孟宝华， 徐　俊

(1.成都四海岩土工程有限公司，四川成都 610041； 2.中石化中原建设工程有限公司， 河南濮阳 457000)



旋挖成孔灌注桩后注浆施工技术

孟宝华1， 徐俊2

(1.成都四海岩土工程有限公司，四川成都 610041； 2.中石化中原建设工程有限公司， 河南濮阳 457000)

根据我国西南地区旋挖桩施工现状，文章总结了旋挖成孔灌注桩后注浆技术要点，并在工程调研和实践的基础上，对混凝土方量控制、孔口坍塌处理、桩端沉渣控制、填方地段处理等问题进行了探讨分析。

灌注桩；旋挖成孔；后注浆；施工技术

旋挖成孔作为灌注桩中的一种施工工艺，自20世纪80年代后期引进国内后[1]，已越来越广泛地应用到桩基工程中来。旋挖成孔灌注桩与其它钻孔灌注桩相比，其成孔方式、适用范围及在环境保护等方面均有一定的优势。

旋挖成孔灌注桩一般适用于黏性土、粉土、砂土、填土、碎石土及风化岩层。其施工范围广、施工速度快、施工安全度高、桩径设计灵活、综合经济效益好，在桩基施工中的应用范围非常广泛。青藏铁路工程、郑西客运专线工程等国家大型基础项目的建设就是运用了该技术, 并且取得了很好的效果[2]。

但也因其难以进行扩大头施工，在含漂石或大直径卵石的地区钻进困难，桩底沉渣清理不充分，使其发展受到制约[3]。近年来，随着扩孔钻头、后注浆等工艺在桩基工程中的运用，使旋挖成孔技术得到进一步发展。

本文以成都、重庆京东方桩基工程为实例，结合后注浆工艺的成功运用，在总结旋挖成孔灌注桩后注浆工艺施工技术要点的基础上，就该工艺运用过程中常见问题及处理措施进行了初步分析，供工程技术人员参考。

1　旋挖成孔灌注桩后注浆工艺施工技术要点

钻孔灌注桩后注浆技术是混凝土灌注完成后通过预埋的注浆管向桩侧和桩端注入高压水泥浆，提高桩端和桩侧摩阻力的施工技术。其施工流程为：场地平整、钻机就位→桩位放线、护筒埋设→泥浆制备→旋挖钻进→成孔检测→一次清孔→钢筋笼及注浆管制作与下放→导管安放→浇筑混凝土→后注浆[4]。

1.1钻机定位

钻机就位前必须平整场地并压实，尤其进行湿法作业时，场地平整的质量直接关系到项目安全、弃土进度等。

在桩位通过复核，护筒埋设符合设计要求,护筒、地坪标高已测定的基础上,钻机才能就位。桩机定位要准确、水平、垂直、稳固,尤其注意钻机导杆中心线、回旋盘中心线、护筒中心线应保持在同一直线。

1.2桩位放线

除满足相关规范的精度控制要求外，由于旋挖机、吊车、混凝土泵车、挖掘机等机械协同工作，场地受水及堆土影响逐渐缩小，旋挖机若采用直线式布置易造成机械之间的干扰，且易引发安全事故，因此，结合施工效果进行比较，放线应保证旋挖机采用“L”型布置，以充分发挥各机械机动性。

为防止护筒在施工过程中被旋挖机压下，给桩标高控制带来不便，应保证护筒溢出口底部至少高于设计桩顶30～50 cm，以满足桩超灌高度。

1.3泥浆制备

在钻进过程中或将钻头提出钻孔外后，向孔内注浆，泥浆液面不得低于护筒底部，必须保证液面比地下水位要高100～150 mm，防止地下水进入。在施工作业中很少有将钻头挤满的情况，因此，提出的钻头有泥浆，存在污染泥浆的问题，钻头筒中上部留有溢浆口，这就造成在旋挖砂层时，泥浆与砂混合后又溢入孔内，如果泥浆相对密度小于1.3，会造成混凝土灌注前沉渣太多而超出规定，即使旋挖钻机二次旋挖清孔也无济于事，以致造成混凝土灌注困难，故泥浆充盈系数控制在1.11～1.15 之间至关重要。

在采用化学泥浆护壁时，按相关规范要求，化学试剂用量不小于用水量的5 ‰，以保证化学聚合物对底部沉渣的絮凝能力。

1.4一次清孔

清孔时孔内水位应高出地下水位2 m左右，以防塌孔。清孔必须彻底，如果泥浆指标超标，应将钻头放入孔底扫孔，捞去沉渣。清孔结束,自检合格后与监理工程师共同进行孔深测量,作为第二次清孔后测沉淤的依据。

1.5导管安放

(1)计算导管长度，安装井口架。

(2)导管要定期进行水密性试验,下导管前要检查是否漏气、漏水和变形,是否安放了“O”形密封圈。

(3)导管要依次下放,全部下入孔内后应放到孔底,以便核对导管长度及孔深,然后提起 30 cm～50 cm,进行二次清孔。

1.6二次清孔

测试进、出口泥浆指标,调整到施工组织设计确定的参数,用无收缩水文测绳、标准测锤测沉淤值,控制在规范允许范围内。

1.7钢筋笼及注浆管的制作和下放

(1)将绑扎好声测管的钢筋笼预先转移到场地内堆放点，下置φ20 cm原木，然后进行绑扎注浆管操作，完毕后将成品钢筋笼分型号放置，经过质检人员验收后进行下放。

(2)在钢筋笼上挂牌，注明施工部位、桩号、孔深、吊筋长度等相关信息，空桩较深的钢筋笼可在注浆管上用胶带标识出护筒顶位置。

(3)下放过程中要观察孔内水位变化,看是否有孔内塌孔现象。如下放困难，应查明原因，不得强行下放。一般采用正反旋转的下放方式，慢起慢落数次逐步下放。

1.8水下混凝土浇筑

水下混凝土浇筑是最后一道关键性的工序,施工质量将严重影响灌注桩的质量,所以在施工中必须注意以下几点:

(1)导管必须严密,长度适中,保证底端距孔底 30～50 cm。

(2)混凝土必须具备良好的和易性,坍落度控制在18～22 cm,首批混凝土必须保证封底成功。

(3)混凝土浇筑必须连续作业,余料不足一根桩时，严禁浇筑，以防止断桩及吊车窝工。

(4)应有足够的混凝土储量，导管一次埋入混凝土灌注面以下不少于80 cm。

(5)导管埋入混凝土深度宜为2～6 m。严禁将导管提出混凝土灌注面，并应控制提拔导管速度。

(6)浇筑过程中应有专人记录,以防导管提升过猛或导管埋入过深,造成断桩。

(7)灌注桩超灌高度宜为80～100 cm,以确保桩顶混凝土质量。

在实际湿法施工过程中，由于旋挖钻进过程中加入水，使得现场作业环境变差，因此，及时抽回水对后续作业显得尤为重要。

1.9注浆

压浆设备采用JW/80型灰浆搅拌机，注浆用BW250 型泵，压力注浆管路由排浆管段、压浆导管段和地面输浆管路组成。压浆于成桩后2～3 d进行，早期压浆有利于水泥浆分布均匀，注浆压力0.6～0.8 MPa ，水泥浆水灰比0.5，使用42.5 普通硅酸盐水泥。

施工完毕后，根据现行《建筑桩基技术规范》、《建筑基桩检测技术规范》及西南地区的检测技术规范、文件要求对桩进行检验。工程基桩的检测内容包括基桩承载力检测和桩身完整性检测。桩承载力检测及施工完成后效果见图1、图2。

图1　静载试验堆载

图2　桩施工完成效果

2　施工注意事项

2.1混凝土方量控制

由于工程采用水下混凝土浇筑，串孔、软弱层、混凝土质量缺陷等不可预见性因素多，给混凝土方量控制增加了一定难度。根据本工程及相关工程经验，可通过以下方面进行控制：

(1)严格控制混凝土供应量，防止混凝土公司偷工减料。加强质量控制，对泥浆的指标检测，控制土层变化在钻进中的影响，减少或防止意外情况的发生。

(2)控制旋挖机转速及提升速度。严格控制每个工作循环的钻进尺度 ,避免发生埋钻事故，同时应适当控制回转斗的提升速度。升降速度宜保持在0.75～0.85 m/s,避免因提升速度过快引起的孔壁坍塌情况发生。

(3)应控制最后一次灌注量，超灌高度宜为80～100cm，保证凿除浮浆后桩顶混凝土强度；同时计算好超灌量，减免因此而产生的超方。

2.2孔口坍塌处理

成孔后由于振动和泥浆冲刷的影响，护筒的周围和底部土层松动，使孔口坍塌。发生坍塌后即打捞护筒并对桩孔用黏土回填重新钻进。以直径0.8 m桩为例，在桩施工时，先在桩位处挖出φ1.2 m的圆坑，护筒选用φ1.0 m、长2.5 m的钢护筒，再将护筒放入坑内，护筒底部0.5 m四周回填混凝土，其余部分回填黏土进行处理。

2.3沉渣控制

旋挖桩桩端沉渣控制一直是一个技术难题，尤其是高填方场地桩端沉渣。经对重庆京东方桩基工程、成都京东方桩基工程工地现场调研分析，提出以下沉渣控制技术，通过多个控制技术相结合，最终达到降低沉渣厚度，最大限度地消除沉渣对基桩承载力的不利影响的目的[6-7]。

(1)混凝土浇筑方式采用滑阀(隔水塞)式施工工艺。

(2)成桩后采用后注浆技术对沉渣进行固结。

(3)选用平底捞砂钻斗，进行捞渣10 min以上，并保持不进尺，保持慢速空转捞渣，捞渣结束后，不允许反转。

(4)合理确定混凝土浇筑时间，尽量缩短施工时间，成孔后待灌时间一般不超过3 h， 防止因等待时间过长发生孔壁垮塌， 渣土掉入孔底。

(5)钢筋笼吊放过程中，要求对准孔位，垂直缓放入孔，不碰撞孔壁使泥土坍落桩底。

(6)采用导管二次清孔。

2.4填方地段处理

处理松散高填方地基,目前成都地区常用的加固方法有灌浆法、强夯法、桩基础等。但由于松散高填方的空洞较大,采用灌浆法处理时,容易出现跑浆,无法控制浆液的流向, 加之本身孔隙之大, 欲达到灌注效果,其注浆量非常大, 成本相当高。强夯的有效加固深度一般在10 m以内,10 m以下部分,则由于强夯能量的衰减而不能得到加固,使得有效加固深度以下存在一仍处于欠固结状态的下卧层,建筑物在上部荷载作用下可能会发生不均匀沉降现象。

在成都京东方桩基工程CUB区施工中，小部分区域由于往年连砂石被盗，之后进行回填，钻孔揭露回填土厚度约2～11 m，填土多为生活垃圾，在旋挖钻进过程中，出现塌孔、串孔现象严重，混凝土严重超方，最初决定采用泥浆护壁来解决塌孔问题,终究没有成功。就其原因,主要在于松散碎石土的孔隙率相当大,泥浆发生严重的漏浆现象,向孔内补充的泥浆很快便从孔壁渗漏,无法保持水头高度,防止坍孔现象不能得到控制。

经多次讨论分析,决定采取以下措施来解决这一问题:加长护筒，穿越易垮塌段，垮塌段较长时，采取全套管旋挖钻进法，塌孔问题得到解决。

3　结论

旋挖成孔灌注桩后注浆工艺通过向桩侧和桩端注入高压水泥浆，对桩间土及桩底沉渣进行固结，通过成桩后静载试验及桩身质量检测，证实其有效提高了桩端和桩侧摩阻力，提升了施工质量。

本文通过对旋挖成孔灌注桩后注浆技术成功运用的经验总结，在分析该项技术及施工中相关问题的基础上，对其在工程中的应用及进一步完善提出了部分对策和建议。

随着旋挖成孔工艺应用范围逐步向工程桩领域延伸，以及其在房屋建筑、市政基础设施建设中的广泛使用，该技术与其他工艺的综合运用已成为一种趋势，如何在发挥其特点的基础上，融合其他工艺，推进技术创新，将成为日后工程技术人员关注的课题。

[1]张启君.国内外旋挖钻机发展现状与结构特点分析(上篇)[J].建设机械技术与管理，2006(4)：47-52.

[2]翟戊军，李兴磊.泥浆护壁旋挖成孔灌注桩在工程实践中的应用[J].四川建材，2010，36(5):47-48.

[3]王科. 成都地区旋挖成孔灌注桩的相关问题探讨[J]. 四川建筑科学研究,2011,37(1):124-127.

[4]陈飞，陈雄志.旋挖钻进工艺在钻孔灌注桩后压浆工程中的应用[J].探矿工程,2012,39(12):57-59.

[5]王康妍.旋挖桩的施工体会[J].广东科技，2009(5)：162-163.

[6]熊启东，李成芳，孔凡林.旋挖成孔灌注桩施工质量控制技术探讨[J].重庆建筑，2013,12(1):41-43.

[7]康景文，孟贵林，李圣，等.昔格达泥岩中后压浆冲孔灌注桩承载力研究[J] .岩土工程学报，2010,32(增2):123-126.

孟宝华(1988～)，男，硕士研究生，助理工程师，主要从事岩土工程设计与施工管理工作。

TU753.3

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[定稿日期]2016-03-04