钢管桩是否要压力注浆

168钢管桩每米注浆需要的水泥约是在60公斤左右。168钢管桩，钢管桩洞直径达到了15公分，每米的长度就需要60公斤左右的水泥，水泥要和相应的水或者是外加剂调成浆液往这个锚杆洞里面挂，有时候还会形成超谱现象，每米的长度需要60公斤的水泥。

（1）注浆设计

通过理论计算和工程类比，对DK354 ＋255～＋280 溶洞段进行注浆设计。注浆设计参数如表10-21。注浆孔布置如图10-48。

表10-21 注浆设计参数表

图10-48 DK354＋255～＋280溶洞注浆孔布设图

（单位：cm）

（2）注浆材料

根据注浆加固要求和注浆体耐久性抗水压需要，选择强度高、耐久性好的超细水泥单液浆、普通水泥单液浆和TGRM浆作为注浆材料，其中以超细水泥单液浆作为主要注浆材料。当注浆过程中注浆压力长时间不上升时，采用普通水泥单液浆、TGRM浆，并通过调整浆液配比进行注浆扩散范围的控制。

超细水泥单液浆采用20 μm 超细水泥，浆液配比为：水灰比0.6∶1～0.8∶1。

普通水泥单液浆采用P·O 32.5R早强型普通硅酸盐水泥，浆液配比为：水灰比0.6∶1～0.8∶1。

TGRM浆采用TGRM-Ⅱ（超细型），浆液配比为：水灰比1∶1。

（3）注浆管材

1）径向注浆管采用ϕ42mm，长3 m的注浆钢花管。注浆管前端加工成圆锥状并封死，花管部分长2 m，在花管段上间隔30cm，按梅花型垂直布设ϕ6～ϕ8mm溢浆孔。管尾采用ϕ6mm圆形钢筋焊箍，顶管时缠上棉纱用于止浆。

2）钢管桩注浆钢管采用ϕ75mm、δ＝5mm无缝钢管加工制作。为方便现场施工，每节长度2 m，采用丝扣连接。注浆钢管分A、B两种，A种注浆管不设溢浆孔，B种注浆管设溢浆孔，加工成TSS管模式，以防止注浆过程中产生串浆，影响注浆质量。溢浆孔间距50cm，溢浆孔直径ϕ8mm，铣孔直径ϕ12mm。最底部一节注浆钢管前端加工成尖锥状，以利于下管作业。注浆花管长度按公式进行计算确定，即上部4m部位不进行注浆施工。

地下工程注浆技术

式中：L花为花管长度（m）；H钻为钻孔深度（m）。

注浆钢管加工示意图如图10-49。

图10-49 注浆钢管加工示意图

（单位：cm）

（4）径向注浆

径向注浆施工于2003年1月12日开始到1月27日结束。施工中采取全孔一次性注浆方式，采取跳孔跳排挤密约束型注浆顺序，采用定压定量相结合，以定压注浆为主的原则进行注浆标准控制。设计单孔注浆量0.1～1.4 m3，注浆终压1.5MPa。

（5）底部钢管桩注浆

底部钢管桩钻孔注浆施工自2003年1月28日开始到4月6日结束。前期采用了花管注浆，采取跳孔跳排多序孔钻注方式进行施工，但施工中发现串浆现象仍十分严重，并且钻孔、注浆施工干扰很大，于是将花管注浆调整为TSS管注浆，仍采取跳孔跳排多序孔钻注方式进行施工。为方便施工管理和加快钻孔注浆施工进度，如图10-50 ，将DK354 ＋255～＋280分成4个作业区，分区施工。

图10-50 分区施工场地布置图

（单位：cm）

1）钻孔施工。采用GY-100型工程地质钻机进行钻孔施工。钻孔施工采用套管跟进方式，开孔直径ϕ108mm，钻孔直径ϕ90mm。钻孔深度原则上必须进入基岩2 m。若钻深12 m时仍未进入基岩则结束钻孔。

根据地质补勘表明，在DK354＋270～＋280段，深度0.5～7 m范围存在一层基岩透镜体，因而在该段钻孔时如遇到透镜体，则应钻穿透镜体，直至达到设计深度时为止。

前期现场采用4台钻机，采取跳孔跳排原则进行钻孔施工，以解决串浆问题，但实施效果不佳。因而在后期将花管注浆改为TSS管注浆，采取分区钻注原则。即按由一区/三区→二区/四区的施工顺序进行钻孔施工。一区/三区钻孔完成后，施做混凝土止浆层，之后进行注浆作业。

2）下管作业。

①钻孔完成后，由套管内下入注浆钢管。在注浆部位下入B种注浆管，不注浆部位下入A种注浆管，注浆管之间采用丝扣连接。注浆管下入后拔出套管。

②采用豆石（ϕ5mm以下）填充轨面线以下3 m至孔底范围钻孔与注浆管之间的间隙。对轨面以下3m范围采用水泥砂浆进行填充封孔，以防止注浆时返浆。

3）注浆施工。

①采用KBY-50/70型注浆泵，采取全孔一次性方式进行注浆施工。

②注浆顺序采取间隔跳孔、跳排原则，实施挤密型注浆。即按“单排单号孔→双排单号孔→单排双号孔→双排双号孔”四序孔原则进行注浆施工。

③一、二序孔可按定量定压相结合的原则进行注浆标准控制，设计单孔注浆量2 m3，注浆终压3MPa。三、四序孔按定压的原则进行注浆标准控制。即注浆终压达到3MPa时，注浆速度应不大于5L/min，持续10min后结束注浆。

④注浆过程中发生串浆时应采取以下措施。

a.串浆发生后，立即在串浆孔安上球阀并关闭。

b.串浆孔数超过2个时应进行换孔注浆。

c.应及时对串浆孔进行注浆。

d.当串浆孔成片分布时，应对该片区钻孔检查，必要时进行补注。

注浆量的水灰比在饱和土中为0.55，非饱和土为0.8，注浆压力建议饱和土建议饱和土为1.2-4KPa,非饱和粘性土建议值为3-10 KPa,注浆流量不应超过75L/min。

钻孔混凝土灌注桩工程量计算

①成孔工程量：

1）钻孔桩：计量单位：m3

V=桩径截面积*成孔长度

V入岩增加=桩径截面积*入岩长度

成孔长度----自然地坪至设计桩底标高

入岩长度----实际进入岩石层的长度

2）冲孔桩：计量单位：m3

V砂粘土层=桩径截面积*砂粘土层长度

V碎卵石层=桩径截面积*碎卵石层长度

V岩石层=桩径截面积*岩石层长度

其中：砂粘土层长度+碎卵石层+岩石层长度=成孔长度

②成桩工程量：

计量单位：m3

V=桩径截面积*（设计桩长+加灌长度）

设计桩长----桩顶标高至桩底标高

加灌长度---按设计要求。如无设计规定，桩长25m以内按0.5m；桩长35m以内按0.8m，桩长35m以上按1.2m。

③桩孔回填工程量：

计量单位：m3

V=桩径截面积*回填深度

回填深度=自然地坪至加灌长度顶面

（4）泥浆池建拆与泥浆运输工程量：计量单位：m3

工程量按成孔工程量计取。

我们将由专业厂家加工的10米-20米长的Φ50cm的钢管桩，直接用船运至工地即可，根据现场施工进度组织分批运送至工地，避免钢管桩压船。钢管桩运输过程堆放按沉桩顺序可采用多层叠放，各层垫木位于同一垂直面上，船上管桩的叠放层数不易超过三层，以保证行船安全。钢管桩起吊、运输和堆存过程中须避免因碰撞等原因而造成管身变形的损伤。注意在钢管桩沉放前再次检查管节焊缝。

b、钢管桩沉放

沉放前先计算出每条钢管桩的坐标，在两岸大堤上针对各桩分别布置一条基线，基线上的每一个观测点用全站仪精确测量其坐标位置，并用水准仪测出其高程；然后计算出每一根桩上观测点的坐标及交会角，并汇总成表供观测沉桩使用。沉放时在正面布置一台全站仪观测定位，侧面设置两台经纬仪校核。

钢管桩沉放使用45KW振动锤，能提供额定振动力为45t，可以满足本工程的要求。起吊设备采用30t起重船。起重船抛锚定位后，先期依靠钢管桩重力插入覆盖层中，上部用缆绳绑在吊船边，待桩身有一定稳定性后，再利用浮吊吊上振动沉桩机夹住钢管桩，开始振动沉桩机振动下沉钢管桩到位。钢管桩逐排沉放，一排桩沉放完成后再移船至另一侧。

钢管桩沉放应注意：振动锤中心和桩中心轴应尽量保持在同一直线上；每一根桩的下沉应连续，不可中途停顿过久，以免土的摩阻力恢复，继续下沉困难。沉放过程加强观测，钢管桩偏位不得大于10厘米，垂直度不得低于0.1%。

c、钢平台搭设

钢管桩沉放完毕后，开始进行钻孔平台型钢布设，其具体步骤如下：

各钢管桩在顺水流向适当位置开口，割平钢管桩头安装已拼接好的I45工字钢横梁，与钢管桩（开口）壁点焊→浇注各钢管桩桩头C15砼，使I45横梁嵌固在桩头中→安装I36工字钢分配纵梁，并与I45横梁焊接（设加劲板）→在“井”字梁上铺设δ=10mm厚钢板，加设安全栏杆。

平台施工开始时即设置航标，悬挂夜间红灯示警等通航导向标志，并打设钢管桩防撞墩，以策安全。

钢管桩一般适用于软土质地带的围土、围沙、围水等作用，不适合土质情况比较复杂的基坑支护工程，因为在土质情况较复杂的时候若采用钢管桩施工容易造成钢管破裂降低其的维护效果。若从这个方向去解释的话一般情况下钢管桩是不需要钻孔成孔，所以定额也就没有考虑这个。

钢管桩，由钢管、企口榫槽、企口榫销构成，钢管直径的左端管壁上竖向连接企口槽，企口槽的横断面为一边开口的方框形，在企口槽的侧面设有加强筋，钢管直径的右端管壁上且偏半径位置竖向连接有企口销，企口销的槽断面为工字形。

（1）径向注浆

1）注浆情况总体分析。

①注浆施工情况和预想情况基本吻合。单孔注浆量主要0.1～0.3 m3，只是局部出现了较大的吸浆量。注浆量较大的孔呈无规则分布，

②从地层吸浆状况来看，地层孔隙率约为10%～30%。

③注浆孔均达到了设计的注浆终压，注浆后地层得到了有效的改良。

2）串浆情况分析。

①串浆距离。注浆过程中串浆现象比较明显。对现场串浆情况进行统计，共发生串浆133次，占总注浆孔的21%，这表明在该段注浆孔布设较密。串浆孔数与串浆距离关系如图10-51。

由串浆孔数与串浆距离关系图来看，串浆孔数与串浆距离基本呈正态分布，距离越远，发生串浆的孔数越少。串浆主要发生在1m范围内，当距离超过3m后串浆的概率已很小，占总串浆孔数的3.7%。

②串浆方向性。在0°～360°范围内按45°角统计串浆发生的概率，以判析浆液的主要走向，确定可能出现加固效果的最薄弱环节。统计结果如图10-52。

由串浆方向性统计图来看，浆液主要沿环向和纵向形成串浆，并以纵向为最，沿45°&nbsp方向斜向串浆的概率要小得多，由这个结果来看，作者认为这可能是沿斜向剪切力要比纵向和环向大，浆液的主要流动方向是沿轴向。对此，在效果检查时主要沿45°方向选择检查孔。同时，这上统计结果也提示我们研究探讨扩散理论和注浆管的开孔方向理论是极有价值的，这对于更优化注浆设计及提高注浆效果是十分有利的。

图10-51 串浆孔数与串浆距离关系图

图10-52 串浆方向性统计图

3）注浆过程P-Q-t曲线分析。注浆过程中共出现如图10-53三种P-Q-t曲线形式：

图10-53 注浆施工P-Q-t曲线

①Ⅰ型P-Q-t曲线是大多数注浆孔注浆时的反映，施工中主要是进行定压控制。注浆过程中随着注浆的进行，注浆压力升高，注浆速度减慢，当达到设计注浆终压1.5MPa时，地层基本表现为不吸浆现象，此时注浆量达到设计注浆量的80%，这也充分说明了地层经注浆后取得了有效的改良。

②Ⅱ型P-Q-t曲线主要是发生串浆时的反映，该类型注浆主要是进行定量控制。注浆过程中，注浆压力和注浆速度变化都不大，当基本达到设计注浆量时，发生串浆情况，因而结束该孔注浆。

③Ⅲ型P-Q-t曲线主要是发生在局部可注性较差部位。随着注浆进行，注浆速度立即降到0，地层不吸浆，此时注浆压力立即达到设计终压。

从以上三种P-Q-t曲线分析来看，注浆施工基本达到了设计的定量-定压总体控制原则。

（2）底部钢管桩加固注浆

1）数据统计分析（反分析）。①钻孔深度分布。根据钻孔设计原则进行钻孔深度控制。绘制现场实际钻孔深度分布图，如图10-54。由钻孔深度分布图来看：a.底部溶洞主要分布在DK354＋260～＋275之间，该段为淤泥质粉质粘性土填充层。根据设计钻深原则，钻至12 m时未继续进行。b.两侧DK354＋255～＋260 ，DK354＋275～＋280段为破碎灰岩地层。注浆钻孔情况和补勘总体评价资料基本相符，因而设计依据是可靠合理的。②注浆量分布。以注浆率（单孔注浆量/注浆段长）来评定地层的注浆加固效果。统计单孔注浆量和钻孔深度，如图10-69。

图10-54 钻孔深度分布图

图10-55 注浆率分布图

由注浆率分布图可以看出：a.注浆率呈明显的不均匀分布，但总体基本表现为交错状形态，这与注浆施工按四序孔作业有关。为保证结构要求，设计采用了密排注浆钢管桩结构，注浆钢管桩间距为60cm×60cm。为保证注浆效果，注浆施工采取了四序孔作业，实施定压注浆措施。因而前序孔注浆量相对较大，而后序孔注浆量要小一些，这也是实施挤密型注浆的必然结果。

b.地层吸浆率较大的部位主要为DK354＋255～＋257、DK354＋260～＋264、DK354＋271～＋274、DK354＋278～＋280段，其他段地层的吸浆率相对要小一些，这种分布特点可能与地层的地质特征有关。由注浆率来看，淤泥质地层有较大的吸浆量，具有较好的可注性。两侧DK354＋255～＋257、DK354＋278～＋280段也具有较大的吸浆能力，可见该溶洞接触端破碎的灰岩也应是该溶洞段底部加固的重点。

③串浆性分析。统计现场串浆情况，注浆施工共发生串浆36 次。前期施工未采用TSS管注浆，尽管现场实施了跳孔跳排四序孔钻孔注浆作业方式，但钻设的43 个孔中，注浆时共发生串浆18次，串浆率高达41.9%，同时注浆也引起了周围钻孔的冒浆，严重地影响了钻孔施工，并且串浆和冒浆的发生也严重地影响了注浆标准控制。因而随后立即改用TSS袖阀式注浆钢管，并将多序孔钻注方式调整为分区域钻孔注浆方式。在调整后的注浆施工中，共钻孔408 个，注浆时发生串浆22 次，发生串浆率仅为5.4%，串浆率大幅度下降，取得了较好的注浆效果。

2）注浆P-Q-t曲线分析。注浆施工中所表现出的P-Q-t曲线如图1056。

由注浆施工P-Q-t曲线来看：注浆施工过程中P-t曲线和Q-t曲线均呈波动性。开始注浆时，注浆压力为0MPa，注浆速度为50L/min。这主要是浆液填充注浆管的过程。之后注浆压力不断上升，注浆速度不断下降。这个过程是浆液开始冲开 TSS 管上的贴片，剪切注入地层。随着浆液的注入，地层密实度提高，注浆压力升到3MPa，注浆速度降低到5L/min。在持续一段时间后（约1～2min），浆液冲开另外的TSS管贴片，注浆压力下降，注浆速度升高……，如此波动持续几个循环之后，需注浆加固的地段已充填密实，注浆压力持续在3MPa，注浆速度持续在0～5L/min，这样持续10min后结束注浆。注浆施工所表现的P-Q-t曲线符合所制定的注浆结束控制标准。

图10-56 注浆施工P-Q-t曲线

3）地层填充率反算。统计总注浆量为 269.9 m3，计算得注浆加固体体积为892.3 m3，由现场取样测得淤泥质地层含水率为33.3%。由注浆量计算公式反算出地层注浆填充率为83.3%，可见淤泥质地层得到了很好的注浆加固。

4）注浆前后地层渗透系数计算。采用注水试验和根据现场注浆状况，根据以下公式计算注浆前后地层的渗透能力。

地下工程注浆技术

地下工程注浆技术

式中：K为渗透系数（m/d）；ω为地层单位吸水量（L/（min·m·m））；L为注浆段长度（m）；γ为注浆孔半径（m）； 为注水（浆）时稳定流量（L/min）； 为注浆压力（水头压力高度，m）。

①取 、L＝5.2m、 、γ＝0.0325m（内径为ϕ65mm）。计算得注浆前地层渗透系数为：K前＝0.0294 m/d＝3.41×10-5cm/s。

②取 、L＝5.2m、 、γ＝0.0325m。计算得注浆后地层渗透系数为：K后＝0.00393 m/d＝4.54×10-6cm/s。

由计算结果来看：注浆前地层渗透系数为3.41×10-5cm/s，渗透能力较低，因而在这种地层中注浆，注浆机理只能是剪切劈裂。注浆后地层渗透系数下降了一个数量级。施工中采用超细水泥单液浆作为主要注浆材料，采取60cm×60cm的密布型注浆钢管桩，可以取得良好的剪切劈裂效果。

利用注浆技术对软弱围岩进行加固是注浆技术的最重要功能。

【工程实例】 渝怀铁路圆梁山隧道淤泥质充填型溶洞基底注浆加固

圆梁山隧道DK354＋255～＋280 段发育充填型溶洞，充填介质为淤泥质粘性土，如图1-2。底部勘察表明，溶洞向下发育20m未进入基岩，未见溶洞底部。

针对隧道基底淤泥质充填型溶洞，采取钢管桩注浆加固，从而形成致密的、能抵抗一定水压的基底钢管桩加固体结构。

基底钢管桩采取梅花型布置，间距60cm×60cm，开孔直径ϕ108mm，终孔直径ϕ90mm，钢管桩直径ϕ75mm，钢管桩加固范围为隧道仰拱以下7～12 m。

图1-2 淤泥质充填型溶洞基底注浆前取心照片

图1-3 淤泥质充填型溶洞基底注浆钢管桩加固照片

根据注浆加固要求和注浆体耐久性抗水压需要，选择强度高、耐久性好的超细水泥单液浆、普通水泥单液浆和TGRM浆作为注浆材料，其中以超细水泥单液浆作为主要注浆材料，浆液配比为：水灰比0.6∶1～0.8∶1。当注浆过程中注浆压力长时间不上升时，采用普通水泥单液浆、TGRM浆，并通过调整浆液配比进行注浆扩散范围的控制。

注浆结束后，对注浆P-Q-t曲线进行分析；对浆液填充率进行反算，为83.3%；测试注浆后地层渗透系数，渗透系数为4.54×10-6cm/s。基底开挖揭示注浆加固效果良好，如图1-3。