1、郑州市三环市快速化工程桩基后注浆设计施工与质量检验指导手册郑州市市政工程建设中心郑州大学综合设计研究院2012 年 8 月 23 日目录一、 编制依据 .3二、 工程桩基设计概况 .3三、 后注浆灌注桩施工流程与作用机理 .4四、 后注浆灌注桩施工与注浆设计要点 .5五、 注浆失败与处理 .10六、 质量检验与控制要求 .12一、 编制依据1、 建筑桩基技术规范 （JGJ94-2008） ；2、 公路与桥涵工程地基基础设计规范 （JTG D63-2007） ；3、 公路桥涵施工技术规范 （JTG-TF50-2011 ） ；4、 公路工程质量检验评定标准 （JTGF80/1-2004） ；5、
2、建筑基桩检测技术规范 （JGJ106-2003） ；6、 郑州市三环快速化工程后注浆灌注桩试桩检测成果报告 ；7、其他国家相关行业标准和地区经验。二、 工程桩基设计概况三环线高架与立交工程采用的基础形式为大直径灌注桩，直径一般为 1.21.5m，少量为 1.8m。钻孔灌注桩具有施工简单、对地层适应性强等优点，但钻孔灌注桩施工中叶存在因孔底沉渣难处理干净而降低端阻及因泥浆护壁而降低侧阻的缺点，从而使钻孔灌注桩的侧阻系数比打入式预制桩要低。三环快速化工程设计采用了桩侧和桩端同时注浆的复合后注浆技术，以提高灌注桩的竖向承载力和减少沉降，并起到降低工程成本，节省桩基工程工期的作用。复合注浆技术系指对普
3、通混凝土灌注桩，通过预埋管路与装置对其进行桩端、桩侧分别进行注浆的施工工艺。现行公路与桥涵工程地基基础设计规范 （JTG D63-2007）中列入了对灌注桩桩端进行后注浆的工艺及设计计算方法；建筑桩基技术规范 （JGJ94-2008）对灌注桩复合注浆技术进行了规定。以上形成了本工程设计施工的原则依据。考虑到工程地域性和行业性特点，三环快速化工程引入了复合后注浆灌注桩技术，并进行了大规模的设计阶段的试桩工作，共设计 8 组 49 根桩的竖向抗压静载测试工作和 6 根桩的水平承载力测试。其中，竖向抗压承载力试验采用分布式光纤配合振弦式应变计对桩侧阻力与桩端阻力进行了测试，结果表明，与实验报告提供的
4、桩侧阻力相比，复合注浆侧阻的增强系数在 1.52.0 之间；对应桩端阻力增强系数为 1.52.2。桩侧阻力系数略大于公路与桥涵工程地基基础设计规范 （JTG D63-2007）推荐值 1.31.7，与建筑桩基技术规范JGJ94-2008 推荐值 1.42.0 较吻合；桩端阻力增强系数较建筑桩基技术规范JGJ94-2008 推荐值 2.22.8 小，与公路与桥涵工程地基基础设计规范 （JTG D63-2007）推荐值 1.52.0 较接近。根据实验阶段的成果，各设计单位对桩基设计文件进行了优化修改，优化设计后的基本桩径为 1.5m、1.2m，桩长大多在 28m45m 之间。三、 后注浆灌注桩施工
5、流程与作用机理1、 复合注浆灌注桩施工流程图 1 压力注浆工艺流程图灌注桩成桩与后注浆流程如以上框图。成孔预埋注浆管下钢筋笼制作注浆管清孔浇灌砼成桩注浆管开塞压力注浆观测注浆压力和注浆量（双控）记录最大压力和单（双）管注浆量清理机具资料整理拌制水泥浆2、 复合后注浆作用机理灌注桩复合后注浆的作用及其机理主要表现在以下几个方面：1） 桩端注浆对桩端沉渣、桩端持力层进行加固，提高了桩端阻力的发挥系数值；2） 桩端注浆固化了桩侧泥皮，提高了桩侧土体抗剪强度，从而提高桩侧阻力。3） 桩端承载力的提高减少了同荷载条件下桩端沉降量，在一定程度上可提高桩侧阻力发挥度，从而大幅度提高整个单桩承载力。4） 后注
6、浆桩桩身压缩量相对较小，可以减少桩顶沉降量。5） 灌注桩后注浆由于对端部和桩侧都进行了固化，从而提高了桩基础抵抗动荷载作用和长期荷载作用的能力。6） 桩端桩侧后注浆还可以对有缺陷的工程桩客观上起到加固处理的作用，从而提高了工程桩质量。四、 后注浆灌注桩施工与注浆设计要点1、 灌注桩清孔要求1） 试桩应严格按照相关规范进行二次清孔，二次清孔在下完导管后进行，二次清孔采用气举反循环或泵吸反循环，二次清孔后的孔底沉渣厚度一般应小于设计要求（本工程要求沉渣厚度小于 100mm） ，二次清孔完成后，立即灌注水下混凝土。2） 对二次以上清孔后沉渣厚度仍大于 100mm 小于 200mm 的桩，应做好记录，
7、并在随后的桩底注浆时适当增加注浆量。2、 注浆装置制作与安装1） 注浆装置应按设计要求制作，加工时一定要逐根检查，防止管内有杂物及管子破损裂缝。2） 注浆装置管路的所有焊接作业不得焊透，以防渗漏。3）桩端后注浆利用声测管作底注浆管，声测管布置 3 根，呈等边三角形，声测管为 50 钢管，顶端高出地面 500mm，并用堵头封严，防止泥浆等杂物进入。超声波检测后进行桩端注浆。3 根 50 钢管绑扎布置在钢筋笼内侧，随钢筋笼一起下入孔底。选取两根声测管做注浆管，2 根注浆管下部分别用三通联接 1 根内径& 25 带钢丝的柔性高压塑料管，注浆喷头管绕桩身环形布置，注浆喷头管的外侧打孔后缠防水塑料带密封
8、。两根中一根作为备用管，主注浆管出现意外注浆失败时启用，见图 2。图 2 注浆管端头构造图4）桩侧后注浆桩长 45m 及以上的设置 3 道侧注浆阀，桩长 45m 一下的设置两道，按照以下原则布设侧注浆阀：最下面一道距离桩底 12m18m、最上面一道距离桩顶 8m15m，每道侧注浆阀竖向间距为 12m。每道注浆阀对应一根注浆钢管， 注浆管采用 DN25 钢管，钢管绑扎布置在钢筋笼外侧，随钢筋笼一起下孔，注浆管端部用三通联接注浆喷管，注浆喷管为 1 根内径&25 带钢丝的柔性高压塑料管，绕桩身环形布置，沿钢筋笼外侧布置，在喷头管的外侧打孔后缠塑料袋密封。见图 3。图 3 桩侧环形注浆管构造图3、
9、开塞灌注桩后注浆施工中，采用桩底不填碎石方案、开塞时间提前的措施。开塞在混凝土浇筑后 12h24h 进行，开塞后用清水冲洗注浆管道，直至溢出清水，然后用堵头重新封闭压浆管。4、 后压浆施工时间、顺序和速率1） 注浆作业宜于成桩 3d 后进行，不得迟于成桩 14d 后；2） 当需要在声测完成后进行注浆时，应尽量缩短声测龄期；如对注浆口采用单向阀等可靠措施，则注浆时间不受上述限制。3） 注浆和开塞作业与成孔作业点的距离宜大于 10m；4） 复合注浆顺序宜先桩侧注浆，后桩底注浆，多断面桩侧注浆应先上后下，桩侧注浆和桩底注浆时间间隔 3h6h；5） 对于群桩注浆应先外围后内部。5、 注浆压力和注浆要求
10、1） 注浆应满足设计需要的压力和持续时间要求，本工程注浆压力为：桩侧注浆压力 2MPa2.5MPa （直径大、桩长短、注浆点埋深小、泥皮厚取低值，反之取高值） ；桩底注浆压力 2MPa4MPa（密实黏土取高值） ；持荷时间要求：压力达到设计值后持荷时间应不小于 5min。为保证压力监测效果，注浆泵压力表应经过标定；2） 为减少管路系统对注浆压力的损失，注浆泵与注浆孔口距离不宜大于 30m，并确保注浆过程中注浆管路不产生弯折；3） 规范要求注浆流量一般控制在为 75L/min 左右，为保证注浆效果，要求注浆泵最高额定压力应大于 10MPa，流量大于 5m3/h。4） 当满足下列条件之一时可终止注
11、浆：（1） 注浆总量和注浆压力均达到设计要求；（2） 对每一道注浆，注浆量达到设计值，但注浆压力没有达到设计值。此时改为间歇注浆，再注设计值 30%水泥浆为止。（3） 对每一道注浆，注浆压力达到设计值并在持荷 5min 后，注浆量小于设计值，此时保证注浆量不低于设计值的 80%即可。6、 注浆量（水泥用量）设计1）注浆量按建筑桩基设计规范JGJ94-2008 第 6.7.4 条公路与桥涵工程地基基础设计规范 （JTG D63-2007）第 5.3.6 条计算确定，单桩注浆量估算： Gc = pd+ snd对群桩初始注浆的数根基桩的注浆量应按上述估算值乘以 1.2 系数。以桩径 1.2m 为例，
12、按照本工程地层情况，试桩单桩注浆量按估算为：复合注浆：Gc =( pd+ snd) 1.2 = （1.81.2+0.821.2）1.2 = 4.9t即对于桩径 1.2m 的桩：桩侧注浆水泥用量为 1.2t/道；桩底注浆水泥用量 3t；注浆水泥总用量为两道侧注浆阀时单根桩 5.4t，三道侧注浆阀时为 6.6t。即对于桩径 1.5m 的桩：桩侧注浆水泥用量为 1.5t/道；桩底注浆水泥用量 3.5t；注浆水泥总用量为两道侧注浆阀时单根桩 6.5t，三道侧注浆阀时为 8t。即对于桩径 1.8m 的桩：桩侧注浆水泥用量为 2t/道；桩底注浆水泥用量 4.5t；注浆水泥总用量为两道侧注浆阀时单根桩 8.
13、5t，三道侧注浆阀时为 10.5t。表一 灌注桩复合注浆水泥用量（ t）单桩总注浆量灌注桩设计桩径 d/m桩侧单点注浆量桩端注浆量二道桩侧 三道桩侧1.2 1.2 3.0 5.4 6.61.5 1.5 3.5 6.5 8.01.8 2.0 4.5 8.5 10.52）对沉渣厚度大于 100mm 或泥皮厚度较厚桩，应根据沉渣厚度适当增加注浆量。7、注浆材料和水灰比1）配置注浆浆液采用 P.O 42.5 级普通硅酸盐水泥，水泥要求新鲜、不结块，并按有关规定批次送检，合格后方可使用；2）为保证水泥土强度并考虑泵送效果，浆液水灰比取 0.550.6。8、水泥浆的制备水泥浆的制备应符合下列要求：1）水泥
14、浆的配合比应采用经认证的计量装置计量，材料掺量符合设计要求；2）选用的搅拌机应能够保证搅拌水泥浆的均匀性；在搅拌槽和注浆泵之间应设置存储池，并应进行搅拌以防浆液离析和凝固；搅拌后水泥浆有效使用时间不大于 4 小时。3）搅拌时间不少于 3 分钟，浆液用 33mm 的滤网进行过滤，浆液采用纯水泥浆。9、常见问题处理1）正常注浆过程中经常出现的几种情况（1）压力逐渐上升，但达不到设计要求的压力，这可能是浆液在粘土中形成脉状劈裂渗透，或浆液浓度低、凝胶时间长，或部分浆液逸出；（2）压浆开始后压力不上升，甚至离开初始压力值呈下降趋势，这可能是浆液外逸。（3）压力上升后突然下降，这可能是浆液从注浆管周围溢
15、走，或注速过大，扰动土层，或遭到空隙薄弱部位。(4)压力上升很快，而速度上不去，表明土层密实或胶凝时间过短。(5)压力有规律上升，即使达到容许压力，压浆速度也很正常（变化不大） ，这表明压浆是成功的。(6)压力上升后又下降，而后再度上升，并达到预定的要求值，可以认为是第(3) 种情况的空隙部位已被浆液填满，这种情况也是成功的。2）间歇注浆出现注浆压力长时间低于正常值或地面出现冒浆时改为间歇注浆，间歇时间为3060min，或调低浆液水灰比。3）后压浆施工过程中应注意事项（1）注浆管加工时一定要逐根检查，防止管内有杂物及管子破损裂缝；在压浆管埋设时要严密组织，精心施工，尽量不要使压浆管堵塞，压浆管
16、入孔时操作需小心谨慎，避免损坏；（2）注水泥浆前要先用清水打通通道，注水畅通后再注水泥浆；（3）压浆前要检查设备是否正常运转，检查搅拌的水泥浆的稠度及初终凝时间，配制的水泥量是否满足压浆需要；（4）施工过程中，发现异常应及时通知设计单位共同协商采取相应处理措施。五、 注浆失败与处理1、 注浆失败由于施工操作不当（如注浆单向阀门反向安装）或土层本身性质导致注浆孔堵塞，引起后注浆施工中的预置的注浆管失效，导致设计的浆液不能注入，或管路虽通但实际注浆量达不到 50%,且注浆压力达不到终止压力，视为注浆失败。此时，应分析失败原因并及时通知设计单位协商处理。2、 原因调查和分析应在调查各种注浆施工资料、局部地质情况、桩施工质量的基础上，分析注浆失败原因，总结经验、避免重犯。3、 桩侧注浆失败处理在桩侧重置注浆孔通过埋设的注浆管补充注浆，注浆量与注浆压力宜超出正常注浆设计指的 30%50%。
