灌注桩桩底清渣补强工艺方法技术领域
本发明涉及建筑桩基施工技术领域，尤其是涉及一种灌注桩桩底清渣补强工艺方
法。
背景技术
钻孔灌注桩的施工方法包括回旋钻(正循环法、反循环法)、冲击钻、冲抓钻、潜水
电钻，还有旋挖钻、长螺旋钻等。采用上述施工方法中的任一种，桩底都不可避免地会产生
沉渣问题。根据不同的成桩工艺及地质等因素，桩底沉渣的厚度通常达0.5m～2.5m，我国
《建筑桩基技术规范》中规定端承型桩，桩底沉渣不应大于0.05m，根据长期施工数据统计，
桩底沉渣产生的桩不合格率达10％～70％，钻孔灌注桩的桩底沉渣率是控制工程质量的关
键，是施工中的难题，也是业界的难题。桩底沉渣产生的原因主要有：①桩孔孔口填土不稳
定，塌落孔内；②泥浆密度过低，悬浮能力差；③提升钻具太快，形成孔内向上的抽吸；④提
钻时孔内泥浆液面下降，未及时补充孔内泥浆；⑤钻具提放刮碰孔壁；⑥下放钢筋笼刮碰孔
壁；⑦终孔后未及时灌注混凝土，孔壁浸泡时间过长。
目前普遍采用的桩底沉渣处理方法主要是在浇筑混凝土前进行灌注桩二次清孔，
即在完成旋挖成孔、下放钢筋笼和灌注导管后，利用灌注导管清除孔底沉渣。二次清孔技术
按泥浆循环方式可分：泥浆正循环清孔、反循环清孔及钻具无泥浆循环清孔。⑴正循环清
渣：适用于直径和深度较小的桩孔，便于泥浆携带沉渣上返，灌注桩二次清孔技术，即在完
成旋挖成孔、下放钢筋笼和灌注导管后，利用灌注导管清除孔底沉渣。⑵反循环清渣：适用
于桩径1.5m以上的大直径桩，为使循环有足够的压力差，一般要求桩孔深度大于10m，泵吸
反循环桩深可达80m左右，气举反循环孔深可超过100m；⑶钻具清渣：采用捞渣钻具配合泥
浆清孔，其适用于所有旋挖钻进工艺，尤其适合长护筒、全护筒钻进及泥浆循环容易引起塌
孔的情况。
但是根据实际施工应用中表明，以上清孔方式在清孔质量、施工速度、适用范围上
都有一定的局限性，以至于浇筑混凝土后通过检测仍有相当数量桩的沉渣不满足规范限值
的要求，同时由于沉渣达不到规定，进而会影响成桩后桩身的强度，存在安全隐患。
发明内容
基于此，本发明提供一种灌注桩桩底清渣补强工艺方法，在于克服现有技术的缺
陷，使得桩底沉渣的清渣效率高且效果好，有效提升桩身强度，施工方法简单，安全环保，且
工程造价低。
本发明的目的是这样实现的：
一种灌注桩桩底清渣补强工艺方法，包括如下步骤：
S1：在桩身顶部开设至少一个清渣孔，并保证清渣孔延伸至桩底沉渣层；
S2：清渣设备安装就位，将水、气双管从清渣孔伸入并使管口接近孔底位置；
S3：开启供水设备，通过水管向桩底沉渣层进行高压射水完成首次清渣处理；
S4：开启供气设备，通过水、气双管向桩底沉渣层通入高压气体和高压射水，采用
高压射水和气举循环双工艺完成再次清渣处理；
S5：抽离水管并原位安装注浆管，同时开启注浆设备和供气设备，采用气浆双注法
对桩身进行补强处理；
S6：当清渣孔孔口溢出浆液时，关停设备。
下面对技术方案作进一步的说明：
进一步地，在步骤S1中灌注桩的直径设为D，清渣孔的数量设为N，其中D与N的关系
为：当D小于1000mm时，N＝1；当D大于等于1000mm时，N≥2。
进一步地，在步骤S2中水、气双管的管口与孔底的距离范围为20～60cm。
进一步地，在步骤S3中还包括采用旋喷法自下而上地对清渣孔进行高压射水冲
洗，并且边冲洗的同时边向上匀速提升水管。
进一步地，在步骤S3中水管的射水压力为P1，水管的提升速度为V1、旋转速度为V2；
其中，P1≥20Mpa，V1＝10～15cm/min，V2＝15r/min。
进一步地，在步骤S4中气管中的气体压力为P2；其中，P2≥0.07Mpa。
进一步地，在步骤S5中还包括在注浆管靠近注浆口的侧壁插装出浆管，并在出浆
管上安装阀门和压力表。
进一步地，在步骤S5中还包括对注浆管和清渣孔的连接处进行密封处理。
进一步地，在步骤S5中采用循环分级注浆工艺对桩身进行注浆补强处理，并且当
水泥浆液的水灰比为0.45～0.6:1时，在浆液中掺入微膨胀剂。
进一步地，在步骤S6中当清渣孔孔口溢出浆液时，保证注浆压力维持稳定45min，
之后再关停设备。
本发明的有益效果在于：
上述灌注桩桩底清渣补强工艺方法通过高压射水法可以初步将桩底的浮泥及较
小颗粒的砂石通过高压水流带出桩体，之后再通过高压射水和气举循环双处理工艺可以进
一步将使桩底产生沉渣沸腾效应，从而将大颗粒的砂石沉渣等清除出桩体，可以实现桩底
沉渣的高效、彻底清除，清渣效果好；最后通过气浆双注法可以对因沉渣问题导致的桩体强
度不达标的桩身进行补强处理，以提高桩体的结构强度，满足安全指标，符合施工技术指标
的要求。
附图说明
图1为本发明实施例所述的灌注桩桩底清渣补强工艺方法的流程图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例进行详细说明：
如图1所示，一种灌注桩桩底清渣补强工艺方法，包括如下步骤：
S1：在桩身顶部开设至少一个清渣孔，并保证清渣孔延伸至桩底沉渣层；
S2：清渣设备安装就位，将水、气双管从清渣孔伸入并使管口接近孔底位置；
S3：开启供水设备，通过水管向桩底沉渣层进行高压射水完成首次清渣处理；
S4：开启供气设备，通过水、气双管向桩底沉渣层通入高压气体和高压射水，采用
高压射水和气举循环双工艺完成再次清渣处理；
S5：抽离水管并原位安装注浆管，同时开启注浆设备和供气设备，采用气浆双注法
对桩身进行补强处理；
S6：当清渣孔孔口溢出浆液时，关停设备。
上述灌注桩桩底清渣补强工艺方法通过高压射水法可以初步将桩底的浮泥及较
小颗粒的砂石通过高压水流带出桩体，之后再通过高压射水和气举循环双处理工艺可以进
一步将使桩底产生沉渣沸腾效应，从而将大颗粒的砂石沉渣等清除出桩体，可以实现桩底
沉渣的高效、彻底清除，清渣效果好；最后通过气浆双注法可以对因沉渣问题导致的桩体强
度不达标的桩身进行补强处理，以提高桩体的结构强度，满足安全指标，符合设计指标要
求。
其中，气管的一端伸入孔内，另一端与安装于孔口附近的高压旋喷桩机连接，旋喷
桩机与三缸泵连接，由三缸泵供给高压水流，所述水管的一端同时伸入孔内，另一端与布置
于孔口的三缸泵连接，注浆管采用一条6分管，一端与注浆机连接，另一端插到孔底，并且在
孔底以上10m范围的管段上制作多个5mm的小孔形成花管，由此提升注浆的均匀性和高效
性。
在本实施例中，根据施工技术指标的要求，不同直径的灌注桩在进行沉渣清理工
艺时，在桩顶设置清渣孔的数量应当不同，具体的为：在步骤S1中灌注桩的直径设为D，清渣
孔的数量设为N，其中D与N的关系为：当D小于1000mm时，N＝1；当D大于等于1000mm时，N≥2。
当桩体的直径D小于1000mm时，根据要求规定，开设一个清渣孔即可满足桩底沉渣的清理要
求，且此时的清渣孔可以直接使用桩体上开设的抽芯孔，因为根据桩基检验规范，大直径桩
基检验一般采用桩身抽芯检验，如桩底沉渣不能满足设计要求，则采用桩后沉渣处理工艺
对桩底沉渣进行处理，该抽芯孔直通沉渣层至持力岩层，清渣过程中可利用该抽芯孔。综
上，实际清渣处理时可以无需另外抽孔，从而可以大幅降低制作清渣孔的费用，同时还可以
简化施工工艺方法，降低施工难度。
另外，当桩体的直径过大，一般当D大于等于1000mm时，清渣孔的数量应当相应地
设置两个或以上的其他数量，其目的在于其中一个清渣孔可以方便安装清渣设备(水管、气
管、注浆管)，其余的孔可以用于及时排出浮泥和沙石，由此可以确保桩底的清渣质量。桩体
的直径越大，为了保证桩底清渣的质量，清渣孔的数量也应当相应增加。
进一步地，在步骤S2中水、气双管的管口与孔底的距离范围为20～60cm。将水、气
管的管口伸入桩底并接近沉渣层，优选间距在20～60cm的范围内，可以提升高压水流或高
压气流的喷射效果，更好的使桩底沉渣浮起，并随水流或气流一同排出，提高清渣效果和性
能。气管中的气体压力为P2；其中，P2≥0.07Mpa。由此可以确保气体的冲击力足够将砂石吹
动浮起，之后随气流向上运动并从清渣孔排出，提高清渣的可靠性和有效性。
此外，在步骤S3中还包括采用旋喷法自下而上地对清渣孔进行高压射水冲洗，并
且边冲洗的同时边向上匀速提升水管。采用旋喷法可以使孔底实现全周向高压射水，并且
以匀速不断向上提升，通过桩底沉渣位置和桩身有缺陷位置采用上下各延长1m进行射水切
割冲洗，压力不小于20.0Mpa，对孔中存在的泥、砂、碎石及桩身中存在的松散砼进行切割冲
洗，边冲冼边提管，冒出的泥浆污水可以及时排走，优选的将上述过程重复进行3～4次循
环，直至出水孔冒出清水为止，使桩内部各孔道相互贯通，以最大限度地增强冲洗清渣的效
果。
进一步地，在步骤S3、S4中水管的射水压力为P1，水管的提升速度为V1、旋转速度为
V2；其中，P1≥20Mpa，V1＝10～15cm/min，V2＝15r/min。在一个优选的实施例中，当钻头到孔
底后，至下而上进行旋喷射水冲洗芯孔，射水压力不小于20Mpa，V1＝10～15cm/min，V2＝
15r/min，可以使得水射流对沉渣的冲洗效果最好，同时可以更好的将沉渣浮起，随水流一
同排出，提升清渣效果。
当桩体上开设有两个或以上的清渣孔时，应逐孔分别进行冲洗清渣。由于旋喷喷
嘴呈圆型，有效旋喷半径一般为0.5m～0.6m，因此桩身将不可避免存在旋喷不到位的死角。
对于旋喷不到位的死角，应增加冲洗次数，即用上述方法冲洗完一遍后，相隔约半天用同样
方法再进行高压冲洗。
步骤S4中，当高压旋喷射水冲洗完后，即采用气压反循环工艺进行再次冲洗，将切
割冲洗掉的松散渣土带至桩顶。对于具有双清渣孔的灌注桩，在两个孔内分别放入两条6分
钢管，并插入距孔底30cm的位置。两个孔的各其中一条钢管同时连接空压机，另两条钢管同
时连接三缸泵，机器开动后形成高压混合水气，将孔底或夹层的泥、砂、碎石及桩身中存在
的松散砼块从两个清渣孔中冲出来，并及时清理冲出孔口的泥沙等物，直至出水孔达到水
清沙净为止。
进一步地，在步骤S5中抽离水管并原位安装注浆管，同时开启注浆设备和供气设
备，采用气浆双注法对桩身进行补强处理；此外在注浆管靠近注浆口的侧壁插装出浆管，并
在出浆管上安装阀门和压力表。通过阀门可以准确灵活的控制注浆压力，在保证较好补强
效果的同时，还可以避免压力过高而存在安全隐患，压力表则便于使施工人员观察实时注
浆压力以便于进行稳压控制，提高施工安全性。
在上述实施例的基础上进一步的，在步骤S5中还包括对注浆管和清渣孔的连接处
进行密封处理。当注浆钢管安装好后，注浆管与孔壁之间存在间隙，用麻丝裹住出浆管(1寸
半短管)的下部并塞进抽芯内，桩顶上部露出约30cm，麻丝至桩顶的空隙用水泥浆掺水玻璃
灌满，待固化后实现密封封口，由此可以避免注浆时浆液从间隙处渗出，影响注浆效果。
进一步地，在步骤S5中采用循环分级注浆工艺对桩身进行注浆补强处理，并且当
水泥浆液的水灰比为0.45～0.6:1时，在浆液中掺入微膨胀剂。因采用分级循环注浆，注浆
压力由小缓慢变大，因此在桩身的微小缝隙中，水泥浆中的细小水泥颗粒会逐步填充缝隙，
并随着压力的增大，变的更加密实，因此会阻挡水泥浆的大量外流。
在本实施例中，注浆液采用42.5普通硅酸盐水泥和清水搅拌成水泥浆，水泥浆液
水灰比分5级，依此为2:1，1:1，0.8:1，0.6:1，0.45:1。当水灰比为0.6:1或0.45:1时，水泥浆
内掺入SY—G微膨胀剂12％(按水泥重量计)，注浆液必须搅拌均匀并经过滤网过滤，不得含
有任何杂物，SY-G型高性能膨胀抗裂剂产品中的Ca离子活性高，水化速度较快，它与CaSO4
水化生成的钙矾石作为早期膨胀源可以补偿混凝土硬化初期的自生收缩，水化热温升引起
的冷缩和部分的干缩，Ca2+与CaSO4水化生成钙矾石(3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O)，主要用
于补偿混凝土中期的干缩，减少收缩落差。
压浆设备为专业孔道压浆泵，配备一台灰浆搅拌机，注浆压力为2～3Mpa，采用循
环压密注浆，具体操作如下：注浆机与注浆管相连接，注浆时因注浆管内产生压力通过水泥
浆液将孔内原有的积水从出浆口排出；当从出浆口排出的为水泥浆液时，立即对出浆口阀
门进行关闭。
首先压注2:1的水泥稀浆，逐步替换出孔内及孔隙中的清水，待出浆口返出2:1的
水泥浆液时，逐步调整水灰比至0.6:1，开始掺入SY—G微膨胀剂12％(按水泥重量计)，即暂
停压浆。然后立即压注0.45：1的水泥浆，掺入SY—G微膨胀剂12％(按水泥重量计)。压浆时
先打开孔口管顶部的阀门，当出浆口溢出同等浓度的浆液时停止压浆，然后关闭闸阀，压力
应先低后高，并逐渐提高压强到3.0Mpa(为保证人员安全，压强不能过大)，在整个注浆过程
中应严格控制注浆压力。在确定的范围内，通过注浆速率来调节注浆压力。注浆浆液不再渗
入时，压浆工作即告结束。维持并稳压45min后即可关闭进浆阀门，该孔注浆结束。
进一步地，在步骤S6中当清渣孔孔口溢出浆液时，保证注浆压力维持稳定45min，
之后再关停设备。可以保证注浆的密实性，将浆液中存在的气泡及时压出，确保水泥浆液固
化后具有优良的强度，保证桩身质量。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实
施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存
在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并
不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来
说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护
范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。