桩基钻孔静压注浆加固处理方法

　　【摘要】对存在质量缺陷的部分桩基，在桩顶进行合理的布孔，采用地质钻机钻孔，成孔后采用静压注浆进行加固处理达到桩基补强的作用。
　　【关键词】桩基；缺陷；加固；静压注浆
　　灌注桩的各种质量缺陷均会导致桩身强度的降低，不能满足设计的受力要求，因此需要作补强处理。在作加固补强前，应采用小应变式超声波无破损检测或用其他检测方法进行反复的研究，分析桩基的质量问题出现的原因、部位、严重程度，以便采取不同的处理措施，确保桩基质量。这里介绍一下在桩基补强中常用的一种方法，即静压注浆法，它是利用压浆泵压入水泥浆进行桩基补强的一种方法。
　　土体加固过程分充填、渗透、压密和劈裂四个阶段。（1）充填阶段主要发生在松散的填土，它可以部分充填大孔隙，如碎石夹缝、铁矿渣、乱块石互相杂填而且存在大孔隙的地层。浆液在输送压力下，先填充注浆管出浆眼周围部位，再逐步向四周延伸填充，当大孔隙填充完继而填充较小孔隙时，这时压力将克服孔隙水压力，而且流量将减少，即当压力与流量达到一定时，就进入了渗透阶段。（2）渗透阶段主要进行在孔隙较大的素填土层。浆液在很小压力下，克服地下水压，土粒孔隙间的沿程阻力和本身流动的阻力，将土颗粒或岩石裂隙中的水分和空气排除后占据其位置，并与土粒骨架产生固化反应，而土层原有结构基本不受扰动和破坏，固化后形成“结石体”。该土层结构基本不破坏。（3）压密阶段主要进行在粘土层。浆液首先在注浆点压密土体，在注浆管周围形成“浆泡”，在注浆压力作用下，然后“浆泡”慢慢径向扩展，产生较大的上抬力而使地面抬动。“浆泡”发展情况受土的密度、湿度、力学条件、地表的约束、注浆压力和注浆速率等因素制约。一般离浆泡界面0.3～2.0 m内的土体都能受到明显的加密。（4）劈裂阶段主要进行在粘土层和致密填土层。当注浆压力大于土体的抗剪强度时，土体发生剪切裂缝，而浆液则沿裂缝面劈裂。浆液首先劈入强度最低的部分土体。当浆液的劈裂压力增大到一定程度时，再劈入另一部分强度较高的土体。这样劈入土体中的浆液便形成了加固土体的网络与骨架（脉状），劈裂注浆后，形成的脉状浆体使土体上抬。
　　1 机械设备
　　地质钻机、压浆泵及其相应的设备。钻杆一般采用开孔为110mm或101mm，终孔直径为101mm或91mm的钻杆；钻头采用金刚石合金钻头。
　　2 钻孔布置
　　一般在桩基检测有质量问题（离析、断桩）部位的桩基顶面布孔。布孔至少应距钢筋周壁距离20cm，以保证在钻孔过程中钻头不会影响钢筋。一般在对用无破损探测法探测的桩基进行补强加固时，至少应钻两个孔，一孔用作进浆，另一孔用作出浆。若布置两孔或两孔以上，孔与孔之间的间距应不大于70cm，以免在注水和注浆过程中造成孔与孔之间不能较好的连通，从而影响注浆效果。
　　3 钻孔与清孔
　　开钻时，一般在桩顶入口位置采用较慢的钻进速度，以免在桩基顶面形成锥形坑口，给注浆带来不必要的麻烦。在下钻到10～20cm后，方可加快钻进速度。一般情况下，较为完整的桩体部分钻进速度快且钻头消磨较小，有离析的部分钻进速度较慢且钻头消磨较大。在每节钻杆钻完加杆取样时，应打开钻杆顶端旋盖，投入约10cm长，直径约2mm的铁丝，使其落入钻杆底端，盖好顶盖，再钻进片刻，使铁丝在随钻杆转动的过程中扭曲卡住试样以便试样的取出。较完整的桩体部分，试样明显呈柱状物；在有质量问题的桩体部分，试样呈松散的砼碎渣（碎渣大小视该部分离析、断桩的严重程度）。局部较严重段，可能没有试样，试样都被磨成粉状物在钻孔时和清孔时随水从孔顶部流出。
　　孔深要求达到需补强部位以下1.0m，对于柱桩则应达到基岩。钻孔垂直度保证<1%。钻孔完成后应立即用高压水泵或压浆泵向注浆孔内注入清水，压力不宜小于0.5MPa～0.7MPa，将松散的砼碎渣或砂粒从孔中冲洗出来，以免孔中砂粒沉入底部。甚至在清洗过程中要用捞砂筒把孔中砂粒捞出，直到清洗注入的水从孔底向上流出的水不带砂粒或排出清水为止。
　　4 注浆
　　注浆用的是压浆泵。注浆导管下端应插入约距孔口1.0m以下，顶端与注浆孔口的注浆装置相联接，起注浆和注水的作用；出浆孔口只与不须带导管的注浆装置相联接，起排水、排气、出浆的作用，并且上有一阀门，控制孔内气压的作用。注浆前，注浆装置要与孔顶面四周密封，一般采用水泥浆将孔口装置与孔口之间的间隙固定密封，使其在注浆过程中保证不漏气，不漏浆。
　　注浆时，一般应先注入稠度较小的水泥浆，水灰比宜为0.8的水泥稀浆（宜用425#普通硅酸盐水泥，外加剂可用减水剂、缓凝剂，用量为水泥用量的2%～4%，保证在整个注浆过程中不会因水泥浆凝固而堵塞导管和钻孔），以便能更好地压入桩基因离析、断桩而产生的缝隙中（桩基内缝隙太大的，可在水泥浆中掺入一定量的特细砂）。水泥浆液应进行多次过滤，防止压浆过程堵塞压浆管。较小稠度的水泥浆注入后待孔内原有清水从出浆口压出来以后再注入稠度较大的水泥浆，水灰比宜为0.5。为使浆液得到充分扩散，应压一阵停一阵。最后将水灰比为0.4的高稠度水泥浆压入，并增大灌浆压力到0.7MPa～0.8MPa。待浓浆从出浆口冒出后，关闭进浆阀门，静置压浆20分钟～25分钟后拆卸管件，然后须立即将压浆管头用堵头封堵，以防回浆，降低注浆效果。压浆工作即可结束。
　　在注浆前，一孔注水时，另一孔未能见水冒出，说明两孔未连通，应分别注浆。注浆时，应随时调节导管上起排水，控压作用的阀门，使其在注浆过程中能够保证一定的压力，以便能够更好地把水泥浆注入因离析、断桩的缝隙中。注浆过程中，注浆机上的压力表显示的数值应达到一定的压力。其数值一般受桩基内缝隙的严重程度和两孔间是否贯通的影响，但一般不得低于0.6MPa。
　　压浆工作结束，水泥浆硬化以后，应再作一次钻芯，检查补强效果。如果断桩夹泥情况已排除，认为合格后，可交付使用；否则，应重钻补压浆或同有关单位研究其他补救措施。
　　5 效果分析
　　静压注浆法只是对部分存在质量问题的桩基补强加固采取的一种普通方法。对地质情况复杂和桩基受损严重的桩基，可以采用高压旋喷注浆法和静压注浆法进行时序结合发挥两种注浆技术优势的复合注浆法。不管采取哪种补强方式，首先对桩基周围的地质情况、桩基本身情况作详细的分析，找出问题的根本所在才是最重要的。
　　6 结束语
　　采用静压注浆方法，改变了地基土的力学条件，可以有效地提高地基承载力和压缩模量，有效控制地基基础的进一步沉降与变形，而且方法简单易行，设备公用场地小，不耽误已有建筑物功能，具有较好的技术经济优势。
　　参考文献：
　　[1]交通部第一公路工程总公司.《桥涵》上册，灌注桩补强方法.
　　[2]叶观宝.地基加固新技术[M].北京：机械工业出版社，1999.
　　[3]张景秀.灌浆法的应用与新规范构想[M].北京：中国水利水电出版社，2006.

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