压浆；钻孔灌注桩后压浆；声测管兼注浆管；

前言

随着城市发展，城镇化建设的加快，有着基建行业“动脉血管的”之称的交通行业也蓬勃发展，伴随交通量的迅速增长,车辆呈现大型、重型化,特别是交通超载、超重超限现象严重。在面对日益增加的交通客流量、客运量，桩基础作为直接承接桥梁上部结构所有荷载，再传递给持力层地基。这也对持力层承受荷载能力或储备提出更高的要求。目前按桩的竖向受力情况分为：端承桩，摩擦桩两大类。

1）端承桩对持力层地基要求高，受力形式依赖于持力层荷载能力，当持力层沉降位移时桩也随之沉降位移。端承桩为端承型桩的一种，它是指桩身穿越软弱土层、桩端设置在密实砂类、碎石类土层中或位于中等风化、微风化及未风化硬质岩石顶面，桩顶竖向荷载绝大部分由桩端阻力承受，而桩侧阻力很小可以忽略不计的桩。施工端承桩时，不能扰动和破坏桩端土的结构和强度，保护桩端土的强度，更不能让桩端土被水侵蚀，降低地基土体稳定性。桩端的虚土和浮渣一定要清理干净，否则桩会产生沉降，所以对沉渣高度有较高的要求。

2）摩擦桩，是指桩顶竖向荷载由桩侧阻力和桩端阻力共同承受，但桩侧阻力分担荷载较多的桩。一般摩擦型桩的桩端持力层多为较坚实的粘性土、粉土和砂类土。桩是靠摩阻力和端阻力来承担桩顶荷载的，摩阻力就是桩在承受桩顶荷载后，桩身产生弹性压缩向下位移，这时在桩身和桩身周边的岩土之间所产生的摩檫阻力，摩擦桩主要靠侧阻力承受荷载，所以按照规范要求控制沉渣高度就行。对桩的承载能力没有什么太大的影响。但是为了保证和提高工程质量减少负摩阻力对摩擦桩的影响，对桩进行后压浆处理，这也相当于地基基础补强的一种处理措施。一般在桩基灌注结束后，通过提前埋设的压浆管，对桩进行桩底，桩身周边进行压浆工艺处理。

0. 工程概况

新建匝道桥起点桩号为K0+613.47，终点桩号为K1+023.53。桥梁长度为410.06米，桥梁宽度为13.5米～14.434米渐变，桥梁面积5525.4平方米。新建匝道桥共四联桥梁，跨径分别为3*35+（40+56+40）+3*34+2*30。其中第二联为工厂预拼装3箱室钢箱梁结构，其余三联为现浇预应力混凝土连续箱梁。下部结构0#台、11#台采用重力式桥台，下接双排钻孔灌注桩，桩基直径1.2米，桩顶承台高度1.65米，第二联预制钢箱梁中墩采用3.5米x1.5米T形墩与预拼装钢箱梁焊接固接，墩柱下接4根D=1.5米的桩基，承台平面尺寸为6.5米x6.5米，高度为2.15米。第一联、第三联、第四联现浇混凝土箱梁中墩采用D=1.5米双柱结构，中墩墩顶通过盆式减隔震支座与主梁连接，中墩间距4.8米，墩柱下接6根D=1.2米的桩基，承台高度2.15米。桥梁伸缩缝处公共墩采用双柱盖梁形式，盖梁顶布置支座，墩柱间距为4.8米，盖梁高1.8米，宽2.1米，全长6.3米。墩柱下接6根D=1.2米的桩基，承台采用矩型承台，平面尺寸为8.2米×5.5米，高度为2.15米。新建匝道桥桩基共69根，其中0#5颗、11#8颗，1#-3#、6#-10#每轴6颗，桩径均为1.2米；4#、5#每轴4根，桩径为1.5米。

0. 地层土质条件

根据地勘报告本次勘探在65.0m深度范围内揭露地基土，根据其成因年代及地层岩性可分为11个主层及若干亚层，第①层为人工填土，第②层为第四纪新近沉积层，第③~⑾层为一般第四纪沉积层，现从上至下分别描述如下：

1、人工填土层

第①层：杂填土：杂色，湿，中密，含灰渣、砖块、石块等。本层层厚1.30～4.00m，层底标高介于29.07～30.56m之间。

2、新近沉积层

第②层：砂质粉土，粘质粉土：褐黄~色，湿，中密，含氧化铁、云母等。本层综合层厚0.70~6.60m，层底标高介于23.49～29.65m之间。

第②1层：粉砂：褐黄色，湿，中密，含石英、云母等。本层层厚1.70~3.50m，层底标高介于26.07～26.68m之间。

3、第四纪一般沉积层

第③层：粘质粉土，粉质粘土：褐灰色，湿，稍密~中密，可塑，含云母，有机质等。本层层厚4.9~8.8

m，层底标高介于16.95～19.04m之间。

第④层：细砂：褐黄色，湿，中密，含石英、云母等。本层层厚0.70~2.10m，层底标高介于16.25～16.98m之间。

第⑤层：粘质粉土，粉质粘土：褐黄色，中密，可塑，含氧化铁、云母、姜石、粗颗粒等。本层层厚3.90~5.60m，层底标高介于11.34～12.78m之间。

第⑥层：细砂：褐黄色，湿~饱和，密实，主要成分为石英、长石等，含云母、少量粗颗粒。本层层厚0.90~8.80m，层底标高介于2.64～6.88m之间。

第⑥1层粉质粘土：褐黄，湿，可塑，含氧化铁、云母等。无摇震反应，稍有光泽，干强度中等，韧性中等。本层层厚1.30~1.90m，层底标高介于4.66～5.58m之间。

第⑦层粉质粘土，粘质粉土：褐黄，湿，中密，可塑，含氧化铁、云母等。本层层厚3.80~11.90m，层底标高介于-8.61～-0.44m之间。

第⑧层：细砂：褐黄色，饱和，密实，主要成分为石英、长石等，含少量粗颗粒、圆砾等。本层层厚2.40~8.50m，层底标高介于-12.82～-3.32m之间。

第⑨层：层粉质粘土，粘质粉土：褐黄，湿，密实，可塑，含氧化铁、云母等。本层层厚5.70~8.90m，层底标高介于-19.66～-17.14m之间。

第⑩层：细中砂：褐黄色，饱和，密实，主要成分为石英、长石等，含少量粗颗粒、圆砾等，含量约占5%。本层层厚11.60~13.50m，层底标高介于-31.41～-30.13m之间。

第⑾层：粘质粉土，粉质粘土：褐黄色，很湿，密实，含氧化铁、云母、少量姜石等。本次勘察未钻孔该层，高度不详。

0. 地下水概况

根据地勘报告本次勘察在钻探深度65.0m范围内，揭露一层地下水。地下水稳定水位埋深23.1~25.2m，地下水稳定水位标高6.74~9.58m，地下水类型为潜水，赋存于第⑥层细砂中。要受大气降水入渗、管道渗漏，地下水径流补给，以垂直蒸发、地下迳流等方式排泄。

0. 后压浆桩基承载能力提高原理

使用高压压浆泵将水泥为主的浆液通过压浆管对桩底沉渣、桩侧泥皮、桩身、桩端等周边的土体渗透、挤密、填充空隙、固结土体，从而提高加强桩端土体承载能力，提高桩身周边土体摩擦，减少负摩阻力。不论桩端的沉渣性质如何，都能通过浆液的固化凝结成一个整体。固化后的土体具有较高抗剪强度、稳定性和较低可压缩性。

随着注浆量的增加压力的提高，浆液会在桩身与地基土体接触薄弱面以及桩端以上一定的高度沿着桩身周边泥皮上渗透，从而改善桩身周边土体，加固桩身摩擦力，提高桩端灌入阻力。

在注浆压力的作用下，使得浆液的渗透与桩端土体更加密实，桩端土体的压缩变形变小，减少沉降等效果，并且能有效减少设计桩长。

0. 施工工艺及要点

本工程桥梁基础为直径120厘米与150厘米直径的钻孔灌注桩，桩长从30至40米不等。全部采用后压浆技术进行桩身周边、桩端土体加强，地基加固。通常情况下桩基施工都是将钢筋笼骨架、声测管、压浆管固定在一起。然后安装在成孔的桩基中进行混凝土浇筑，一般情况下是成桩后7天在进行压浆（尽量减少应强度不足浆液对桩端混凝土薄弱面进行破坏）。

5.1施工准备

1. 后压浆机械设备进场时进行调试检测，压力表等进行标定。

2. 施工人员进场后进行安全、技术培训，培训合格后才能上岗作业。

3. 钢筋笼吊放安装过程中有相应保证措施防止扭转变形，声测管与钢筋笼绑扎固定牢靠。

4. 声测管均匀安装于钢筋笼内，并保证竖直度、无弯曲、压扁等现象。

为了提高工作效率减少劳动力，本工程将声测管代替注浆管使用，通过在声测管端部设置一段花管（在声测管上开8mm圆孔），花管用防水胶布缠绕封堵，在出浆孔孔洞处设置一个图钉形成单向阀门，将声测管与钢筋骨架固定牢固后用清水注满声测管，作用是为了平衡灌桩时声测管内和声测管外混凝土的压力差，防止在灌浆时声测管上浮，并能检查出声测管接口是否密实，并用木塞封住声测管顶管管头，安装在桩孔中，然后进行混凝土浇筑。待混凝土凝固达到设计强度的75%后进行超声波检测，然后进行压浆。

5.1声测管兼注浆管示意图 15.1大样图2

5.2声测管安装及施工要点

注浆管（声测管）采用Φ50mm壁厚3mm的声测管注浆，声测管采用螺纹丝扣连接。声测管随同钢筋笼一起沉入钻孔中，声测管紧贴钢筋笼内侧，并用Ø12钢筋制作的U型，在适当位置固定牢靠，声测管应沿钢筋笼圆周均匀布置。声测管长度比钢筋笼端部长度多出30cm。上部高出桩顶混凝土面50cm及以上但不得露出地面以便于保护和后续施工。

声测管在最下部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，间距3cm、直径8mm的压浆孔作为压浆喷头;用图钉将压浆孔封堵,外面用防水胶带双层缠绕。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胶带迸裂、图钉弹出,水泥浆通过注浆孔和图钉的孔隙压入土层中,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。声测管的连接使用螺纹丝扣连接，是为了保证连接部位的密实性，声测管整体的竖直度。不易采用焊接，应为钢管壁薄对焊接要求相对较高。

在压浆前，为使压浆管到通畅，先用低稠度水泥浆或清水压开阀门，当压力急速下减时，流量增加时立即停止开塞。开塞压浆阀的压力一般为6~10MPa。

后压浆用水采用市政自来水，水泥浆材料采用42.5R普通硅酸盐水泥，初凝时间为3~4h，稠度为17s~20s，7d强度不小于10MPa。水灰比控制在0.5~0.7（水泥浆配合比具体通过实验室试验确定）。

5.3后压浆施工顺序

桩基后压浆先从中间两个桩基开始注浆，然后在注两边的桩基，这样能充分保证浆液在土层中扩散，注浆完成后及时用堵头封闭，防止注浆时浆液从管道溢出。

从理论上来讲，只要浆液能注入土中，易用低压、慢速注浆，这样可以防止对周边土体破坏，让浆液更大限度的在桩底或桩周均匀渗透，以得到最佳加固效果。

压浆采用双控：压浆量为主，压力为辅。满足其中一条即可停止注浆。

自制转接头

5.3注浆管与声测管连接示意图1

桥台、承台等群桩后压浆最好一次性压浆完毕，压浆先施工周圈桩再施工中间桩。本项目吸取了其他注浆施工方法的优点，主要考虑到于同步注浆液凝固后有所收缩，或者是同步注浆没有填充密实。故采用单桩间隔注浆的形式注浆以起到补充的作用。

0. 质量保证措施

• 桩基成孔作业时，如若发现地质水文等与地勘、设计部符合时，及时向监理单位、地勘单位、设计单位报告。及时修正设计，确保施工质量。

• 桩基混凝土达到设计的75%后进行超声波检测，检测结果满足设计条件后进行后压浆作业。

• 后压浆作业注浆时流量不宜超过75L/min，控制在30~40L/min以内。

• 桩端压浆终止压力5.0Mpa~10.0Mpa，持荷时间5分钟。

• 压浆作业5米范围内有其他成桩作业否则不得进行注浆。

结语

实践证明，钻孔灌注桩后压浆具有缩短桩长桩基提高桩基承载能力提高工程质量降低造价等优点，声测管兼注浆管在保证注浆工作顺利完成及保证施工质量的前提下，能有效的减少工程费用的支出和工程进度的提高。所以在具备条件的工程中推广有一定的价值和意义。

由于笔者未对灌注桩后压浆用声测管代替注浆管对比单独设置注浆管注浆的桩基在相同荷载作用下他们的承载力及沉降量未进一步研究，文中写到可有效减少沉降量均来自理论知识。

参考文献

1. 1. 汪银根. 钻孔灌注桩后压浆技术的应用分析[J]. 四川建材,2020,46(12):96-97.

   2. 赵亚斌. 浅谈桥梁桩基中的桥梁后压浆技术[J]. 建设科技,2017,{4}(06):106.

   3. 宋其.公路桥梁工程中的钻孔灌注桩施工技术[J].北方建筑,2019(1):65-67