钻孔灌注桩注浆技术

钻孔灌注桩注浆技术（精选12篇）

钻孔灌注桩注浆技术 篇1

1 柱型选择

由地质资料可知,本工程位于滨海软土地区,地表以下50米范围内以高压缩性软土为主,地质报告推荐的可选桩型有预制桩及大直径钻孔灌注桩。根据工程经验结合本工程特点,如采用预制桩施工,在施工过程中易产生超静孔隙水压力,造成桩体上浮及倾斜,产生附加沉降,对建筑物造成不良影响;而钻孔灌注桩则可以避免预制桩的上述不良影响。

经充分论证,桩基采用大直径钻灌注桩,有效桩长约56米,要求全断面进入持力层(卵石层)3d(d为直径)及在施工过程中严格控制孔底沉渣,确保成桩质量。据地质报告所提供的参数对桩径800,900,1000钻控灌注桩的单桩承载力极限值进行估算,其值分别为3850KN,4470KN,5154KN。根据上部结构和荷载对剪力墙下进行桩基布置,由布桩结果可知在主楼(尤其是楼电梯间简体)下方桩数较多(总桩数为243根),布桩密度偏大,按3d桩距无法排放,需向四边外扩较多。这样一来基础底面积增大,基础高度增加,受力复杂,投资偏大。

分析造成这种情况的原因,主要是由于单桩承载力偏低,导致柱及剪力墙下桩数较多,布置困难。在软土地基中,大直径钻孔灌注桩以其承载力高、适应性强等明显的优越性,在工程中被广泛采用。而在本工程中由于单桩承载力偏低,反而不能发挥其优越性。造成钻孔灌注桩承载力偏低的原因是由于在地下开孔作业,孔底沉渣难以处理干净而减低端阻以及因泥浆护壁而影响侧阻发挥。通过桩底后注浆能很好的解决这个问题。

2 桩底后注浆

桩底后注浆是指钻孔灌注桩在成桩前预埋注浆管,并在灌注成桩初凝后通过预埋的注浆通道用高压注浆泵将一定压力的水泥浆压入柱底,使浆液对桩底沉渣和桩底土层及桩周泥皮起到渗透、填充、压密、劈裂、固结等作用,从而提高桩承载力,减少变形量的一项措施。不仅如此,由于泥浆在下部桩身的径向扩散效应还将产生下部桩身扩径、桩端扩底的实际效果。桩底后注浆技术用在持力层为卵砾层的桩基最为有效,其注浆后比注浆前地质报告计算出的单桩竖向极限承载力提高30%以上。

由于该地区以前所作的钻孔灌注桩工程均未采用过桩底后注浆技术,没有相似工程数据可参考。为取得实际单桩承载力,同时根据《浙江省建筑地基基础设计规范》的规定:采用桩底后注浆工艺的单桩承载力极限值必须通过竖向静载荷实验确定。因此在桩基施工时,结合工程布桩情况做了3根试桩。试验采用慢速维持荷载法,每级加载按预估极限承载力的1/10,加载稳定标准和终止加载条件均遵照《建筑桩基技术规范(SGJM-94)》的有关规定。

注浆后单桩极限承载力可提高30%左右。设计中极限承载力从原来4000KN提高到现在的5000KN,满足设计要求。压浆后由于单桩承载力增加,提高了单桩利用率,充分发挥了地质潜力,桩数相应减少了58根(原布桩数为243根,现为185根),从而简化了桩基布置,改善了基础受力性能并且简化了上部结构设计。节省了基础及上部结构造价。施工结束后,抽取注浆量较少的10根桩进行大应变动测,均符合设计要求。

3 施工工艺

柱底后注浆技术关键是正确制作注浆头、严格埋设好注浆管、选择合适的注浆泵、配制可注的浆液浓度、确定合理的注浆量和注浆压力,并控制注浆流水和注浆节奏等。

本工程经过试成桩后,确定施工方法如下:注浆管采用2根φ8@40的小孔,裹以多层防水胶带保护,外套弹性胶套,以阻止外部泥沙的流入和防止已压入的水泥浆倒流。注浆管安装时,端部应超出钢筋笼端部250~300mm,钢筋笼起吊入孔前应确认注浆段包裹物完好无损。靠钢筋笼的自重及下落的惯性,一般可供压浆管下端进入孔底土20~30cm,由此可满足正常压浆所需的条件。考虑到灌注混凝土时注浆管底部与混凝土相接触,在混凝土灌注完成2~4天后达到一定强度时,为防止管底被堵死,可先用清水压迫喷浆口的密封保护胶带(压力约2~3MPa),以确保随后注浆能顺利。

在注浆过程中,注浆量的控制是至关重要的。要防止先注浆的桩体浆液无限制地扩散,造成邻近桩体注浆困难而达不到一定的注浆量。施工过程中应通过注浆量与注浆压力两个参数来确定注浆是否终止,柱底后注浆一般以注入水泥量为主控因素,以注浆压力为副控。具体数值根据试桩情况及经验确定。本工程终控标准如下:当水泥用量达到2000Kg;或压力达到2MPa、水泥用量超过1000Kg;或压力达到4MPa、水泥用量未超过1000Kg;均可终止注浆。水泥浆水灰比为0.5。

由于注浆后桩体将产生一定的压力,所以1根桩注浆完成后应停歇一段时间,再开注第2根桩。如周边有冒水、冒浆等现象,这根桩完成后要抢注冒浆的桩。注浆后管口需封闭2天以上。随着注浆压力的变化和不同地层要求,浆液的浓度也必须作适时的调节,稀浆便于输送,渗透能力强;中等浓度的浆液起填充、压实、挤密作用;浓浆则对已注入的浆液有脱水的作用。根据不同浆液的特点,在注浆的不同阶段对配合比作适时的调节,一般先注稀浆,再注中等浓度浆液,最后注浓浆。施工时应提高注浆均匀度和有效性,注浆压力宜低不宜高,注浆流量宜小不宜大,注浆速度宜慢不宜快。施工时应掌握最佳注浆时间,一般宜在桩孔灌注混凝土后1~3周进行。

4 结语

柱底后注浆技术是一项新型施工工艺,施工方便易行,设备简单,水泥浆进入桩端有保证,质量监控可靠且便于操作。可有效地克服泥浆护壁灌注桩沉渣难于清除的固有缺陷,降低施工在清孔工作中的难度。经过压浆,可大幅度提高单桩承载力,减少桩基投资。压浆后由于单桩承载力提高及桩体沉降减小,从而改善了基础受力性能,简化了上部结构设计,节省基础及上部结构造价。本工程采用本技术后,节约投资月200万元,经济效益显著。在椒江地区推广应用后,取得了较好的经济效益和社会效益。

摘要：某工程地下1层,地上19层,框剪结构,建筑面积2.5万平方米。典型柱网尺寸为8.2m×8.4m,最大单柱轴力设计值约20000KN,该工程地处沿海地区,属软土地基。本文介绍在该基础上钻孔灌桩技术。

关键词：钻孔灌注桩,施工

钻孔灌注桩注浆技术 篇2

高压注浆在大口径钻孔灌注桩事故处理中的应用

本文结合工程施工案例,介绍高压注浆技术在大孔径钻孔灌注桩事故处理中的应用过程,事故原因分析及相应对策.

作 者：张滨 张朝辉 Zhang Bin Zhang Zhaohui 作者单位：河北地勘局第三水文地质工程大队,河北衡水,053000刊 名：地质装备英文刊名：EQUIPMENT FOR GEOTECHNICAL ENGINEERING年，卷(期)：10(5)分类号：P634关键词：钻孔灌注桩 高压注浆 事故处理 原因

钻孔灌注桩注浆技术 篇3

【关键词】基桩；后注浆；堆载法お

1. 工程概况

本工程项目由主楼和裙房组成，主楼部分地上四十一层，地下三层，建筑高度：182 .0m（室外地面至屋顶板顶）结构形式为框架剪力墙结构，裙房部分地上三层，地下三层，平均高度为15m，结构形式为框架结构。基础形式为主楼下部采用桩筏基础，筏板厚度约2.5m，裙房部分采用桩基承台+抗水板结构。本工程的主楼属于超高层结构，高宽比大于6，且结构形式为剪力墙集中位于两端的两个筒体的框架剪力墙结构，主楼基础底面的荷载相当大。

2. 地质情况

该建筑物的建设场地，根据地质勘察的结果，该场地埋深120.00m深度范围内，地基土按成因年代可分为12层，地基土主要由承载力80～250KPa的粘土组成。

经计算主体上部结构重量为159657吨，基底净反力在700KPa以上，故必须采用桩基础。经初步布桩估算，单桩竖向抗压承载力的特征值要求至少在750吨左右。

3. 桩型选择与桩的设计

3.1桩型选择：

根据上述土层参数，后注浆钻孔灌注桩技术对承载力的提高相对于普通钻孔灌注桩可达100%，而在以软土和粘土为主的天津地区对承载力的提高幅度一般在30%以上，具体数值需通过现场试验来确定，因此初步选定此桩型为目标桩型。

3.2试验桩设计：

根据地质勘察报告提供的剖面和各层土的侧阻和端阻参数初步确定设计桩长为58米，桩径1米，入土深度为75米，桩端持力层为11a层，桩身材料采用C40等级混凝土，HRB400等级纵筋，按土层参数估算得到未注浆时单桩竖向极限承载力标准值为11468KN， 后注浆提高系数如暂按1.35考虑则采用后注浆技术后单桩竖向极限承载力标准值可以达到15480KN；按桩身强度考虑桩身配筋后该截面最大设计承载力为12220KN， 远远小于15480KN，但考虑试验荷载的短暂性应考虑采用材料标准值对应的桩身抗压承载力标准值，故混凝土强度取26.8N/mm2（桩身采用C40混凝土），钢筋强度取400 N/mm2（桩身采用HRB400级别钢筋），该截面承载力标准值可达到16640KN，即可满足承载力要求。关于后注浆经与基桩施工单位讨论确定的方案为采用桩端注浆及桩侧注浆，桩侧注浆阀位于桩端以上22米左右（该高度为粉砂层所在的位置），单桩水泥量控制在4000Kg。桩端注浆量2500Kg，桩侧注浆量1500Kg。压浆流量宜控制在30～50L/min，固结材料采用PSA32.5矿渣硅酸盐水泥，注浆用的水泥必须送检复试合格后才可以使用。水灰比控制初定在0. 5～0.7左右，并通过现场试注浆确定最佳浆液水灰比。注浆操作以控制水泥用量为主，注浆压力为辅，注浆控制标准如下：ィ1）注浆量达到水泥设计用量，桩底注浆压力满足1.5～2MPa时即可终止注浆。并通过现场试注浆确定最佳注浆压力。ィ2）注浆总量已达到设计用灰量的75%，且注浆压力超过5MPa时即可终止注浆。

图1桩配筋及注浆装置设置图

4. 试验用基桩施工

根据经验此长度和直径的钻孔灌注桩的成孔一般可采用旋挖钻机或正反螺旋钻机成孔，旋挖钻机成孔速度快（本桩型的成孔在12小时左右完成），成孔质量高。在钢筋笼的制作方面，施工采用12米长钢筋笼分段组焊的方法，即每次吊装12米长的钢筋笼，然后在孔口处分别焊接，最后组成75米长度的整体钢筋笼。 在后注浆设施方面，注浆管采用桩端压浆管2根 DN25壁厚3mm，桩侧压浆管2根DN25；壁厚3mm，桩侧注浆阀采用PVC环形注浆阀，桩端采用天津勘察院推荐的桩端注浆阀，但根据实际的试桩结果，由于该注浆阀没有止回功能的单向阀功能造成实际应用中一根试验桩的承载能力下降。故在工程桩中一律使用了有止回功能的专利阀。在配合基桩检测方面，施工单位根据检测单位要求在纵筋上按土层的分布设置了钢筋应力计（为保证检测的顺利，每个截面设置两个应力计，见图1）同时配合桩身质量检测设置了声波透射管DN50～60三根（在工程桩中为降低造价，采用了声波透射管与桩端注浆管合并设置的方法）。

5. 基桩试验桩试验

5.1静载试验：

根据《建筑基桩检测技术规范》JGJ106—2003第3.3.1条的规定，本工程高层区域的工程桩约239根，需在工程桩施工前先做3根试验桩的破坏性静载试验，以确定实际的单桩竖向承载能力。本工程采用后注浆技术钻孔灌注桩，考虑到实际工程桩桩顶标高为地面以下17米左右而

大型基桩荷载只能在地面进行故将桩长向上加长17米到地面以上，试验桩长实际达到75米，但由于上部17米提供的附加侧摩阻对基桩竖向承载力的提高很难准确估计，为此我们咨询相关的试桩单位和专家，目前常用的方法是采用钢筋应力计实测各截面的钢筋受力从而推算出各层土的实测摩阻以得到设计标高处的基桩实际承载能力。另一种方法是在设计标高以上采用钢套筒内涂黄油以从根本上消除此部分的侧摩阻从而得到设计标高处的准确承载能力，该方法仅在极少数工程中采用。经多次讨论一致认为第二种方法成本过高，且施工难度大，最终确定按第一种最常规的方法。对于75米长桩的静载试验可采用堆载法和锚桩法进行，经招标报价，由于采用锚桩法需要另行施工4根相同尺寸的锚桩因此比堆载法的报价高出近100万元人民币，且试验后锚桩和试验桩均不再使用，所以堆载法有着明显的优势，勘察院拥有该方面的大型堆载试验用设备，最大堆载业绩为5000吨，本工程预估堆载2500吨（虽大于桩身强度标准值，但根据施工单位经验可以到达），考虑安全因素，最终施工单位确定采用3000吨的总压重，最大反力2500吨。

5.2桩身完整性检测：

本工程综合采用了低应变法和声波透射法检测，根据经验采用低应变法检测由于能量太小当桩长超过50米时低应变法检测无法确保下部的成桩质量检测效果，因此同时采用声波透射法进行桩身完整性检测。

5.3基桩检测成果：

成孔质量检测全部合格，桩身完整性检测结果为所有试验桩均为I类桩。

在桩顶加载2500吨的情况下，超过桩身轴向抗压承载力标准值1664吨达50%，但目测试验桩桩顶基本未发生破坏。单桩竖向抗压极限承载力标准值检测结果分别为2250t， 2500t， 2500t。综合上述结果，基桩检测报告给出的设计标高处的单桩竖向极限抗压承载力标准值为2235t。

6. 工程应用结论与工程桩的设计

由上述的试验结果可知采用后注浆技术可使桩侧与土体之间的侧摩阻力和和桩端的土体承载力得到大幅的加强和提高，从而使基桩的竖向抗压承载能力得到了大幅提高，扣除地质报告提供的土体侧摩阻参数相对保守的因素，通过后压浆技术可对此钻孔灌注桩的承载力提高幅度达到40%以上。根据上述基桩基桩检测报告，工程桩设计采用单桩竖向抗压极限承载力标准值采用20000KN。根据《建筑基桩检测技术规范》JGJ106—2003相关规定，本工程的工程桩依旧按照不少于总桩数的1%和不少于3根的原则进行工程桩静载试验，由于工程桩布置比较集中，基本满足锚桩与工程桩的间距不小于3倍桩径的要求，因此从经济的角度出发，使用工程桩兼做锚桩，每个需进行静载试验的工程桩周围选4个工程桩做锚桩，静载试验同样要在天然地面标高进行。根据天津地方规范的要求，反力装置提供的反力不得小于1.5倍的试验荷载，每根锚桩提供的反力达到2200*1.5/4=825吨，而根据JGJ106—2003的静载试验要求，反力装置提供的反力不得小于1.2倍的试验荷载要求，每根锚桩提供的反力达到2200*1.2/4=660吨，由于采用工程桩兼做锚桩，因此在设计标高以下的桩身裂缝宽度不应超过0.3mm（按桩身长期处于水中考虑裂缝控制）的裂缝限值，同时设计标高以上的桩身承载力应满足试验要求，如按天津地方标准计算则必须采用预应力技术或上部采用锚桩+堆载的方式才能达到设计要求，按国标的规定则可通过加大桩身配筋刚好达到要求。前者不仅成本高而且施工和试验难度大，为此我们咨询了天津当地的基桩检测单位，结果为天津地区基本所有工程均采用国标的相应规定，故最终决定按国家标准进行锚桩的设计，同时静载试验用工程桩也分别采用了提高混凝土强度和增加配筋的方法实现了设计截面处桩身强度标准值达到2000吨以上的水平。对于桩身完整性检测的我们提出的要求为全部工程桩应进行低应变法检测，10%的工程桩应同时进行声波透射法检测。目前工程桩已在施工中，最终合同此类型工程桩的综合造价（含后压浆费用）为900元/米。为了进度要求，施工单位采用更大功率的正反螺旋钻机，钻孔进度达到了30小时/孔，工程进展顺利。ヒ陨鲜鞘导使こ滔钅恐魈宀糠只桩工程一个综合性的工程总结，目的在于和各位同行共同探讨和学习，其中会有一些不足和欠缺，欢迎大家予以指正。

参考文献

[1]《建筑桩基技术规范》JGJ94—2008.

[2]《建筑基桩检测技术规范》JGJ106—2003.

[3]《建筑基桩检测技术规程》DB 29—38—2002.

[4]《钻孔灌注桩成孔、地下连续墙成槽检测技术规程》DB 29—112—2004.

钻孔灌注桩后注浆施工技术探讨 篇4

关键词：钻孔灌注桩,后注浆技术,施工工艺

钻孔灌注桩以其低噪声、对周围环境影响较小、无挤土效应等特点,在高速公路桩基础施工中被广泛应用。但其在施工中形成孔底沉渣不易清除而影响桩端阻力发挥及侧壁因泥浆护壁形成泥皮而影响桩侧阻力发挥。近年来,针对这一问题,不少工程采用了后注浆技术,即成桩时在桩底或桩侧预置注浆管路和注浆装置,待桩身达到一定强度后,通过注浆管路,利用高压注浆泵压注以水泥为主剂的浆液,对孔底沉渣和桩侧泥皮进行固化,从而消除传统灌注桩施工工艺固有缺陷,达到提高桩的承载力、减少沉降量的一种科学、先进的技术方法。宁夏银川绕城高速公路部分桩基施工中采用了后注浆技术,其单桩承载力得到了明显的提高,并获得了较高的经济效益。

钻孔灌注桩后注浆技术包括两个施工过程:1)钻孔灌注桩施工(按常规组织);2)后注浆施工。以下详细介绍此种工艺。

1 适用的地质条件

本方法适用于灌注桩的持力层为碎石层,碎石含量在50%以上,充填土与碎石无胶结或者轻微胶结,碎石石质坚硬,分布均匀,碎石层厚度满足设计要求。

2 加固机理

在灌注桩施工中将钢管沿桩钢筋笼外壁埋设,桩混凝土强度满足要求后,将水泥浆液通过钢管由压力作用注入桩端的碎石层孔隙中,使得原本松散的沉渣、碎石、土粒和裂隙胶结成一个高强度的结合体。浆液首先和桩端的沉渣、离析的“虚尖”“干碴石”相结合,增强该部分的密实程度,提高承载力;再沿着桩身和土层的结合层上返,消除了泥皮,提高了桩侧摩阻力,同时浆液横向渗透到桩侧土层中也起到了加大桩径的作用。对于单桩区域,向四周扩散相当于增加了端部的直径,向下扩散相当于增加了桩长;群桩区域所有的浆液连成一片,使得碎石层成为一个整体,从而使得原来不满足要求的碎石层满足结构的承载力要求。

3 注浆参数的设定

注浆参数主要包括注浆水灰比、注浆量以及闭盘压力。由于地质条件的不同,不同工程应采用不同的参数。在工程桩施工前,应先设定参数,然后根据设定的参数进行试桩施工,试桩完成后达到设计强度,进行桩的静载试验,最终确定试验参数。

1)水灰比。

水灰比一般不宜过大和过小,过大会造成注浆困难,过小会使水泥浆在压力作用下形成离析,一般采用0.15～0.17。

2)注浆量。

注浆量是指单桩注浆的水泥用量,它与碎石层的碎石含量及桩间距有关,取决于碎石层的孔隙率,在碎石层碎石含量为50%～70%,桩间距为4 m～5 m的条件下,注浆量一般为115 t～210 t。它是控制后注浆施工是否完成的主要参数。

3)闭盘压力。

据事先设定的注浆量来控制,但同时也要控制注浆的压力值。在达不到预先设定的注浆量但达到一定的压力时就要停止注浆,注浆的压力过大,一方面会造成水泥浆的离析,堵塞管道,另一方面,压力过大可能扰动碎石层,也有可能使得桩体上浮。一般闭盘的最大压力应该控制在18 MPa。

4 后注浆施工工艺

1)施工工艺流程。

灌注桩成孔→钢筋笼制作→注浆管制作→灌注桩清孔→注浆管绑扎→下钢筋笼→灌注桩混凝土→后注浆施工。

2)施工要点。

a.注浆管的制作。在制作钢筋笼的同时制作注浆管。注浆管采用直径为25 mm的黑铁管制作,接头采用丝扣连接,两端采用丝堵封严。注浆管长度比钢筋笼长度多出55 cm,在桩底部长出钢筋笼5 cm,上部高出桩顶混凝土面50 cm但不得露出地面,以便于保护。注浆管在最下部20 cm制作成注浆喷头,在该部分采用钻头均匀钻出4排(每排4个)、间距3 cm、直径3 mm的注浆孔作为注浆喷头;用图钉将注浆孔堵严,外面套上同直径的自行车内胎并在两端用胶带封严,这样注浆喷头就成了一个简易的单向装置,当注浆时注浆管中压力将车胎迸裂、图钉弹出,水泥浆通过注浆孔和图钉的孔隙注入碎石层中,而混凝土灌注时该装置又保证混凝土浆不会将注浆管堵塞。b.注浆管的布置。将两根注浆管对称绑在钢筋笼外侧。成孔后清孔、提钻、下钢筋笼,在钢筋笼吊装安放过程中要注意对注浆管的保护,钢筋笼不得扭曲,以免造成注浆管在丝扣连接处松动,喷头部分应加混凝土垫块保护,不得摩擦孔壁,以免车胎破裂造成注浆孔的堵塞。按照规范要求灌注混凝土。

3)注浆桩位的选择。

根据工程实践,在碎石层中,水泥浆在工作压力作用下影响面积较大。为防止注浆时水泥浆液从邻近薄弱地点冒出,注浆的桩应在混凝土灌注完成3 d～7 d后,并且在该桩周围至少8 m范围内没有钻机钻孔作业,该范围内的桩混凝土灌注完成也应在3 d以上。

4)注浆施工顺序。

注浆时最好采用整个承台群桩一次性注浆,注浆先施工周圈桩位再施工中间桩;注浆时采用两根桩循环注浆,即先注第1根桩的A管,注浆量约占总量的70%(111 t～114 t水泥),注完后再注另1根桩的A管,然后依次为第1根桩的B管和第2根桩的B管,这样就能保证同一根桩的两根管注浆时间间隔在30 min～60 min以上,给水泥浆一个在碎石层中扩散的时间。注浆时应做好施工记录,记录的内容应包括施工时间、注浆开始及结束时间、注浆数量以及出现的异常情况和处理的措施等。

5注浆施工中出现的问题和相应措施

1)喷头打不开。压力达到10 MPa以上仍然打不开注浆喷头,说明喷头部位已经损坏,不要强行增加压力,可在另一根管中补足注浆数量。

2)冒浆。注浆时常会发生水泥浆沿着桩侧或在其他部位冒浆的现象,若水泥浆液是在其他桩或者地面上冒出,说明桩底已经饱和,可以停止注浆;若从本桩侧壁冒浆,注浆量也满足或接近了设计要求,可以停止注浆;若从本桩侧壁冒浆且注浆量较少,可将该注浆管用清水或压力水冲洗干净,等到第2天原来注入的水泥浆液终凝固化、堵塞冒浆的毛细孔道时再重新注浆。

3)单桩注浆量不足。注浆时最好采用整个承台群桩一次性注浆,注浆时先施工周圈桩形成一个封闭圈,再施工中间,保证中间桩位的注浆质量,若出现个别桩注浆量达不到设计要求,可视情况加大邻近桩的注浆量作为补充。

6结语

不同的工程地质条件有很大的差异,不可能有相同的注浆参数,预先设定的注浆参数往往参考相似工程的经验,注浆参数的最终确定要依赖于试验桩的结果,而可以借鉴的经验并不多,有待进一步的积累,再加上理论的探讨,最终形成一个成熟的技术灌注桩后注浆具有提高单桩承载力,提高生产率,节约建设资金的优点。所以,在具备条件的工程中推广后注浆施工工艺有着重要的意义和广阔的前景。

参考文献

桥梁钻孔灌注桩施工技术论文 篇5

桥梁工程施工过程中监理人员要督促施工单位落实施工技术规划，这样不仅可以有效提高桥梁工程的整体施工技术水平，同时也对降低安全事故发生率有着重要作用。监理人员要与技术人员做好有关桥梁钻孔灌注桩施工技术较低工作，这样才能在监理单位、施工单位的共同努力下建立完善的施工安全防护措施，并要求每一个施工人员都充分了解各项施工任务及目标，监理人员要对相关施工步骤进行现场指导与控制，以便于通过监理措施可以帮助施工单位提高工程施工质量。

3.2指导施工单位处理安全问题

若监理人员在桥梁工程施工中发现任何安全异常情况，监理单位可以在复检后要求施工单位停止施工，并指导施工单位对将要出现或已经出现的安全问题进行处理，要对施工单位处理安全问题的全过程进行监督与控制，降低桥梁工程施工中安全事故的发生机率。再者，监理人员必须通过现场管理来对施工人员的施工操作进行检查，若发现违规施工等现象则要及时向上级单位进行反应，以便于在监理单位的介入下可以督促施工单位立即进行整改，促进监理单位与施工单位之间的沟通、协作，确保桥梁工程施工中不存在任何质量问题及安全隐患。

3.3建立完善的建立巡查制度

桥梁工程施工中监理单位必须建立完善的建立巡查制度，要求每一个监理人员要密切关注工程施工中的质量问题和安全问题，监理单位可以采用定期和不定期、定项和不定项相结合的巡检方式，督促每一个施工人员都能按照相关标准进行施工。施工单位要针对一些存在重大安全隐患的分部工程做好防护措施，并要对一些危险源进行合理的控制措施，防止桥梁工程施工中存在过多的安全隐患及质量问题，这不仅关系到每一个工程施工人员的生命财产安全，同时也会对施工单位的未来发展产生直接影响。

4结语

灌注桩后注浆技术分析 篇6

关键词：后注浆技术；静栽试验；桩侧摩阻力；应变片

中图分类号：TU473文献标识码：A 文章编号：1000-8136(2009)29-0001-03

后注浆技术是土体加固技术和桩工技术的有机结合，通过渗透注浆(粗粒土)或劈裂注浆(细粒土)，它既克服了桩基成孔工艺的固有缺陷(如桩底沉渣和桩侧泥皮、桩周土松驰扰动等)，又加固了桩底和桩侧一定范围的土体，从而大幅度提高桩基承载力。后注浆不仅应用于泥浆护壁桩基，而且用于干作业桥梁桩基的效果也很好。大量工程实践表明，该技术具有承载力高、适用范围广、施工方法灵活、效益显著和便于普及的特点。

1 后注浆技术研究现状与发展

我国对注浆技术的研究和应用起步较晚，20世纪50年代初才开始起步，但发展较快某些方面已达世界先进水平。20世纪50年代初期，我国已开始了矽化法的研究，在固砂、防止湿陷性黄土的湿陷、加固构筑物方面作了大量的工作。同时，矿山行业逐渐采用注浆技术。20世纪50年代后期，注浆技术在水坝防渗和加固工程中逐步应用。经过40多年的努力，我国在注浆技术方面已取得较大的进展，特别是在水泥注浆材料的研制方面已处于世界先进行列。

20世纪60年代中期，我国已开始注意化学注浆的毒害及环境污染问题，并提出了改进方法，其应用范围日益广泛，随后发表了一系列的研究成果，如《环氧树脂化学灌浆的毒性与防护》、《丙凝浆液毒性研究》等。

应该说，我国是世界上最早系列地制订化学注浆技术规范的国家。我国三峡岩基专题研究组等单位从1959年起就先后制订了一系列试验规程和注浆施工规范，如《三峡岩基灌浆试验技术规程》、《水工建筑物基础帷幕丙凝化学灌浆施工技术规范》、《环氧树脂化学灌浆施工技术规范》等，为我国注浆技术的标准化打下了良好的基础。

注浆技术在国内以水工部门应用较早，目前我国已建造30m以上的水坝近3000座，其中高于100m的高坝有20余座。水工建筑物采用灌浆技术改善复杂地基性能，解决了许多建筑物防渗和加固难题。从1964年开始，在湖南水口山矿山进行防水帷幕的注浆施工，可以说，经几十年灌浆工作者的努力，我国水利水电工程建设中，在灌浆工程领域已具备了众多的材料种类和工艺技术，积累了丰富的工程经验，其中某些方面已达到了相当高的水平，和国际上也逐步接轨，并在某些方法上有独到之处。 该地质属于汾河西岸河道多次变迁的河漫滩堆积地层，勘探范围内以黏性土、粉土、砂土为主的多种沉积交错构成，10.5m～11.0m以上为Q42新近堆积土，地下水为上层孔隙潜水，水位埋深1.8m～2.55m。

3后注浆试桩

3.1试桩概况

本次桩基试验包括相同设计桩径、桩长的8根试桩，通过4根未注浆和4根注浆两种不同施工工艺来组合，当桩身混凝土达到一定设计强度后，4根未注浆试桩进行静载和桩侧摩阻力测试。再对另外4根试桩进行注浆，待注浆7d～18d后进行单桩静载和摩阻力测试，8根试桩桩身混凝土强度均为C50，通常配筋12φ25，其具体施工参数见表1。

3.2试桩的检测

用超声波透射法检测试桩时，利用预埋在桩身的8根桩底注浆导管作为传感器的通道，并在导管内注满清水作为耦合剂。将发射探头与接收探头分别置于2根导管中，以40cm为测距，从桩底开始沿桩长向上同步移动，记录桩身各测点断面发射波在混凝土中的传播时间、波速和衰减情况，以此判定桩身混凝土质量沿深度的变化情况即是否存在一些缺陷如裂纹、扩颈、缩颈、局部离析等。

3.3后注浆工艺

制作钢筋笼时，采用两根D50无缝钢管作为桩底注浆管，用铁丝绑扎对称布置于钢筋笼内侧，底部超出钢筋笼200mm，超出部分钻上花孔，并用生胶带密封。以防止桩身混凝土水泥浆液堵塞注浆管，桩底注浆管兼用于超声波检测；桩侧注浆管为D25无缝钢管，用铁丝绑在钢筋笼内侧，下钢筋笼时，在预定的注浆断面位置用三通与环置的弹性软管(PVC花管)相连；钢管接头均采用丝扣连接；桩侧注浆PVC花管用生胶带予以密封，将其环绕在钢筋笼外侧并用铁丝固定成花瓣形，周长宜比钢筋笼周长400mm～500mm。“花瓣”应大小均匀、形状规则平整、波峰凸出。

当第一次单桩垂直静载试验结束后。开始进行注浆。注浆系统由搅拌桶、过滤网、储浆桶、压浆泵、压力表、注浆胶管及单向阀等组成。注浆时候先试压清水，待注浆管道通畅后再压注水泥浆液。先进行桩侧注浆，即先注上部桩段，目的是防止下部浆液沿桩土界面上窜；间隔2 h后，再进行桩底注浆。注浆过程中要控制好注浆压力、注浆量及注浆速度，待注浆压力或注浆量达到设计要求即可停止注浆；注浆完毕，须立即将注浆管拧上堵头，以防回浆，降低注浆效果。注浆材料采用水泥净浆，具体注浆参数见表2。

3.4试验概况

整个试验由两部分组成，即单桩垂直静载荷试验和桩身应力测试。通过单桩垂直静载荷试验和桩身应力测试，可以确定单桩的竖向承载力，为设计及施工提供可靠的参数和依据，还可以测试试桩的桩侧摩阻力沿桩长的分布，以便于研究后注浆对普通灌注桩承载力提高所起的作用。

(1)应变片的布置。为了测得试桩在各级荷载下的应变值，根据场地地基土情况及测试要求，沿试桩钢筋笼长度取了9个截面，每个截面取对称的主筋贴置应变片。距离桩顶3m处设置截面，以后每隔5m设置截面，以此类推，距离桩底还有2m时设置最后截面。本次试验采用型号为2x3的胶基防水电阻应变片，标准电阻为120Ω，灵敏系数为2.20。粘贴工艺为放线、表面清理、应变片的粘贴、引出线连接、应变片的保护。

(2)静载试验。试桩的竖向静载试验和桩身应力测试配合进行，对8根试桩分2次测试。首先，在试桩混凝土强度达到设计强度后开始对第一次未注浆的4根试桩进行测试，并对需要注浆的4根试桩进行注浆，注浆结束7d～18d后，再对注浆后的4根试桩进行承载力测试。本次单桩竖向静载试验采用锚桩一横梁反力架装置，即荷载的施加通过4台5000 kN的油压千斤顶并联实现，为保证桩顶受力均匀，4台千斤顶以桩顶中心为准均匀布置；桩顶沉降由设置在桩顶4个测点的百分表测读。

4试验结果分析

钻孔灌注桩注浆技术 篇7

漳州市某拆迁安置房位于芗城区繁华的旧城区内, 东邻城市支路 (临时菜市场) , 北与中国银行大楼相毗邻, 南与旧房相距14米, 西边与旧房只有符合消防间距, 占地面积375.29平方米, 总建筑面积2216平方米, 层数6层 (底层店面2-6层为住宅) , 建筑高度18.9米, 结构为钢筋砼框架, 基础采用直径为600毫米的钻孔灌注桩, 砼强度等级C30, 桩端持力层为圆砾层, 桩端进入持力层不小于1.8米, 单桩竖向极限承载力标准值为1700KN。

2 施工前技术交底

2.1 存在问题

本工程原设计基础采用砼预制静压方桩, 由于其他原因, 工程拖延四年, 至2006年漳州地区砼预制静压桩已被预应力管桩所代替, 总承包单位无法按原设计施工, 又由于该工程施工场地狭小, 东邻城市支路, 白天设置临时菜市场, 交通十分拥挤, 北与中行大楼最近只有6.05米, 西边与芝山粮站宿舍楼五层距离7.32米, 南边距离经委宿舍楼14米, 两幢旧房都属于八十年代初建造, 基础为天然浅基础, 如果桩基改为预应力管桩, 存在两种情况:第一, 因施工场地小, 机械进出场相当困难而且边桩机械无法施工。第二, 由于管桩产生的挤压效应大, 周边的旧房存在安全隐患。鉴于上述情况, 多加桩基施工队都不敢承接, 总承包单位建议采用钻孔灌注桩以解决上述不利因素。经协商, 由原设计单位出具更改基础图, 采用直径为600毫米钻孔灌注桩, 单桩竖向极限承载力标准值为1700kN, 桩端进入持力层圆砾层不小于1.8米。

2.2 工程桩做实验

钻孔灌注桩具有低噪音、无震动、无挤压等优点, 不受地下水影响, 施工安全可靠。但持力层选在圆砾层, 孔底沉渣由于受水冲击容易使圆砾层产生扰动, 难以保证孔底沉渣100%满足施工规范要求, 桩沉降量大, 影响桩端垂直承载力, 经现场技术人员协商, 决定打二根工程桩做静载实验, 以核实地质报告的真实性及单桩承载力。工程桩选在地质勘察报告2-2剖面5号钻孔圆砾层最薄只有2.5米的地方。根据勘察单位提供的冲、钻孔灌注桩设计参数, 如表1。

按设计规范计算该桩的单桩竖向极限承载力标准值为:

上述计算, 淤泥质土层摩阻力不计, 粉砂属于液化, 摩阻力折减系数取3分之一, 经验算理论计算与设计取值基本接近。

试打二根工程桩编号为35号、36号桩, 桩长分别为20.2米、20.5米。试桩的每级荷载增量为170kN, 最大试验荷载分别加至1700kN, 二根桩在加载过程中, 沉降量如表2和表3:

二根桩实验结果:承载力只达到设计强度70%。

3 影响钻孔灌注桩垂直承载力的原因分析

钻孔灌注桩具有低噪音, 无震动、无挤压等优点。适用于地下水位以下的黏性土, 粉土、砂土、填土、碎 (砾) 石土及风化岩层, 尤其是施工场地狭小, 大机械 (如预制静压桩机) 无法进场施工更适合, 本工程就是如此。但其施工过程部位无法直接观察, 属于地下隐蔽工程, 特别是桩尖进入持力层孔底沉渣清理均难保证100%达到设计及施工规范要求, 桩侧泥皮过厚等因素, 已严重影响钻孔灌注桩的垂直承载力。现根据本工程施工特点及相关工程实践资料分析如下: (1) 桩底沉渣厚。桩底沉渣厚使桩端承载力得不到充分有效发挥, 本工程桩尖持力层为圆砾层, 由于受施工工艺影响, 钻孔灌注桩采用泥浆护壁正反循环施工进尺, 势必造成持力层圆砾层扰动更厉害, 即使二次清孔也很难保证达到设计及施工规范要求, 这从沉渣厚度测试仪测试及静载检测的结果, 可以得到证实。当加载到某一荷载时, 桩沉降急速下沉并满足规范规定的破坏条件 (本工程静载实验就是如此) , 此时如继续加载让桩沉到某一位置时, 桩的沉降明显减慢并稳定, 这就说明桩底沉渣清除干净后, 桩的承载力明显提高。 (2) 桩侧泥皮厚导致桩测摩阻力明显减小。本工程试打二根工程桩, 在施工过程中, 由于种种原因导致从钻孔到终孔后下放钢筋笼、接入导管直至灌注砼时间过长, 造成泥浆护壁泥皮过厚, 因此规范规定钻孔灌注桩成孔时间与灌注时间不宜过长。 (3) 孔壁受扰动。钻孔灌注桩在成孔过程中孔壁受扰动, 特别是进入密实砂层较深的桩, 成孔后孔壁附近土中应力释放, 会出现“松驰”现象, 孔直径越大应力释放越明显, 造成邻近桩壁一层土的抗剪强度降底, 导致地基土对桩的极限承载力下降。

4“后注浆”技术的应用

“后注浆”的原理:在桩内预埋注浆管, 并在灌注桩砼终凝到一定强度后, 通过预埋的注浆管, 用高压注浆泵以一定的压力将预定水灰比的水泥浆压入桩底, 对桩底沉渣、桩端持力层以及桩周围泥皮起到渗透、劈裂充填、压密和固结作用, 以此来提高桩的承载力。

为确保钻孔灌注桩的垂直承载力, 鉴于施工二根工程桩试验结果及分析原因, 决定采用预埋注浆管实施“后注浆”技术来提高桩端承载力。根据规范要求, 沿钢筋笼周围对称设置二根注浆管。

4.1 钻孔灌注桩施工

在钻孔开始之前, 先进行护筒埋设以保证桩与中心的偏差不大于50mm, 护筒用4-8mm厚钢板制作, 内径大于钻头直径100mm, 上部开设1-2个溢浆孔, 埋设深度为1.2m, 在旁边设立泥浆搅拌池, 用钻头钻孔, 泥浆护壁成孔, 成桩施工工序是:定桩位→护筒埋设→钻机就位→钻头钻孔→终孔→第一次清孔→下放钢筋笼→接入导管→第二次清孔→浇注砼→后注浆。

4.2 钢筋笼安放和预埋注浆管

本工程钢筋笼主筋为8B14、B6@200螺旋箍, 加劲箍为B16@2000, 6分镀锌管绑扎在钢筋笼外侧, 注浆管长度底端要超过钢筋笼长度30cm, 钢筋笼经检查合格后用吊机吊起, 吊直后缓缓放入套筒内, 应注意钢筋笼能否自由落下, 沉放时不能碰撞孔壁, 对钢筋笼进行定位, 防止偏移, 从而影响桩的质量。

4.3 导管的安置及二次清孔

在钢筋笼和预埋注浆管吊装完毕后, 应立即安置导管, 导管选用3mm壁厚, 直径为230mm的钢管, 长度第一节为4米, 其余均为1.5-2.5米, 每一节接头采用橡胶垫圈密封, 双螺纹方扣快速接头, 所谓二次清孔就是利用泥浆在流动时所具有的动能冲击桩孔底部的沉渣, 使沉渣中的岩粒、砂粒等杂质处于悬浮状态, 再利用泥浆胶液的粘结力使悬浮者的沉渣随着泥浆的循环流动排出孔外, 最终将孔内的沉渣清理干净。所以孔底500mm以内的泥浆比重应小于1.25, 含砂率不能大于8%黏度大于28S, 这就是所谓的泥浆排渣清孔和护壁的作用。

4.4

砼灌注开始灌注砼时, 导管底部至孔底的距离宜控制在300-500mm, 以保证有足够的砼储备量, 导管一次埋入砼灌注面以下控制在0.8m以内, 导管埋入砼的深度控制在2-6米, 禁止将导管提出砼灌注面, 并且应控制好提拔导管的速度, 根据设计要求砼等级为C30, 本工程采用商品砼, 最后一次灌注量超灌高度为0.8m, 这部分做为凿除泛浆高度, 以保证桩顶砼达到设计等级要求, 控制好砼灌注的充盈系数, 使其保持在1.1-1.2之间。

4.5 开塞

在浇注砼的3-5天, 砼强度达到C10-C15时方可开塞, 开塞时间的早晚结注浆较为关键, 能否顺利注浆, 控制好注浆时间至关重要。开塞时间过早, 砼强度未形成, 在高压水的冲击下会破坏桩端的形成和砼强度。开塞时间过晚, 砼强度过大, 会造成注浆头橡胶膜打不开等现象, 造成预埋注浆管报废以至不能注浆。

4.6 注浆控制

注浆控制应掌握如以下三点:

(1) 检查水泥标号, 不能有结块现象, 控制好水灰比, 本工程注浆水灰比为1:0.75。

(2) 控制好注浆压力, 注浆压力小, 对桩端加固范围渗入充填强度深度小, 加固作用小。注压力过大, 可能会破坏注浆管。本工程压力控制在3.00Mpa-5.00Mpa。

(3) 注浆量控制:单桩注浆量的设计应根据桩径、桩长、桩端、桩侧土层性质, 单桩承载力增幅是否复式注浆等因素而定, 可按下式估算:Gc=apd+asnd

本工程只对桩端注浆, 故Gc=apd=1.6×0.6=0.96吨=960KG

采用双控: (1) 注浆总量和注浆压力均达到设计要求; (2) 注浆总量已达到设计值的75%且注浆压力超过设计值。注浆完成后, 注浆管上部要用塞仔封注。

5 静载实验

取37号、40号桩做静载实验列表如下 (采用后注浆技术)

后注浆二根桩试验结果:37号桩竖向极限承载力为1530KN。

40号桩竖向极限承载力为1600KN。

未注浆和后注浆通过静载实验结果, 对比如下表:

从表中数据可以看出, 桩底注浆的单桩极限承载力大于未注浆的单桩极限承载力, 提高幅度在29%-34%。

国内外广大工程技术人员为提高钻孔灌注桩的垂直承载力, 曾采用过许多方法, 后注浆技术的应用是较常用且有效的一种。根据相关统计资料表明:在北京地区10m左右的短桩, 当桩底进入中粗砂及圆砾石层时, 采用桩底注浆工艺技术后, 单桩垂直承载力可提高70%-200%。福建地区桩底进入持力层砂层的60m长桩, 采用桩底注浆工艺技术其单桩垂直承载力可提高80%-90%。天津地区桩底进入粉层细砂层的40-60m中长桩, 采用桩底注浆工艺技术, 单桩垂直承载力可提高20%-40%。从本工程采用预埋注浆管实施后注浆来提高单桩的垂直承载力的实践情况也得到证实。

6 结束语

根据相关工程实例资料统计和本工程实践结果及分析, 提出以下几点意见和建议:

6.1 钻孔灌注桩单桩垂直承载力按理论计算和实际施工的结果, 数据悬殊较大, 原因有二点:第一, 由于钻孔灌注桩施工工艺是先成孔, 后灌注砼, 即先把土掏空后成型砼桩, 不像静压机是靠成品桩把土向外挤压, 因此桩侧摩阻力产生较小。第二, 桩端承载力由于受到桩底沉渣清理无法100%满足设计及施工规范要求, 造成钻孔灌注桩的垂直承载力大大降低, 因此, 设计人员在计算单桩垂直承载力的取值方面及桩端选在哪个持力层就显得尤为慎重。

6.2 经过预埋注浆官采用后注浆技术, 能使桩沉降量减小, 承载力大大提高, 特别是桩端选在圆砾层及土层较厚的砂土层, 采用后注浆更为必要, 具有较好的经济效益和社会效益。

摘要：钻孔灌注桩以其低噪音、无震动、无挤压等优点, 广泛被应用于高层建筑、旧城改造等。但由于受施工工艺、孔底沉渣、桩侧壁泥皮厚、孔壁土体的扰动等因素的影响, 使钻孔灌注桩的竖向垂直承载力降低。国内外广大工程技术人员曾采用过许多方法。本文将通过采用建设部推广应用的“后注浆”技术来阐述采用“后注浆”技术可以大大提高钻孔灌注桩的竖向垂直承载力。

关键词：钻孔灌注桩,后注浆,技术应用

参考文献

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部《建筑桩基础技术规范》编号为:JGJ 94-2008:中国建筑工业出版社

钻孔灌注桩注浆技术 篇8

上世纪80年代,我国百米以上的高楼首先出现在广州、深圳、上海和天津,90年代以后蓬勃兴起。继深圳地王大厦(325m,81层)、广州中信广场(322m,80层)和上海金茂大厦(420.5m,88层)、上海环球金融中心(492m,101层)之后,目前上海中心(632m)、武汉绿地中心(606m)和深圳平安国际金融中心(660m)等超高层建筑紧随其后。根据行业最新统计,未来3年,中国平均每5d就有一座摩天大楼封顶,5年后摩天大楼总数将超过800座,达到现今美国总数的4倍。

近几年,在上海、苏州、常州、杭州、宁波等地的超高层建筑中,由于第四纪覆盖层深厚,后注浆超长钻孔灌注桩得到了长足的推广。随着理论研究的深入和施工工艺的不断完善,该项技术取得了丰硕成果,显示了广阔的应用前景。

1 传统钻孔灌注桩的缺陷

泥皮和沉渣过厚是传统钻孔灌注桩的两大缺陷。当成孔不太深,孔径小于800mm时,正循环回转成孔钻进效果较好,当孔径较大时,泥浆循环时返浆速度降低,排渣能力减弱,而提高泥浆浓度又带来孔壁泥皮更厚等问题。采用反循环回转钻进成孔技术,排渣能力大大提高[1],但并未得到彻底解决。

根据对某工程90m深度钻孔灌注桩的2个试成孔进行36h沉渣监测,结果表明,清孔后沉渣随停歇时间线性增长,详见表1和图1。实测数据显示在清孔后1h,沉渣会达到30cm左右,如孔壁有巨厚砂层,清孔后还存在较高的失稳坍塌风险,沉渣厚度可能会在短时内急剧增加,将远远超过规范不得大于10cm的要求。

同时孔径测试也标明,大直径钻孔孔壁还存在应力释放导致的孔壁松弛,通常会出现1~2cm的缩颈,缩颈程度随深度和时间而增加。

随着超高层建筑越建越高,对单桩承载力和沉降控制提出了更高的要求。由于成孔钻进时间长,孔底沉渣、孔壁泥皮过厚和孔壁松弛效应等引起的超长大直径钻孔灌注桩单桩承载力达不到设计要求的问题十分突出,有关工程事例屡见不鲜。

2 钻孔灌注桩后注浆方式及效果对比

针对上述情况,从上世纪90年代中期开始,在上海及周边地区开始采用桩端后注浆工艺弥补常规钻孔灌注桩的不足。2l世纪以来,桩端后注浆钻孔灌注桩在上海地区数百项工程中得到推广应用[2],最近几年在超高层建筑中应用越来越普遍。

2.1 后注浆方式分类

根据注浆位置,后注浆可分为桩端后注浆、桩侧后注浆和桩端+桩侧联合后注浆三种方式[3]。

(1)桩端后注浆:即通过注浆管(采用钢管,直径一般为25~50mm)从底端花管小孔(一般孔径不大于10mm)注入一定浓度的水泥浆液,使桩端土体及桩端以上一定范围的桩侧土体得到加固,从而提高单桩承载力;

(2)桩侧后注浆:在离桩端5~12m以上按一定间距设置桩侧注浆管,在不同深度对桩侧注浆,加固桩侧土体。当桩侧设若干注浆段时,按自上而下注浆,即先注最上部桩段,待其有一定的初凝强度后,再依次注下部各桩段,以防止下部浆液沿桩土界面上涌,提高注浆效果;

(3)桩端+桩侧联合后注浆:其注浆效果优于单一的桩端或桩侧注浆。采用桩端+桩侧联合后注浆可获得更高的单桩承载力。注浆顺序,宜先自上而下逐段进行桩侧注浆,最后进行桩端注浆。

2.2 不同注浆方式效果比较

上海闵行区某商业中心工程,处于上海典型的标准地层分布区。对长度48.5m,直径900mm的3根钻孔灌注桩,分别按未注浆、桩侧后注浆和桩端后注浆(注浆量均为2t)的方式施工并进行了承载力测试对比,见图2。图2显示,桩端后注浆对承载力的提高效果比桩侧后注浆好,加载到12000k N未达到极限承载力,而桩侧后注浆极限承载力为8190k N,未注浆桩的极限承载力仅为4550k N。

进行单一的桩端后注浆,每根桩额外约增加2000~5000元的费用,与承载力提高的幅度相比,桩端后注浆技术经济效益最为显著。目前,上述三种方式中,应用最普遍的为桩端后注浆。

3 后注浆钻孔灌注桩的承载力发挥机理

在砂土、粉性土及黏性土层中进行桩端注浆时,浆液通过“渗透固结”、“充填挤密”、“劈裂加筋”等方式,通过物理化学作用改良桩底沉渣、桩周泥皮及桩周自然土体的内部结构和力学特性,使其力学性能得到大幅提高。

通过桩端后注浆,浆液注入到桩底沉渣并向桩端周围土体扩散,形成扩大头,增加了桩端的承压面积,并能在桩端发生较小的下沉量时提供较大的桩端支承力;同时在注浆压力作用下,浆液沿桩身与孔壁之间的薄弱部位(泥皮和桩周松弛土层)上行,改善泥皮和桩周土体的力学性能,相当于增加了桩身截面,且注浆后桩周土体对桩侧产生向上顶托力,使得桩身下段的周围土体在后期发生较小的桩土相对位移就能提供承载力[4]。

经高文生等实测[5],注浆后桩端土体的强度和变形特性以及桩侧泥皮的剪切特性均有大幅提高。

4 后注浆钻孔灌注桩的承载力发挥特性

4.1 承载能力和变形总体特征

如表2所示,单桩经桩端后注浆后承载能力大幅提高。在同等条件下单桩承载力通常可提高60%~80%以上,有的甚至提高250%以上(桩身进入巨厚的密实砂土层),荷载沉降曲线的弹性变形阶段的承载能力大大提高,桩顶沉降量一般在19~69 mm之间。根据工程实测数据,这一阶段的卸荷回弹率均在40%~70%以上。

注:括号内的单桩极限承载力为估算值;注浆后的承载力测试均未加载到极限值

4.2 载荷试验Q-s曲线特征

图3是苏州工业园区某工程直径1000mm、深度90m的同规格钻孔灌注桩中未注浆桩和桩端后注浆桩的静载荷实测对比资料。桩端后注浆灌注桩Q-s曲线在较大的荷载作用下仍能保持良好的线性关系,桩顶沉降无明显增大趋势;而未注浆钻孔灌注桩,在较小荷载作用下,桩身即有明显的下沉(刺入),当孔底沉渣压密后,承载力有一定程度的继续发挥,但桩顶沉降很大,达到140mm以上,卸荷回弹率较低,曲线提前进入塑性变形阶段。

4.3 桩身轴力分布和侧壁摩阻力提高

图4和图5分别为后注浆桩和未注浆桩在各级荷载下的轴力分布,对比图4和图5注浆前后桩身轴力分布可见,两者在加载初期均首先由上部桩侧土提供侧阻力,随着继续加载,桩土发生相对剪切的范围逐渐向下延伸,更深部的桩侧土加入承载力贡献行列。但相比之下,注浆桩桩身轴力斜率要小于未注浆桩,即反映出轴力沿桩身增长比未注浆桩快,桩端后注浆对提高桩身中下部侧阻力十分显著。

图6和图7是同规格的两根桩端后注浆桩分别与一根同规格的未注浆桩的桩侧阻力对比。未注浆桩加载到23500k N时已达极限值,而两根后注浆桩加载到30500k N时,均未达到极限承载力,其中1#桩更深部的桩侧土阻力还未得到充分发挥。由图6和图7可知,两根实施桩端后注浆的超长桩,在30500 k N桩顶荷载下,40~60 m深度内的侧阻力均较未注浆桩有大幅提高,显示桩端注浆可提高桩端以上至少50m范围内桩侧土的侧阻力,远超过一般认为的影响桩侧土的范围在桩端以上20~30倍桩径的常规认识。

根据上海浦东某工程在基坑开挖到底时采集的桩周泥皮分析,实施桩端后注浆可改善桩端以上50m左右范围的桩侧泥皮性状。这种影响是由于所注浆液上行到达这一高度所致,还是因注浆压力所致,尚需收集更多的佐证资料加以分析。

4.4 侧壁摩阻力发挥与桩土剪切位移关系

桩侧摩阻力的发挥随桩土相对位移增大并非无限增大,而是趋近于某一稳定值。这一观点从表3的数据和图8可得到证实。不同土性、不同埋深的土层发挥侧阻力需要的桩土剪切位移有所差异,但总体均不大,从数毫米到10mm。在这一剪切位移之后,侧阻力的提高幅度十分有限。有证据表明,土层压缩模量越大,埋深越深,侧摩阻发挥所需要的相对剪切位移越小,反之越大。

4.5 桩端阻力的变化

图9是某60m深度钻孔灌注桩桩顶、桩底在各级荷载下实测的沉降曲线。由图可知,在加载初期,桩顶沉降首先来源于桩身上段的弹性压缩变形,在加载到6000k N时,桩身压缩变形约有20 mm。从桩顶开始,桩土相对剪切位移随深度递减,侧阻力自上而下逐步得到发挥。随着荷载增加,当桩顶、桩端从荷载6000k N开始产生相同的沉降量时,即桩身以刚性整体下沉时,侧阻力不再显著增加,桩端土开始提供支承力,这时的变形特性受桩端土的力学特性控制。当桩端存在虚土时,沉降将急剧增大。

关于桩端土,文章[6]表明,在相同桩端位移下,后注浆桩的桩端阻力明显大于未注浆桩,注浆桩只需较小的桩端位移就能发挥较大的端阻力,在较小的桩端位移下,桩端阻力可达到或超过未注浆桩桩端土提供的承载力。

这可从上述图4和图5得到证实。根据实测,注浆桩在桩顶加载至30500k N时桩端位移仅为4 mm,明显小于未注浆桩桩顶加载到23500 k N时桩端所产生的67mm位移,但这时,两者的桩端阻力均为2500k N左右。

另据文章[7]记录的在上海浦东某工程资料,对处于密实砂层中的桩端后注浆的4根超长钻孔灌注桩桩端加固区取芯,均未见桩端土有明显注浆浆脉或固结物,可见桩端注浆并未对桩端土有明显的加固作用,压力注浆对桩端沉渣的渗透作用并不显著,可能以挤密为主。这可能也就是目前取得的为数极少的注浆桩极限承载力Q-s曲线显示并非呈缓变而呈陡降的原因之一。同时也表明,超长桩单桩全部承载力中桩端阻力所占比重有限,而主要依赖于桩端以上侧阻力的大幅提高。

5 影响后注浆效果的主要因素

5.1 注浆量

合理的注浆量应根据桩径、桩长、桩周土层特性、成桩施工情况(成孔时间、沉渣测定厚度)以及承载力需要提高的幅度等诸方面因素确定,不能一概论之。合理的注浆量应通过现场试桩对比确定。

以下是确定注浆量的三种方法。

(1)《建筑桩基技术规范》(JGJ 94-2008)公式[8]注浆量计算公式为:

式中:Gc为注浆量,以水泥质量计(t);d为桩径(m);αp、αs分别为桩端、桩侧注浆量经验系数,αp取1.5~1.8,αs取0.5~0.7;n为桩侧注浆断面数,由设计确定。

(2)刘金砺、祝经成公式(3)

桩端注浆量(单位t):

桩侧注浆量(单位t):

式中:d为桩径(m);L为桩长(m);h为桩底注浆时浆液沿桩侧上返高度(m);t为包裹在桩侧的浆液厚度(m),其值与桩周土性状和灌注桩施工质量有关,取值范围一般为5~20mm;no为桩底或桩侧土的天然孔隙率;ξ为注浆率,对于卵、砾、中砂取值范围为0.3~0.7,对于黏性土、粉土、粉砂取值范围为0.2~0.3;mo为桩侧注浆花瓣横断面数,如采取纵向波形布点,mo值取注浆点数的1/4。

(3)华东地区工程界简易估算方法

对于超长桩桩端后注浆,按《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008),在预估桩端后注浆桩承载力时,如对于桩端以上(20~30)d范围内土层侧阻力采用较高的增强系数时,一般建议注浆水泥量Gp(单位t)在数值上宜不小于3~5倍桩径d(单位m),并视现场注浆压力等因素进行调整。

据黄吉龙[9],对于3种不同长径比的单桩,桩基承载力随着注浆体体积的增大而提高,桩长的变化显著地影响注浆量对承载力的贡献。但注浆量对桩基承载力的影响曲线到后期趋于平缓,说明桩端后注浆不可能对承载力有无限的提高作用,注浆量对承载力的贡献只在一定范围内有效。

5.2 注浆压力和终止注浆压力

注浆压力与钻孔深度、土层性质、注浆位置及注浆次序等因素有关,目前差异较大尚不统一。根据实践,在砂性土和黏性土中,常采用1MPa的注浆压力注浆。对于终止注浆压力,一般采用3MPa,维持时间不少于3min。

5.3 水泥浆液

浆液的浓度应根据注浆阶段(一次注浆和二次注浆)、土层性质、沉渣颗粒组成和注浆目的等因素确定。稀浆(水灰比0.8)流动性强,适用于加固松散土体,如砾石层、粗砂、细砂土层,以及注浆初期或分次注浆的首次注浆,主要起充填作用;浓浆(水灰比0.4)则对沉渣、泥皮以及先期已注入的泥浆起脱水作用,并具有挤密作用[4]。目前工程上在黏性土、粉性土和粉砂层中常用水灰比为0.5~0.6的浆液。

5.4 施工环节

根据工程实践,钻孔灌注桩后注浆效果受施工环节的影响较大。以下是几个关键环节[10]。

(1)注浆管安装

注浆管底端须超出钢筋笼200~500mm,底部和花管需用胶布并用硬包装带封闭,能承受至少1 MPa的静水压力。注浆喷头应埋人沉渣或虚土中一定深度,要避免注浆出口被桩身浇注的混凝土包裹,防止不能开塞或初始注浆就需使用高压。桩侧注浆的注浆喷头位置宜选在砂土层中,对桩侧摩阻力最小的薄弱部位的加固效果最好。

(2)注浆管开塞

在成桩后7~8h内应采用低压进行清水压管开塞,使注浆管底部阀门打开,打通注浆通道。开塞的注水量不宜大,以确认注浆通道已打开即可。

(3)初次注浆时间

在混凝土成桩养护2d后方可开始注浆,过早注浆会破坏桩身材料。《建筑桩基技术规范》要求最迟不晚于成桩后30d。目前绝大部分工程注浆开始的时间选择在成桩后2~7d左右开始注浆。注浆流量宜小不宜大,一般按小于50L/min控制。初次注浆量约占总压浆量的70%,同一根桩的两根注浆管的注浆时间间隔宜为30~60min。

(4)分次注浆

初次注浆结束后,注浆只能影响一定的范围。为了提高注浆效果,可进行二次或多次注浆。二次注浆量一般为初次注浆量的1/3~1/4,水灰比可适当提高。

二次注浆在初次注浆结束后的3h即可进行。二次注浆的压力可高于初次注浆压力,对于饱和土层不宜超过3MPa。注浆流量宜按15~30L/min控制,最大注浆流量不宜超过50L/min。

(5)终止注浆控制

终止注浆以注浆量控制为主,注浆压力为辅作为参考指标。满足下列条件之一时可终止注浆:

(1)注浆总量和注浆压力均达到设计要求;

(2)注浆总量已达到设计值的75%,且注浆压力已超过设计最大值。

(6)注浆持续时间

根据经验,综合考虑各方面的因素,每根桩的注浆持续时间一般不宜大于2h。

6 工程实例

6.1 工程概况

拟建某超高层为苏州未来新的地标建筑,位于园区湖东CBD商圈核心区域,西面正对金鸡湖,主楼为一幢92层塔楼(高450m),下设三层地下室,埋深22.0m。

6.2 桩基方案及有关参数

主楼钻孔灌注桩直径1000mm,桩端入土深度92.6 m,桩端选择第(13)层灰色密实状粉砂为桩端持力层,采用后注浆技术。

拟建场地属冲积平原,深度63m以上为粘性土、粉性土和砂土层水平成层相间分布,63m以下以粉砂、细砂层为主,夹薄层粘性土层。后注浆钻孔灌注桩采用的桩端阻力和桩侧阻力增强系数如表4所示。

6.3 试桩简况

2010年7月第一批试桩未达到预估的单桩承载力,后经调整注浆参数,改进施工工艺,2010年11月进行了第二批试桩。经测试,第二批4根桩加载至30000k N时均未达到极限承载力,详见表5。与未注浆的常规灌注桩相比,承载力提高幅度达到80%以上。该项目的测试结果证明,桩端后注浆技术对提高桩基承载力效果十分显著,且施工参数和工艺的控制至关重要。

表中:qsik、qpk分别为后注浆竖向增强段第i土层的初始极限侧阻力标准值、初始极限端阻力标准值;βsi、βp分别为后注浆侧阻力、端阻力增强系数

7 结语

(1)沉渣、泥皮和孔壁应力松弛是影响超长钻孔灌注桩承载力发挥的三个主要因素。

(2)在桩端、桩侧、桩端+桩侧联合注浆三种后注浆方式中,桩端后注浆技术对于提高钻孔灌注桩的承载力,经济效果最为显著,目前应用也最普遍。

(3)不同土性、不同埋深的土层,桩侧阻力发挥所需要的桩土相对剪切位移略有差异,且在超过某一值后并不随位移的增大无限增长,而是趋于某一稳定值。

(4)桩端后注浆显著地提高了桩侧摩阻力,改变了桩身轴力分布,延长了桩基弹性工作阶段,提高了单桩承载力,减小了桩基沉降。

(5)超长桩桩端后注浆对钻孔灌注桩承载力的提高,主要依赖于桩侧阻力的显著提高,对桩侧阻力的影响范围可达到桩端以上50倍桩径,对桩端土的改善效果及承载力的贡献尚需积累更多资料加以验证。

(6)合理的注浆参数和注浆工艺对桩端后注浆技术的成败起关键作用,注浆量应综合考虑桩长、土层特性等因素,结合注浆压力在现场通过对比试验确定。

摘要：近年来,钻孔灌注桩后注浆技术在超高层建筑桩基中应用日益广泛。本文根据工程实践资料,介绍了后注浆加固机理,分析了后注浆钻孔灌注桩的承载力和变形特性,总结了后注浆施工工艺关键参数的确定方法,归纳了现场施工质量控制的关键环节,例举了苏州某超高层建筑钻孔灌注桩后注浆技术的成功案例,对推广钻孔灌注桩后注浆技术在超高层建筑桩基中的应用具有一定的价值。

关键词：超高层建筑,钻孔灌注桩,后注浆,承载力,变形特性

参考文献

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[2]王卫东,吴江斌,岳建勇,黄绍铭.上海软土地区桩端后注浆灌注桩的承载特性[A].中国建筑学会地基基础分会2008年学术年会论文集[C].2008.

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[7]唐坚.软土地基钻孔灌注桩桩端后注浆机理分析[J].中国市政工程,2010,146(3):81～83.

[8]中华人民共和国行业标准.建筑桩基技术规范(JGJ94-2008)[S].北京:中国建筑工业出版社,2008.

[9]黄吉龙,陈锦剑,王建华.桩端后注浆灌注桩竖向承载性能的数值分析[J].上海交通大学学报,2006,40(12):2122～2125.

钻孔灌注桩注浆技术 篇9

1 技术原理

灌注桩后注浆技术是灌注桩成桩方法的一种成桩辅助性技术,主要包括桩端后注浆、桩侧后注浆和桩端桩侧复式后注浆三种方式。目前以桩端后注浆技术应用较为广泛。

桩端后注浆的基本原理是利用钢筋笼底部预先埋设的注浆管,在成桩后采用高压旋喷钻机清洗孔底,再进行高压注浆,浆液通过渗入、填充、挤密等作用与桩体周围土体结合,固化桩底沉渣和桩侧泥皮。桩端后注浆的浆液从桩端通过反浆扩充至桩侧,共同提高桩端与桩侧阻力,从而提高桩的承载力、减小桩的沉降量并保证工程质量。

2 工程概况

某地标性工程由两栋超高层建筑及裙房和纯地下室部分组成,塔楼建筑高度为301.0m,基础埋深约19.9m(塔楼区);其他区域基础埋深约16.7m。本工程采用后注浆钻孔灌注桩,泥浆护壁反循环成孔,塔楼桩径1000 mm,桩长45 m,桩端持力层为11层细砂或12层粉质粘土;裙房及纯地下室桩径800 mm,桩长20 m,桩端持力层为⑦层细砂。

土层自上而下为:①素填土,层厚0.20～1.30 m;②粉质粘土,层厚1.10～6.00m;③粉砂,层厚1.70～6.40m;4粉细砂,层厚3.40～9.10m;⑤粉土,层厚0.30～3.40 m;⑥细砂,层厚5.10～8.80m;⑦细砂,层厚12.00～16.80 m;⑧-1粉质粘土与⑧-2细砂互层,层厚3.80～8.50 m;⑨细砂,层厚6.10～18.00 m;⑩粉质粘土,层厚0.70～8.30m;11细砂,层厚1.80～7.40m;12粉质粘土,层厚5.30～13.20 m;13细砂,层厚19.80～26.70m;14细砂,未钻穿该层,最大揭露厚度36.00 m。

3 施工工艺

3.1 注浆浆液设计参数

(1)配制注浆浆液采用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)浆液水灰比取0.55(重量比),搅拌时间不少于2 min,浆液用3 mm×3 mm的滤网进行过滤,浆液采用纯水泥浆。

(3)注浆过程中测定注浆量与注浆压力的关系,以确定与土性相适宜注浆压力控制值。

(4)进行后注浆时,注浆流速不应超过40 L/min。

3.2 后注浆导管

(1)后注浆导管采用3根内径不小于50mm、壁厚不小于3.5 mm焊管,注浆导管兼作超声波检测,与钢筋笼加劲筋焊接固定,呈等边三角形布置,要求垂直度偏差小于1/200。

(2)下部应有不少于6根主筋与注浆管组成钢筋笼通底,钢筋笼应沉放到底,不得悬吊,下钢筋笼受阻时不得撞、扭钢筋笼。

(3)导管应连接牢固及密封,采用螺纹套筒连接,长度不小于60 mm,两端各不小于30 mm内丝牙螺纹,接头部位缠绕止水胶带。

(4)注浆导管与钢筋笼用12号铁丝绑扎,绑扎间距为2m。

(5)若制作时注浆管需截断,宜用切割机切断,切割后应对管口打磨,消除内外毛刺,严禁用电焊烧断。

(6)注浆管要存放在有遮雨设施的场地,避免管体生锈;进场的注浆管要进行检验,扭曲变形的注浆管不允许进入安装程序。

(7)注浆管管顶标高一般以地面标高为参照,高不超过0.2m,低不大于0.1m,且要低于护筒0.1 m。

3.3 注浆器

(1)注浆器选用直径25 mm、壁厚2.5 mm的无缝钢管,总长度约30cm,注浆孔不少于10个,注浆孔孔径5～7mm,呈梅花形布置;要求先用1mm厚完整的薄型橡皮包住,再用1mm厚整张开口铁皮包住,外面再用lmm厚完整的薄型橡皮包住,电工胶布缠绕,用直径16 mm箍筋焊接;底端密封。

(2)注浆器与注浆导管用转换接头连接。

(3)注浆器底部伸出钢筋笼20cm(图1)。

3.4 后注浆施工流程

(1)钻孔灌注桩成孔施工。

(2)钢筋笼预置注浆管(底部设置单向阀)。

(3)成桩后3～5h,注水加压进行清水劈裂;24h后二次清水劈裂。

(4)成桩后7 d进行超声波检测。

(5)在超声波检测完成后,开启注浆管均匀注入浆液。

(6)分两次注浆,待达到设计要求后,停止注浆。

3.5 后注浆施工工艺要求

(1)在每节钢筋笼下放结束时,应在注浆导管内注入清水,检查其密封性能,当注浆导管注满清水后,保持水面稳定为达到要求。若发现漏水应提起钢筋笼检查,在处理好后方可再次下钢筋笼。

(2)对露在孔口的注浆导管管口应用堵头拧紧,防止杂物及泥浆掉入注浆管内,确保管路畅通。

(3)在成桩后3～5 h,进行清水劈裂,水量不宜过大,当压力表显示压力突然明显下降,表示注浆管底部混凝土已成功贯通,停止注水,测定注水量;24h后二次清水劈裂。

(4)在成桩7d后,开始进行水泥浆液注入,流量不宜高于40 L/min,以便水泥浆液自然渗入土层中。

(5)底注浆采用第一次注浆量70%,间歇2h后,第二次注浆量30%。

(6)正常注入压力控制在0.6～1.0MPa,后期注浆压力可适当提高,但不宜高于3.0 MPa,注浆流量相应适当降低。

(7)注浆量达到设计要求后或终止注浆压力达到5.0MPa以上,并持续3 min,水泥总用量不少于80%,可停止注浆。

(8)在1根注浆管堵塞的情况下,可通过另1根注浆管完成注浆,当3根注浆管都堵塞的情况下须进行补注浆。

(9)施工过程中,发现异常状况应及时通知设计单位,共同协商,采取相应处理措施。

4 常见问题及补救措施

4.1 常见问题

(1)加压泵导管与桩的注浆管在连接处易渗漏。现场应保证两者在连接处紧密,确保加压清水劈裂和注浆的质量。

(2)钢筋笼吊放过程中易碰坏注浆器。现场应加强对注浆器的保护,并在下放钢筋笼前检查注浆器的质量,若有折断,应及时更换。

4.2 补救措施

由于施工操作不当或土层本身性质导致导管注浆孔堵塞,从而引起后注浆施工中预置的两根注浆管全部不通,导致设计的浆液不能注入的情况;或管路虽通但设计浆液不能达到50%,且注浆压力达不到终止压力,注浆视为失败。

若发现注浆失败情况,应采取如下措施:在注浆失败的桩侧采用地质钻机形成对称的两个小孔,直径90 mm左右,深度以超过桩端50 cm为宜;然后在所成孔中重新放下两套注浆管并在距桩端2 m处用托盘封堵,用水泥浆液封孔;待封孔5 d后重新注浆,补入设计注浆量即完成施工。

5 应用效果分析

塔楼进行了4根抗压试桩,试桩编号为S4～S7。考虑施工误差,塔楼抗压试桩的单桩竖向抗压极限承载力见表1。

根据现场试桩结果,主体结构设计最终采用的工程桩桩基设计参数见表2。

根据现场试桩结果,采用桩端后注浆工艺后,桩基设计采用的单桩承载力特征值大大提高。桩基设计采用塔楼抗压桩单桩承载力特征值相比详勘报告承载力特征值估算值提高78%,裙房和纯地下室抗拔桩单桩承载力特征值相比详勘报告承载力特征值估算值提高33%。

采用上述桩基设计参数,其塔楼群桩基础在未考虑基坑回弹再压缩情况下,最大预估沉降量为6～7 cm,优化了底板配筋设计。

考虑到整个工程的规模,根据现钻孔灌注桩市场价估算,整个工程仅桩基工程降低造价千万元以上,取得良好的技术效益和经济效益。

6 结束语

(1)根据试桩结果,钻孔灌注桩桩端后注浆最大限度地发挥了桩体的承载性能,有效提高了单桩承载力,有效地控制群桩基础沉降量,降低了桩基和底板造价。

(2)根据试桩结果,单桩承载力和桩身完整性经检测,均为I类桩,其结果均符合现行JGJ 106—2003《建筑基桩检测技术规范》和JGJ 94—2008《建筑桩基技术规范》有关规定,满足场地桩基设计要求,保证了工程质量。

(3)钢筋笼吊装时,须加强对注浆器的保护,避免注浆器在连接处折断;为有效控制注浆工序质量,须由具有施工资质和后注浆经验的专业单位完成;沉桩3～5h后应由专人负责加压泵,根据加压表指针变化确保清水劈裂;桩端后注浆采用两次注浆,并确保注浆量。

(4)加强现场施工管理,确保达到桩端后注浆工艺的设计和施工要求,并详细填写注浆记录、工艺参数和特殊情况处理记录等资料,作为过程质量控制的依据。

参考文献

[1]JGJ94—2008,建筑桩基技术规范[S].

[2]JGJ 106-2003,建筑基桩检测技术规范[S].

[3]陈文波.建筑工程中灌注桩底后注浆施工技术的应用[J].房地产导刊,2013(20):141-142.

[4]张海乔.现浇混凝土灌注桩的桩侧后注浆施工技术[J].天津建设科技,2009,19(5):25-27.

钻孔灌注桩注浆技术 篇10

1 桩端注浆的应用

桩端注浆施工方法凭借着自身的优点得到极其广泛的应用, 以下是对其应用的简单介绍。

(1) 桩端注浆在桩基基础设计中的应用。主要方法有劈裂注浆法、压密注浆方法、渗透注浆法, 其原理有柱形扩散理论、球形扩散理论。桩端注浆在建筑基础设计中的应用不常见, 但是有重要意义。

(2) 桩端注浆在桩基紧急事故中的应用。在桩基施工过程中, 桩基会出现无法达到设计中预定的值或者桩基底部沉渣过厚导致桩基不够扎实等问题, 这时用桩端注浆的方法进行补救是很有效的。另外, 桩端注浆的高压技术可以使桩基达到预定的承受值。

(3) 由于桩端注浆技术的突出优点, 现在桩端注浆技术已经被广泛应用于桩基的施工工程中, 本文正是对此种应用的简单介绍。

2 桩端注浆原理和方法

2.1 桩端注浆的原理

通过数值模拟分析, 后注浆使浆液强行挤入桩底渣土及桩底土, 使桩端持力层土体压密加固, 并形成桩底扩大端, 大大提高桩端承载力, 从而提高桩体承载力。桩端后注浆属压密灌浆, 设计计算时, 可按圆柱形扩散渗入灌浆理论确定注浆压力和注浆量。桩端注浆桩荷载曲线-沉降曲线与普通灌注桩比较, 曲线呈“缓变型”, 桩端注浆桩承载力比普通灌注桩承载力有显著提高。桩端注浆的施工方法主要是提高了桩基对上层建筑的承载能力。主要从三个方面达到了这个目的:使桩侧的摩擦阻力大幅度地降低;让支持层的承载条件得到改善、提高桩的载能力;改善支持力层的载重条件及载重传递的性能。

桩侧的摩擦阻力能大幅度地降低得益于冲钻孔在灌注桩的桩周和人工挖的桩周土体孔之间的间隙。在压力的强大作用下, 注浆从桩的一端沿着桩渗透、密挤以及相互胶结, 将空隙填充, 因此, 桩周之间的间隙摩擦力可以极大地降低, 有利于提高桩基的承载能力。

灌注浆液需要挖的孔降低了土质的强度, 使土质的支持层形成一种结石体, 并通过置换沉渣、密挤沉渣等作用改善甚至消除沉渣对桩基承载力的影响, 提高桩基的承载能力。

2.2 桩端注浆的方法

钻桩孔、用高压水清洗钻好的孔、埋设好注浆需要的管道、实验 (用水测试) 、按量制作灌注所需的浆液、灌注配置好的浆液、当注入浆液达到预定好的值时进行封顶、用钻孔的方法进行检验。若是合格, 即可结束, 若不及格, 得重新对桩基进行加固直到桩基符合要求。

3 桩端注浆施工中存在的主要问题以及解决措施

桩端注浆加固桩基的施工方法虽然优点很多, 但是也存在缺点, 且在施工过程中需要注意的问题很多。在施工过程中会因为一些操作方面的失误或者不到位导致最后测试时工程达不到设计的要求, 测试如果不合格必须重新操作使结果达到要求, 这样不仅会损失一笔财力, 而且浪费劳力, 还会影响到工程的进度。经过对多次施工进行的观察与研究发现, 如果施工过程中对某些问题多加注意, 这些过失是可以减少甚至避免的。笔者认为, 桩端注浆加固桩基施工过程中相关技术操作人员要重点注意以下问题:

3.1 施工之前要有合理的施工方案

施工之前, 要有合理的施工方案, 这是达到注浆要求、注浆施合理有效实施的前提条件之一。施工计划必须要以现实条件为基本参考, 这要求设计工作人员必须到工地进行必要的测量, 收集所需的各种数据。这些数据决定了施工方案的可行性, 施工后工程的质量, 因此, 到工地进行实地调查研究是极其重要的。需要测量收集的数据、资料有:施工地的土质、施工地的地下水情况、施工地是否设有埋设物以及施工环境的分析 (居民楼分布、附近街道通行情况等) 。另外, 根据施工地的土质及各种资料决定注浆所需浆液的配比、浓度。施工计划是决定施工质量与进度的直接因素, 必须经过对施工地的严格调查和分析后, 根据收集到各种数据设计出可行的施工方案。

3.2 施工过程中的注意事项

桩端注浆加固桩基的施工过程中, 需要注意施工步骤、一些参数变化等, 这些可以大大提高工程的质量, 使工程更易达到设计计划中设定的值。

注浆工艺流程为:钻孔—清洗钻孔—埋设注浆管道—进行水压测量—制作浆液—注入管道—封口—质量检验。

注浆管道的埋设直接决定注浆是否可以顺利进行, 要达到好的效果, 应该在桩基中心钻出一个注浆孔通到桩端并要达到预定的深度, 这样的浆液管道可让浆液顺利注入, 还可以提高注浆质量。

埋设好管道后, 要认真进行水压测试, 这可以疏通管道, 而且测量后的数据可以作为相关的一些参数调整的依据。

注浆时, 在注入中间管道之前应该先对建筑物的旁边管道进行灌注 (如果有河流, 河流一侧优先) , 以防止注入的浆液流出。在进行中间管道注浆时, 可以适量加大注入浆液的量, 不仅可以提高效果, 还可提高质量, 但要注意对总浆量的控制。另外, 在进行注浆作业时, 要注意对参数表进行跟踪控制, 因为这些参数 (比如, 压力、液体浓度、注入的速率等) 不是固定不变的。而且对这些参数进行跟踪测量的时候, 可以根据它们的变化及时发现施工问题, 及时解决。比如, 如果压力突然地急剧下降, 很有可能是浆液泄露或者是制作的浆液有问题, 及时解决这些问题可以避免损失。

除了上述的几点注意事项之外, 要达到注浆的理想效果, 还需要施工人员施工前后对影响工程质量的各方面因素都不能掉以轻心。

桩端注浆加固桩基的施工工艺是现今桩基工程广泛应用的方法, 一方面是由于桩端注浆拥有其他工艺没有的优点, 承载能力极高、适应性极强等。另一方面, 使用桩端注浆加固桩基的工艺容易达到现代建筑施工的要求, 特别是大建筑物施工质量的要求, 这在现代建筑施工工程中是极其重要的。

桩端注浆有一定的施工流程, 施工时按照设计好的流程走可以让工程质量提高。每一步施工步骤都有需要注意的事项, 其中埋设注浆管道和浆液注入管道阶段最为重要, 需要投入更多注意力。除了严格施工, 还要注意准备补救措施, 以防施工过程出现意外情况。

此方法加固桩基在施工中易于实现, 但需要足够的细心。只要做好计划, 严格施工, 工程质量是很有保证的, 因此, 桩端注浆在桩基加固这一领域还会被广泛应用。

摘要：研究证实, 往大直径的桩端注浆的方法优点很多, 比如, 没有挤土、对建筑物的承受力更高、没有震动、可以靠近建筑物近距离施工、适应力更强等。该方法在现今建筑工程中被越来越多的采用, 但是它在施工过程中也存在一些问题, 需要在实践中加以研究和应对。

关键词：桩端注浆,桩基,施工技术

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[5]姚胜利.桩端后注浆灌注桩承载力的研究[D].合肥:合肥工业大学, 2006.

论水利施工中钻孔灌注桩技术 篇11

关键词：水利桥梁 钻孔灌注桩 施工 应用

1. 钻孔灌注桩的技术特点

钻孔灌注桩的技术特点对环境和周边建筑物危害比较小，施工时基本无噪音、无振动、无地面隆起或侧移：大直径钻孔灌注桩直径可以很大，入土也比较深：扩底钻孔灌注桩能更好地发挥桩端承载力：布桩间距比较大，群桩效应比较小：对于桩穿透的图层可以在空中进行原位测试检测土层性质：无需桩项承台，简化了基础结构形式；施工设备简单，能在较低的净空条件下进行桩施工：能穿越各种土层、基岩：承载力非常高：其施工过程无法直接观察，成桩后也不能进行直接开挖验收，因此又是最容易出现质量问题的一种基础形式。

2. 钻孔灌沣桩的施工原理

在水利工程中，钻孔灌注桩的施工原理是以足够的首批混凝土浇灌量，迅速将孔底的水或泥浆排开并一次将导管出料口包裹在混凝土一定的深度之中，使后续浇灌的混凝土始终与孔内水或泥浆隔离开来，而后持续不问断地将高流态混凝土从进料口通过导管输入桩孔。在输入混凝土过程中，随着孔内混凝土不断增加，不问断地提升导管，但必须使出料口埋设在已浇筑的混凝土中的一定深度。后续输入的混凝土是通过出料口与入料口之间密封导管中的高差形成的压力，使混凝土冲挤入已浇筑的混凝土之中的。首批灌入的混凝土中的一部分作为隔离层而被顶在最上面，并始终被不间断灌入的后续混凝土逐步冲顶向桩口处移动。

3. 施工工艺

3.1施工流程

3.2施工准备施工前应收集工程地质与水文地质资料，对地质岩性及地下水做出正确分析：熟悉桩基工程施工图及施工方案；掌握主要施工机械及其配套设备的技术性能资料：测量地形图，进行场地平整工作并填筑工作平台，修筑临时施工道路、排水沟搜集水井等，布置场内临时建设施、施工机具及水电气系统，另外可以采用木桩或小型预制混凝土桩在不易移动和车辆压不到的地方做桩位纵、横轴线和基准点标记。

3.3桩位定位及护简埋设根据设计图纸上的桩位及已知坐标（或给定参考点）进行精确放线，准确定出桩位中心点，经监理复检认可后，在将要施工的桩位四周定置“十”字控制桩。其目的是留作在成孔过程中检查钻机转盘中心与桩位中心有无偏移，及在安放钢筋笼时校对中心点用。在定置“十”字控制桩时，必须注意控制点的交线点要准确地与桩位中心点重合，并记录桩位中心点到四个方位控制桩钉点的距离，要求精确到毫米。当在水中旌工时，“十”字控制点可留置在外套护筒上并记录桩中心点到四个方位控制点的距离，同样要求精确到毫米。

护筒一般是采用不低于3mm厚的钢板卷制而成，为了便于钻头提升，其制作直径要大于桩径100—200m。护简埋设时要高出自然地面20cm，用以提高水头，防止塌孔并保护孔口安全。护筒的埋设要准确稳定，护筒中心线与桩中心线偏差不得大于50ram，护筒埋置时外周要分层用粘土夯实。埋深要根据表层土质确定，砂土层不低于1.5m，大直径不低于2m为防止渗水液化可用水泥和粘土按1：2拌合后分层夯实，填土单宽不小于40cm：粘土层的护筒埋置深度不低于1.0m。水中桩的护筒设置，可先在钉好的木桩平台上打制导向桩，再用振动锤较准确振插外护筒（外护简直径要大于内护简直径40-50cm）然后再准确地振插内护筒。深度以插入淤泥下2m的稳定层为度，内外护筒间填满砂粒，便于成桩后提起护筒作周转使用。

3.4搅拌泥浆泥浆用于支承孔壁、稳定地层、悬浮携带钻渣和冷却钻头及钻具等，同时向孔壁周围地层渗透的泥浆以及孔壁形少泥浆损失的作用。钻孔灌注桩成孔用于护壁的泥浆应该采用采用塑性指数大于15以上的优质红粘土、膨胀土与外加剂等材料加工而成，其作用主要是在井钻孔壁形成一层泥皮，阻隔钻孔的内外渗流，保护钻孔壁一面坍塌，有时还能起到悬浮钻渣的效果。同时，泥浆的配比必须满足施工需要的各种指标.泥浆的配置参考质量比例为可以总结成水：纤维素：膨润土：烧碱=100：0.007：7：0.003。

3.5钻孔

（1）鉆进泵量：为了排出粘土粉，灌注桩孔钻进时需要较大的泵量，其泵量计算公式为：Q=FV60，式中，Q为冲洗液量（ /min） F为环状间隙面积 ）：V为冲洗液上返返速度（m/s）。以灌注桩钻进设计孔径为500mm、钻杆直径为89mm、环状面积以0.2m2计算，在采用泥浆泵的最大泵量600L/min时，其泵量使得粘土粉上返的速度是非常缓慢的，远小于小口钻探的泥浆的上返速度0.3m/S。

（2）钻进转速：由于灌注桩孔的钻进多为粘土层的钻进，粘土层的强度与硬度等力学参数较小，钻具易刻取粘土，所以为了保持钻进稳定，减小钻进的扩孔率。必须采用较小的转速钻进。在砂土、砂或软土等易塌孔地层中钻孔时，宜用平底钻头，控制进尺轻压、低挡慢速、大泵量、稠泥浆的钻进方法。

禁用稀泥浆、快速钻进，以免因护壁不好而引起塌孔、造成埋钻事故。钻孔过程中如发现排出的泥浆中不断出气泡，有时护筒内的水位突然下降，这都是塌孔的迹象，这就要求在钻进过程中应放慢进尺，提高孔口水头并加大泥浆相对密度以稳定孔壁。如缩颈、塌孔严重时或泥浆突然漏失，应立即提钻回填粘土，以免造成事故，待孔壁稳定后再进行钻孔。

3.6 清孔钻孔到孔底标高经验收合格后，应立即清孔。清孔的目的是使孔底沉渣（虚土）厚度、循环液中含砂量和孔壁泥垢厚度符合质量和设计要求。

（1）一次清孔：第一次清孔在终孔后、提钻前进行，用比重、黏度略小的泥浆更换孔内的稠密泥浆。

（2）二次清孔：二次清孔过程中必须注意保持孔内水头，防止坍孔。清孔完毕后，应从孔底取出泥浆样品，进行性能指标试验。需特别注意的是，不得用加深钻孔深度的方式来替代清孔。

（3）钢筋笼制作和吊装就位钢筋笼视其长度采用整体或分节预制，钢筋笼骨架应具有足够的刚度和稳定性，以便运送、吊装和灌注混凝土时候松散、变形。制作时每隔2m增设加固钢筋一道，在骨架上端根据实际需要合理设置吊环。在骨架主筋外侧，将定位钢筋焊接在骨架主筋上，数量每1.0m～1.5m不少于4个。钢筋笼分节起吊要及时、准确就位，快速接长至设计深度加以固定，待混凝土灌注完并初凝后方可解除钢筋笼的固定设施。在筋笼就位前仍需要检查有无坍孔，以便及时采取措施。

3.7水下混凝土的灌注首次浇注之前应该按设计要求计算混凝土浇筑储量，其拌和到浇筑点的时间应小于半小时，还要检查和易性，保证塌落度16— 20cm之间。第一次混凝土灌注后导管内混凝土充满桩底，导管在混凝土中埋深在2— 6米之间。同时，还应该保持导管每次拆除后，都应安放在桩孔中心，以免碰挂钢筋笼。钻孔桩水下混凝土浇筑应该连续进行。混凝土浇筑完成后其桩顶混凝土的高度应该高出设计桩顶的50cm以上，以保证桩顶砼4、建立和完善质量记录和质量跟踪制度

施工过程中有施工日记、质量检查日记、试验日记、施工大事记。并按时完成本单位下发的各种质量记录表格的填报工作。加强以质量检验和工序管理为主的施工现场质量保证。

综上所述，为了不断提高水利工程中钻孔灌注桩的质量，我们需要对钻孔灌注桩在水利施工中的应用进行深层次分析，加强对施工的质量控制，在施工中需要严格控制并且不断进行研究和改进，科学管理，合理安排，密切配合，才能加快施工进度，保证钻孔灌注桩质量，防范施工事故发生，确保工程安全。对于已经出现的问题，需要将问题按照相关规范一一处理，达到相关技术要求。

5、结语

钻孔灌注桩注浆技术 篇12

随着国民经济的日益发展, 国内一批又一批的高层、超高层建筑拔地而起, 对地基承载力及持力层的变形要求也越来越高。大直径及超长钻孔灌注桩基础是目前高层、超高层建筑物普遍采用的桩型。在大量利用的同时, 这种桩型在成孔过程中不可避免地存在很多问题, 如桩底沉渣、桩周泥皮较厚, 在灌注过程中, 出现塌孔、夹泥、混凝土离析等现象, 这些问题对桩的承载力无疑会产生很大的影响, 为了提高成桩后桩体的可靠性, 国内外进行了各种尝试, 工程实践表明钻孔灌注桩后注浆技术是一种有效的措施。

钻孔灌注桩后注浆技术是在成桩过程中, 在桩底或桩侧预置压浆管路, 待桩身混凝土达到一定强度后 (一般是3～10d的凝固期) , 通过压浆管路, 注入纯水泥浆或特殊配方的水泥浆液, 使桩底沉碴和桩周土间的泥皮隐患、小孔洞隐患得到根除, 桩身缺陷得到补强, 桩底、桩侧周围土体得到挤密, 桩与桩周土的粘结力得到提高的一种方法。

2 钻孔灌注桩后注浆技术的作用

由于采用了后注浆工艺, 钻孔灌注桩的性能得到了很大改善。

2.1 改善了桩与桩底及桩周土体的咬合性能

普通钻孔灌注桩钻孔取土的过程, 是桩周及桩底土体应力释放的过程, 这一施工工序, 降低了桩与土体的摩擦力和端承力, 这也正是普通钻孔灌注桩承载力低, 沉降量大的主要原因。而成桩后注浆的钻孔灌注桩, 利用桩身自重, 使桩身周边及桩底的土体得到预压, 回到 (或接近) 它原有的应力状态, 从而大大改善了桩与土体的咬合性能。

2.2 能较好地处理桩底沉渣

长期以来, 普通钻孔灌注桩桩底沉渣量比较大 (一般厚达100～500mm) , 且难以检测和处理, 也正是这一原因在一定程度上制约了普通钻孔灌注桩的应用, 而采用后注浆技术, 能有效地清理孔底沉渣或对其进行挤密加固处理。

2.3 使桩周泥皮及缝隙得到了处理

由于采用泥浆护壁工艺, 在桩与桩周土之间, 不可避免地存在着一层泥皮并有缝隙, 因此减小了桩与桩周土体的摩擦力。采用桩侧后注浆技术, 浆液由注浆管进入桩周缝隙, 使桩周泥皮得到预压处理, 改变了桩与桩周土之间的摩擦系数, 提高了桩的承载力。

2.4 对桩底持力层起到了加固作用

桩底的压力灌浆, 浆液沿持力层的孔隙, 由桩底向其周围辐射, 填充了周围土体中的空隙, 使桩基矗立在由浆液贯通而形成一体的坚固持力盘上, 从而起到加固持力层的作用。

3 后注浆方案的选择

后注浆方案选择的首要问题, 通常是注浆方法和注浆材料的选择。一般是根据注浆目的、地质条件和工程性质等具体要求选用不同的注浆方案。

3.1 选择注浆方法的原则

1) 为了增加摩擦桩的承载力, 主要应沿桩的周边注浆即桩侧注浆, 以提高桩侧界面的摩擦系数。

2) 对端承桩则应在桩底注浆, 以提高桩端土的抗压强度和变形模量, 达到提高桩的承载力和减小桩的沉降量的目的。

3) 当单独采用以上两种方法效果不足时, 就应考虑桩端和桩侧同时注浆。

3.2 选择浆液材料的原则

选择注浆材料时首先要考虑注浆材料的可压入性, 其次要考虑注浆材料来源是否丰富, 对环境有无污染, 最后要考虑浆液结石率要高, 形成的结合体强度要高。

4 注浆参数的确定

4.1 注浆起始时间

注浆时需要施加较高的压力, 因此需待桩身具有一定强度或浇灌达到一定龄期之后才可注浆, 否则将会造成桩身材料的破坏。根据经验, 当桩身混凝土强度达到设计强度的80%并大于20MPa之后方可开始注浆。

4.2 浆液配合比

浆液的性能对压浆效果有很大影响, 因而浆液的选择也是极其重要的, 需要做细致的配方试验和强度测试。具体配比可根据地层的渗透性及地下水情况等进行调配。浆液以稠浆、可灌性好为宜。

4.3 容许注浆压力

注浆压力不是一个固定的指标, 但压力过大或过小均会影响注浆质量。必须综合考虑桩长、土层性质等因素, 此外, 不同的阶段注浆压力也是不同的, 一般开始时的压力小, 慢慢地增大, 到注浆快结束时的压力是最大的。

常用确定注浆压力的方法有经验公式法和理论计算法, 分述如下:

1) 经验公式法是根据试压浆试验确定注浆压力。

文献[1]给出了砂砾地基低压力压浆压力的经验公式:

pcr=n (23T+Kλh)

式中:pcr——容许压浆压力 (kPa) ;

h——地面至压浆段的深度 (m) ;

n——与压浆顺序有关的系数:先外围后内部n=1.4, 跳孔压浆n=1.2, 由一边向另一边n=1.0;

λ——与地层性质有关的系数:结构疏松, 渗透性强的地层取低值 (0.5 ) ;结构紧密, 渗透性弱的地层取高值 (1.0) ;

T——地基覆盖层厚度 (m) 。

2) 理论计算法是由库仑—摩尔破坏准则推导出注浆压力计算公式。文献[5]给出了计算式:

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式中:γ——砂或砂砾石的容重;

γw——水的容重;

h——压浆点深度;

hw——地下水深度, 指压降点至地下水位的高差;

K——扣除水的影响后的大小主应力比;

pcr——劈裂压浆临界压力。

4.4 注浆量

文献[2] 给出了正常情况下灌入浆液的理论耗量Q为:

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式中:D1——所需的扩散直径, 具体计算可参考文献[16];

n——土的孔隙率;

β——有效压浆系数, 根据国内外的经验, 有效压浆系数可参照表1取值。

5 工程实例

5.1 工程概况

银川火车站改造工程由站房、雨棚、天桥和地道四部分组成, 其中站房是标志性建筑, 站房无地下室, 地上二层主要为候车大厅, 中央主入口处为通高的进站大厅, 两端局部含夹层为三至四层作为办公用房、机房等。基础型式为灌注桩基础, 部分采用后注浆技术。

5.2 工程地质条件

根据地勘报告, 本工程地基土层, 见表2。

由于施工场地砂土层巨厚, 桩体主要出于密实砂土层中, 钻孔灌注桩形成的泥皮及桩底沉渣是制约单桩承载力的重要因素, 当设计桩长超过15m时, 宜采用灌注桩后注浆方法, 宜采用桩底、桩侧复式注浆。

5.3 经济技术比较

由于设计中采用了桩底、桩侧注浆的钻孔灌注桩, 产生了下列明显的技术经济效应。

1) 大幅度提高了灌注桩的承载力。

2) 有效地减小了桩基的沉降。

3) 消除了对钻孔灌注桩孔底沉渣的忧虑。

4) 桩端压浆较大改善了钻孔灌注桩的受力机理。

6 结束语

1) 采用桩底、桩侧后注浆的钻孔灌注桩, 既满足了设计要求, 又解决了施工扰民的问题。

2) 钻孔灌注桩的后压浆技术具有操作简单, 施工方便, 各工序可穿插进行, 采用流水作业, 可有效地节约工期, 经济效益显著, 因而具有广阔的前景。

3) 采用后注浆的钻孔灌注桩的承载力, 与其所在场地的地质条件及注浆量有关, 同时, 注浆也改变了桩与土体的摩擦力及端承力。

参考文献

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