浙江跨海大桥钻孔灌注桩桩底压浆施工工法

'钻孔灌注桩桩底压浆施工工法中铁xx局集团有限公司xxx跨海大桥全长36Km，是目前世界上最长的跨海大桥。其中X合同段南引桥滩涂区引桥起讫里程K81+435～K81+815，全长380米，桥梁基础共采用76根φ1.5m钻孔灌注桩。由于该区域地质较差：表层为厚15~16m亚砂土；分布在亚砂土下面的软土层较厚，一般情况厚40m以上；该区段桩基持力层选择中密的细砂层或埋藏更深的硬塑粘土层。因此，摩擦桩长度很大，钻孔施工中容易缩颈和坍孔。为增加摩擦桩的承载能力，减小桩长，采取了桩底压浆的施工方法。一、工法特点1.压浆施工速度快。注浆泵采用3SNS型往复式三柱塞泵，制浆机采用ZJ-400型涡流制浆机，压浆速度快。2.有利于提高工程质量。针对浅海滩涂区深长桩的特点，采用压浆量和压力值对压浆作业进行双控，保证了压浆作业的质量。3.可操作性强。采用3根Φ25mm压浆管和3根Φ50mm的声测管组成三个压浆回路，浆液采用水泥、水、膨润土和减水剂按照一定的比例进行配制，施工操作性强。4.可有效降低工程成本。压浆作业投入成本低，操作安全，同时能减小摩擦桩长度，达到节约工程成本的目的。二、适用范围本工法适用软土覆盖较厚地区，大孔径深长摩擦桩。三、工艺原理采用3根Φ25mm压浆管和3根Φ50mm的声测管组成三个压浆回路，在钻孔桩混凝土灌注完毕后24~48小时，对压浆管进行初裂。在钻孔桩检测且浇注混凝土完成至少10天后，对桩底压注水泥、水、膨润土和减水剂按照一定比例拌制的浆液，在压力作用下，浆液从桩底沿着桩壁向上流，充填满桩身与周围土体的缝隙。浆液凝固后，增强了孔桩与周围土体的粘结，从而增大了摩擦力，提高孔桩的承载力。5 四、工艺流程及操作要点（一）工艺流程图（见图1）安装钢筋笼和压浆管路灌注孔桩混凝土压浆管初裂压浆准备工作清水冲洗疏通管路压浆回收浆液和清洗管路该循环完毕、清洗机具压浆施工完毕浆液的配合比设计下个循环图1桩底压浆工艺流程图（二）施工操作要点1、压浆管路现场安装根据设计要求，每根桩设置3根压浆管及3根声测管。3根φ50mm、壁厚3.5mm声测管，前期用于声波法检测桩身混凝土的灌注质量，后期作为桩底压浆回路。3根φ25mm、壁厚3.25mm压浆管用于桩底注浆以增加桩底承载力减少桩底沉降，改善结构受力。声测管和压浆管组成三个压浆回路；管节处通过螺纹套环机械连接，各回路声测管和压浆管的底部用弯头连接。图2桩底管路平面布置图5 钢筋笼按设计图绑扎成型后，在钢筋笼内侧沿圆周均匀布置声测管和压浆管。每节钢筋笼内声测管和压浆管都用套环焊接或用套丝接头连接。声测管和压浆管与钢筋笼用绑扎丝连接牢固。每根压浆管与相邻的声测管（底部用弯头连接）组成一个压浆回路，每个压浆回路底部钢管上设置3个直径为6mm被橡胶套筒紧密包裹的出浆孔，孔口朝下。桩底管路平面布置如图2所示。为避免灌注水下混凝土时，冲坏管路，在弯头上面用75×75角钢将压浆管路保护起来；在弯头下面用25mm钢筋焊成井字框保护压浆管路，保护筋与钻孔桩主筋焊接在一起。2、压浆管初裂桩身混凝土灌注完毕后24~48小时，将对压浆管进行初裂。先对所有管路接头进行检查，压力表、阀门等均连接牢固、密封后，开始对U形管道进行高压注水，出浆管口出水后，关闭出浆阀继续加压，使套筒包裹的压浆孔开裂；此时水压降低，立即停水。参照有关压浆资料：东南大学试桩灌注完间隔27h进行初裂，裂开压力为2Mpa；辉固公司试桩灌注完间隔29h进行初裂，裂开压力为1Mpa。为防止混凝土强度发展较快，给压浆管初裂带来困难，灌注完间隔时间20~24h进行压浆管初裂，根据多根桩的施工情况，初裂压力一般为2~5Mpa。3、压浆前的施工准备（1）压浆前检查确认制浆机、注浆泵、压力表、浆液分配器、溢流安全阀、球形阀、储浆箱、水泵等设备工作状态良好。水泥、膨润土、缓凝剂等准备充足，运抵现场。（2）压浆管路按编号顺序与浆液分配器连接牢固，并挂牌标明压浆回路序号。（3）压浆前再次用清水将所有的压浆管路清洗疏通。4、浆液制备压浆浆液由普通硅酸盐水泥(52.5R)、膨润土、水、减水剂按比例配制，其7天最小抗压强度≮5Mpa，浆液流动性好，压力泌水小，初凝时间约2~3小时。试验室根据现场原材料情况，进行压浆液的配合比选定试验，施工中的配合比为：水泥：水：膨润土：减水剂=1：0.7：0.09：0.008。5、压浆钻孔桩孔底压浆在钻孔桩检测且浇注混凝土完成至少10天后，进行桩底压浆。5 （1）根据试验桩资料，钻孔桩浇注完成10天后，泥浆拌制后应放足15min，才能进行压浆，以消除泥浆中空气含量。压浆分三个循环进行，利用压浆管压浆，第一个循环每个回路的压浆量300L，第二轮压浆每回路压浆量400L，第三轮压浆以压力进行控制，同时保证总压浆量不小于2500L，当所有回路的压力达到4Mpa后，停止压浆。压浆速度一般为10L/分钟，每一循环压注完成后不少于6h开始下一轮的压注。（2）在一条回路中注浆时，其他回路的阀门关紧，保持管中压力，防止浆液从桩底注浆孔进入其他回路造成堵塞。注浆时浆液通过滤网压入进浆管，管路中的水从出浆管排出，直到出浆管流出与进浆管相同浓度的浆液后关闭出浆管，然后匀速加压注浆，压注完成后缓慢减压。每次压注后用清水彻底冲洗回路，从进浆管压入清水，并将出浆管排出的浆液回收到储浆箱。（3）注浆过程中，采用高精度的水准仪并派专人观测桩的上浮。（4）注浆过程中，注浆泵由专人操作，专人控制注浆量，专人观测压力表，专人观测桩身上浮，及时将结果报给记录员。记录各回路每次注浆的起止时间、注浆量、注浆压力、各压注阶段桩的上浮量和总上浮量。（5）一轮注浆后，用清水冲洗全部注浆管路。为避免桩底浆液回流管中堵塞管路，专人负责按时清洗全部管路，前三小时每半小时清洗一次，后三小时每一小时清洗一次。每轮压浆完成后及时清洗设备。（6）最后一轮压浆完毕，经监理工程师认可后，压浆管路用浆液填充。（三）压浆终止条件根据工程桩的前期压浆经验及试验桩资料，确定压浆管路布置、工艺及压浆终止条件：1、压浆量≥2500L；2、压力大于4Mpa（约4~6MPa）并持荷10分钟；3、桩身上浮量超过5mm。满足以上条件中的条件2和1、3的任一条件即可终止压浆。但根据深长桩的现实，桩身上浮可能性极小，而且在施工中未出现桩身上浮情况，故压浆终止条件采用1、2两个条件进行双控。五、材料与设备（一）主要材料1、水泥：选用52.5普通硅酸盐水泥，质量应符合《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》（GB175—1999）标准。5 2、减水剂：使用高效减水剂，质量应符合《混凝土外加剂》（GB/T8076—1997）的规定。3、膨润土：采用优质的膨润土，质量应符合建材行业标准《膨润土》（JC/T592-1995）中对钻孔泥浆用膨润土质量指标要求。（二）机具设备表1：主要机具设备顺号设备名称规格型号单位数量用途1注浆泵3SNSⅢ台1注浆2制浆机ZJ-400台1制浆六、劳动力组织按照24小时作业，工人三班制配置，操作人员12人（其他的辅助人员未包括在内）；管理人员4人，负责对压浆过程的监控和质量管理。具体情况见下表。表2压浆施工人员配备表项目人数职责备注质检员2负责质量检查和控制工作施工员2施工过程进行监控，同时协助安全员进行安全管理设备操作6负责对机具的维修保养和操作使用普工6协助设备操作人员七、质量控制质量控制按照《xxx跨海大桥专用施工技术规范》专用规范和其它现行的对桩基础施工的有关规范进行。另外，在施工过程中还应注意以下几点：1.安装压浆管路过程中，管路与钢筋笼必须连接牢固，管与管的接口处必须严密，并严格检查；为避免灌注水下混凝土时，冲坏管路，在弯头上面用75×75mm角钢将压浆管路保护起来；在弯头下面用25mm钢筋焊成井字框保护压浆管路，保护筋与钻孔桩主筋焊接在一起。2.混凝土灌注完成后及时初裂，防止因混凝土强度发展后导致无法初裂。3.泥浆拌制后应放足15min，才能进行压浆，以消除泥浆中空气含量。5 4.在一条回路中注浆时，其他回路的阀门关紧，保持管中压力，防止浆液从桩底注浆孔进入其他回路造成堵塞。5.压浆终止条件采用压浆量和压力值进行双控。八、安全措施操作人员必须能熟练操作机具，防止意外受伤。施工前对用电设备的电路进行详细检查，防止漏电和其它安全隐患；加强对压浆管路的检查，检查各接口是否连接牢固，管道是否老化或破损，避免在压浆过程中出现暴管现象。同时，在压浆时，操作人员必须戴防护眼镜、口罩和安全帽，防止粉尘的伤害。九、环保措施施工中用钢制储浆罐对浆液进行回收利用，不能回收利用的废弃浆液先储存在钢制罐内，施工完后按照要求运到指定地点进行排放，避免对周围环境造成污染。十、效益分析采用桩底压浆，可以加固桩周、桩端松软土层，使其达到设计强度和变形要求；可以实现灌注桩“非开挖”延长。经桩底压浆处理后，能有效地提高钻孔灌注桩桩侧摩阻力和桩端阻力，改善桩的承载性能，从而使钻孔灌注桩的承载力得到较大幅度的提高。将这一技术应用于实际工程，能显著减小工程桩嵌入泥岩的深度，降低施工难度并节约大量资金。从实际运用的情况来看，每根桩桩长减少5米。其效益：76×5×1748=元。十一、应用实例xxx跨海大桥Ⅹ合同钻孔桩均采用了桩底压浆，相邻的其他标段亦采用此压浆工艺，施工进展顺利。在上部结构施工过程中，墩身沉降比设计值明显偏小，有效的增强了桩身与周围土体的粘结力，提高了孔桩的承载力，为以后类似工程的施工提供了借鉴和参考。5'