钻孔灌注桩后压浆技术在桥梁工程中的应用

杜文瑞

（中建路桥集团有限公司， 石家庄 050001）

1 引言

随着桥梁建设不断朝向大型化等发展，当前桥梁多采用钻孔灌注桩作为其基础型式。相比于传统的灌注桩，钻孔灌注桩的后压浆技术能够有效解决桩底沉渣等缺陷，并有效提高桩基础的承载力。

2 试验方案设计

基于钻孔灌注桩后压浆技术的理论研究可知，其能够提高桩端20%～150%的承载力，该值随着桩基所处地质条件以及施工方法等的不同而有所变化[1]。后压浆的钻孔灌注桩一般以静载荷试桩的方式确定其竖向极限承载力标准值，或者是在理论计算时根据现场条件乘以提高系数。本文以某桥梁的4根工程桩为研究对象。基于2种规范对其桩长进行计算，所得结果如表1所示。

表1 桥梁桩长计算结果

从计算结果可以看出，采用公路桥涵规范进行计算时所得到的计算结果较为保守，但基于安全性考虑将最终方案选定为公路桥涵设计规范。

基于上述分析，以1号和3号试验桩作为研究对象，将2号和4号试验桩作为参照组。试验均以2 090 kN的设计承载力进行，试验桩1号和3号参数均为23 m桩长和1 200 mm桩径，并采用后压浆技术进行施工；试验桩2号和4号参数均为29 m桩长和1 200 mm桩径，并采用不压浆的施工方法。

基于规范要求和施工经验，初步以2 t作为其压浆量。以1.5 MPa作为终止压浆的压力，在开始压浆之后可以根据实际情况对其进行调整，但均应在1 MPa以上。

3 施工工艺

采用直径25～30 mm的钢管进行焊接作为预埋管。为确保施工吊装时预埋管不出现断裂现象，推荐以套管焊接的方式连接2根预埋管，一般采用13 mm的套管。预埋管端部和顶部分别连接压浆阀和压浆管，推荐以管箍套丝的方式进行连接。上部连接管应等到钢筋笼全部下沉完后再进行安装，待检验合格之后再往里面灌清水，并且为了避免杂物等的掉落，应采用盖子等将其盖紧。在沉放钢筋笼之前需要安装压浆阀，但为避免其出现铁锈等现象，需在沉放之前再进行安装。

3.1 吊装钢筋笼和浇筑混凝土

在起吊钢筋笼之后需将其对准，慢慢放入桩位内，若钢筋笼下沉时出现阻碍时不得进行扭笼，并且在混凝土浇筑时应避免出现浮笼等现象[2]。可通过将清水注入压浆管的方式，对已经沉放好的钢筋笼中的压浆管密封性进行检查，若所注入的清水水面有所降低，则代表压浆管密封性不满足要求，应在混凝土浇筑前对其采取补救措施。若水面保持稳定则代表压浆管有着较好的密封性能，可将盖子盖上进行密封并确保杂物不掉入管中。

此外，为避免压浆阀在混凝土浇筑过程中不被淹没，在混凝土浇筑开始前先将粒径为0.5 m的碎石投入桩底中，以对压浆阀起到保护作用，在将碎石全部投注完毕后即可进行混凝土的浇筑。混凝土浇筑完的桩基如图1所示。

图1 混凝土浇筑完的桩基

3.2 压浆施工

后压浆施工应在混凝土浇筑完一段时间之后再进行，其中主要涉及压浆龄期等影响因素。所谓压浆龄期即使桩身混凝土强度满足要求所需的时间。压浆过程对于桩基而言所需承受的压力较大，故必须等到其混凝土强度满足要求后才能进行。基于施工经验，一般应在混凝土强度达到80%的设计强度后才能开始进行压浆施工，因此，一般以10 d作为压浆龄期。在夏天时可根据现场条件将压浆龄期缩短到7 d以上，在冬天时可将压浆龄期适当延长。

采用水泥和水等其他掺料进行拌和之后即为水泥浆液的配比。浆液在质量分数不同时的性能有所不同，当浆液较稀时具有较强的渗透性能，并且较有利于输送；当浆液质量分数中等时，其压密作用较明显；当浆液质量分数较高时可起到脱水作用。若采用水泥浆进行浆液的拌和，应选用0.5左右的水灰比；若采用水泥水玻璃进行浆液的拌和，则应采用0.8左右的水灰比。在现场操作时，一般先采用浓度较稀的浆液进行压浆，而后再采用浓度中等的浆液，最后才采用浓度较高的浆液。为提高压浆效率，可在浆液中适当掺入外加剂。如掺入减水剂或膨胀剂等以使其性能有所改善。

3.3 预压水试验

一般情况下，在桩身混凝土灌注成型之后还需对压浆管进行5 d左右的预压水试验。预压水试验需先将花管侧边胶带及其混凝土劈开，以使得压浆通道得以打通[3]。但该种方法容易出现返浆现象。即泥浆在完成压水试验后会进行压浆管中，而在其水分挥发完之后，容易使预埋管内的泥浆出现堵塞现象，严重可导致其无法进行压浆。因此，在本次试验中，将以直接压浆的方式开展试验。

对试验桩1号以1 MPa的压浆力和50 L/min的压浆流量进行压浆，当有1 t的水泥注入量，并且在其压力无显著增加时，可以降低水灰比并将压浆流量减小。当水泥压入量在1.5 t时，采用另外一侧的压浆管进行压浆工作，并将开启压浆阀的压力设定为1.2 MPa，并根据不断提高的压浆量来提高压浆力，达到3 t的压浆量时，将其压浆力调整到1.5 MPa，并持压到终止压浆。

对试验桩3号压浆时，以8 MPa的压力从一侧进行压浆，但此时因压浆阀未能开启，故认定压浆阀出现损害，从另一侧压浆阀将浆液注入，以1.2 MPa的压力开启压浆阀控制水灰比约为0.5，并保持压浆流量稳定，以较低的灌注流量进行压浆。达到3 t的压浆量，终止压浆力为1.5 MPa

3.4 试验结果对比

以设计承载力2 090 kN进行压浆试验，2组试验结果如表2所示。

表2 试验结果汇总

对比第一组试验可知，相比于未压浆的2号试验桩，压浆后的1号试验桩有较大的弹性工作区，表明后压浆技术能够使桩和桩周土的整体性有所提高，并且对于桩底沉渣而言，桩端压浆技术对其起到了较好的加固作用，使其承载力得到较大的提高。对比第二组试验，所得结果与第一组相似，但因3号试验桩在压浆时未能打开其中一根压浆阀，导致压浆时浆液分布不均，故对压浆质量造成影响。

4 结语

从上述分析可知，采用后压浆技术能够使桩端承载力得到较大的提高，但后压浆技术所需含金量较高，在施工时容易因操作不当而使其施工质量受到影响。基于此，可采用如下施工措施来提高压浆质量：

1）控制压浆节奏。为确保浆液能够尽可能地将桩底空间填满，在压浆时应对其节奏进行控制，可采用间歇压浆的方式进行压浆。可根据压水试验确定间隙时间，若施注时压浆力有所变化，可依据桩底的可灌性能对其进行调整。如压浆时桩底出现上冒泥浆的现象，则需在其停止冒浆一段时间后再进行压浆，以确保桩周泥浆凝固效果适当。

2）控制压浆持续时间。开始压浆到结束压浆的时间即为压浆持续时间。一般情况下应控制压浆持续时间小于2 h。为提高压浆质量，也可以采用多次压浆的方式。

3）压浆后的保养。一般应以15 d以上的时间作为压浆保养时间。