桩端后压浆（精选7篇）
桩端后压浆 篇1
摘要：伴随建筑工程技术发展速度的进一步加快, 及各个领域、专业的不断渗透, 大量新的压浆设备、压浆工艺得以广泛应用。因桩端后压浆技术能够对桩体竖向承载力有效提升, 在工程施工中得到了广泛使用。为此, 本文在深入分析桩端后压浆技术相关概念的同时, 通过具体工程案例, 对建筑桩基工程施工中桩端后压浆施工工艺、质量检测进行了分析与研究。
关键词：建筑桩基工程,桩端后压浆技术
压浆法是指运用液压、气压及电化学等理论, 利用注浆管向地层内均匀地注入浆液, 且选取充填、渗透及挤密等方法, 将土颗粒、岩石裂缝等位置的水分、空气等以浆液的方式挤走, 通过人工方式进行相应控制, 一段时间后原有松散土粒、裂缝可通过浆液的方式胶结为一个整体, 形成一个高强度、稳定性良好的结石体。
1 桩端后压浆技术的概况
桩端后压浆技术是指桩孔成孔后需将灌浆管预先埋设到桩端持力层, 随后向地面引灌浆管路, 并浇筑钻孔灌注桩的混凝土, 通过压浆设备如灌浆泵等, 在混凝土初凝到终凝时间段内选取灌浆管路向桩端持力层内压入固化液, 在渗流、凝固固化液的过程中, 实现挤密、固结桩端持力层的目的, 并在桩端相应范围内达到一定密实体, 从而实现桩端承载力全面提升, 桩基沉降降低。近年来, 桩端后压浆技术在建筑桩基工程施工中得到了广泛应用, 相比一般灌注桩, 桩端后压浆施工技术的优势集中于以下几点。 (1) 条件统一的情况下, 在单桩竖向承载力提升方面, 桩端后压浆技术更具优势, 提升幅度为20%~40%之间, 最多可超过80%, 提升承载力的幅度和桩端持力层的性质联系紧密。 (2) 压力作用下, 通过浆液上返可对桩与桩之间的粘结强度进行有效增强, 进而达到桩侧摩阻力提升的目的, 并通过浆液劈裂影响向地层内渗入, 达到加筋功效。 (3) 可有效提升灌注桩抗拔承载力与抗震能力。
2 工程案例
某高层建筑工程地上14层, 地下1层, 部分位置为2层, 为群桩基础类型, 持力层为砂砾碎石层, 700 mm为桩径平均直径长度, 15 m~18 m为桩长范围, 要求其必须进入碎石层1 m以上, 才能进行钻孔灌注桩施工。通过试桩作业分析, 与设计承载力规定相比, 向砂砾碎石层试桩进入的端部承载力、侧壁摩阻力不足, 为此, 在持力层加固施工中要求选取钻孔灌注桩桩端后压浆施工方式, 以此达到持力层性能转变及单桩承载力有效提升的目标。在地质地形调查过程中, 得出施工场地土层由上到下依次为粘性土、粘土夹含碎石、碎石层及强风化泥岩, 按照施工规定规范, 要求以表1为主叙述各土层承载力标准值。
此建筑桩基工程的基础为钻孔灌注桩, 桩端持力层为第6层砂砾碎石层为主。700 mm为设计灌注桩的桩径, 15 m~18 m为其桩长, 1 m为第6层碎石层进入的最短长度, 根据相应公式计算单桩极限承载力标准值。按照施工规定, 5000 k N为单桩竖向极限承载力标准值, 向6500 k N破坏承载力压至, 该值与单桩竖向极限承载力标准值相比要高出许多, 为此, 在桩承载力提升环节可选取钻孔灌注桩桩端后压浆施工方法。
3 桩基施工中桩端后压浆施工流程
建筑工程作为一项重要的施工项目, 具有工期长、流程复杂、成本高等特点, 在桩基工程桩端后压浆施工中, 施工单位不仅要按照要求规范进行施工, 而且还需要对施工工艺进行不断优化, 从而使施工整体质量得到保障。
3.1 施工准备
(1) 材料准备水泥:以普通硅酸盐水泥为主, 要求在32.5以上控制其强度等级。水:选取饮用水即可, 要求在0.1%以下控制其硫酸盐含量, 0.5%以下控制其氯化钠含量。灌浆:净水泥浆为灌浆材料, 0.4~0.6为水灰比范围。注浆管管材:DN25普通钢管。
(2) 作业条件开始后注浆施工前, 其浆液配比、流量及注浆量等相关参数需通过试验进行确定, 严格遵循桩径、桩长等条件确定单桩注浆量, 要求在2 t以上控制各个桩的压浆量。
3.2 制作压浆管
压浆管应与钢筋笼同时进行加工制作, 根据工程建设需求, 往往选取黑铁管作为压浆管, 要求将25 mm定为其直径, 通过丝扣实现接头连接, 并通过丝对其2端密封。与钢筋笼进行对比, 一般情况下压浆管都会长出一些, 如55 cm左右, 则桩底部可多出5 cm, 与桩顶混凝土面相比, 压浆管上部需多出50 cm, 但不得高出地面, 这样才能为保护压浆管提供有利条件。在最下方位置, 需将压浆管进行压浆喷头制作, 该部位需进行压浆孔设置, 要求孔与孔之间的距离控制在3 cm左右, 3 mm为孔的直径, 排数为4排, 并将其作为压浆喷头。压浆孔密封时则可通过相应材料进行封堵, 如图钉等, 并将自行车内胎 (直径等同) 设置到其外侧, 随后利用胶带对其2端进行密封, 此时可制作成单向压浆喷头装置。压浆管内的压力在注浆环节, 可使车胎破裂, 并弹出图钉, 利用注浆孔、图钉孔将水泥浆向碎石层压入, 在灌注混凝土过程中, 通过此方式能够有效避免压浆管被混凝土浆液堵塞。
3.3 布设压浆管
在钢筋笼外面需对照设置2根压浆管, 则清孔、钻头提升及钢筋笼下放作业必须在成孔后实施。在下放安装钢筋笼的过程中, 应加大力度保护压浆管, 防止因钢筋笼变形等因素对压浆管造成损害, 特别是丝扣连接位置应避免压浆管出现松动, 与此同时, 还需将混凝土垫块保护设置到喷头位置, 避免孔壁过度磨损、车胎破裂等, 堵塞压浆孔位置。
3.4 压浆桩位确定
根据施工规定分析, 50%~70%为此工程碎石层碎石的含量, 硬塑状粉质黏土为其填充物, 通常情况下不存在胶结情况, 特别是压力作用下, 水泥浆具有极大影响面积。为避免压浆施工中由较近位置冒出水泥浆液, 需在成桩一周内, 避免桩附近出现钻机钻孔施工。
3.5 压浆施工
一般选取整个承台群桩进行一次性压浆施工, 其顺序为由附近桩位向中间桩进行施工。压浆施工环节往往通过2根桩反复进行压浆, 也就是先进行第1根桩A管压浆, 70%为其压浆量所占比例, 随后对第1根桩B管与第2根桩B管进行压浆, 要求在30 min~60 min之间控制相同桩2根管压浆时间差, 以此为碎石层水泥浆提供充分的扩散时间, 且做好相关记录工作。
4 桩基工程桩端后压浆成桩质量检测
该工程钻孔灌注桩直径为700 mm, 其中桩端后压浆技术共有208根, 5000 k N为单桩竖向承载力设计值, 通过试验分析, 6432 k N为试桩竖向抗压极限承载力最大加荷值。试桩施工中, 本文选取3根桩进行对比静载试验, 如1#、4#及6#, 后压浆成桩主要包含1#与4#, 80%压浆量半成桩为6#, 通过检测研究可以得出承载力变化具体现状。
(1) 加载分级与预估单桩极限承载力相比, 各级加载比例为10%~15%之间, 350 k N为每次加载量, 700 k N为第一次加载量。
(2) 沉降观测各级加载后需间隔一定时间对桩顶沉降量进行测读, 如5 min、10 min及15 min, 之后桩顶沉降量测读时间差可控制在15 min, 1 h之后桩顶沉降量测读相隔时间可控制在30 min。
(3) 稳定标准在各级荷载影响下, 1 h内桩顶沉降量可控制在0.1 mm以内, 且2次连续产生。通过试验数据分析, 表明能够充分发挥桩端后注浆承载力, 进而改善变形特点, 并大大降低沉降量。当6#桩出现突然降低现象, 则表明还需提升其承载力, 在完成注浆作业后, 其承载力与施工规定相符, 则表明可有效控制压浆施工作业, 避免半桩、假桩问题产生。
5 结语
综上所述, 在高层建筑桩基施工方面, 面临着诸多问题, 因其直接关系工程主体的安全, 必须利用国内外先进的技术和经验, 如桩端后压浆施工技术, 来解决施工中的各种问题, 提高高层建筑的整体施工质量, 为人们的生活提供可靠地保障。
参考文献
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桩端后压浆 篇2
关键词：桩端后压浆,超长大直径钻孔灌注桩,承载力
对于桩端后压浆的应用已经有了大量的理论或实践方面的研究, 并有很多的成果。同时, 根据积累的有关实测结果, 超长钻孔灌注桩桩基的承载性能明显不同于普通的中长桩、短桩, 其承载性能除与土层条件有关外, 还受长径比、桩土刚度比、直径及施工因素等的影响。急需提出适用于超长大直径钻孔灌注桩后压浆承载力计算公式。
1 影响超长大直径灌注桩桩端后压浆承载力的主要因素
1) 桩端持力层土性。2) 桩长。3) 桩径。4) 注浆量。5) 注浆压力。
2 桩端后压浆承载力计算建议
2.1 已有注浆量公式分析与评价
文献中论述的注浆量计算公式, 针对一般桩径的钻孔灌注桩而言比较实用。但是在目前的桩基基础设计时, 钻孔灌注桩往往是主要桩型, 并常常采用超长大直径钻孔灌注桩, 所以其经验系数取值有很大的出入。文献[3]注浆量计算公式, 此公式根据钻孔中扩散半径和加固段高, 综合考虑了注浆的空隙率和根据计算其体积确定需要的混凝土立方量。该公式考虑了空隙率和浆液充填系数, 具有客观的物理意义。但是, 由于钻孔和注浆都是隐蔽工程, 空隙率和浆液的充填系数都很难确定, 这是理论计算公式, 没有考虑施工中一些参数的影响作用, 这个公式不具备现实意义。
2.2 本文推荐的公式
根据上述注浆量公式对比评价, 本文提出新的注浆量计算公式, 取其优点, 尽量避免其缺点, 采用形如Gc=αpd注浆量计算公式, 但对系数选择不同的经验值, 以对超长大直径钻孔灌注桩有很好地适用性。
3 桩端后压浆承载力计算建议
3.1 承载力计算公式分析与评价
目前, 承载力计算公式有两类:一类是在传统的钻孔灌注桩承载力计算公式基础上乘以调整系数, 系数有的是量化的, 有的是根据工程实例总结出的经验系数。另一类是认为压浆后在桩端形成扩大头模型, 按扩底桩或变径桩计算承载力。但是这些公式有的适合普通中短桩注浆后承载力的计算, 对于超长大直径钻孔灌注桩, 这些增长系数的取值需要另加考虑;有的计算出的单桩极限承载力有很大的随机性。
3.2 本文采用公式归纳方法
3.2.1 数据收集原则
1) 注浆量数据按土层进行归类收集, 通过公式Gc=αpd求系数αp, 同时增加桩长、注浆压力等参考因素。2) 桩端阻力增长系数。按土层性质进行归类收集, 通过压浆前后桩端阻力比值, 求得增长系数。对部分试桩没有进行压浆前测试, 则压浆前端阻力采用规范计算求得。3) 在桩端后压浆时, 由于返浆现象, 同样会使得桩侧摩阻力提高, 就存在桩侧阻力增长系数βs1。规范中规定, 当在饱和土层中注浆时, 对于桩底注浆, 应对桩底断面10 m～20 m范围的桩侧阻力进行增强修正。4) 试桩过程中, 限于施工条件等其他方面的原因, 在压浆后, 钢筋计没有分层埋设, 而是多层设置。所以, 所测和转换的侧摩阻力标准值为此土层平均值。5) 注浆前后都有测试数据, 但钢筋计都没有分层埋设, 所测数据均为多层侧摩阻力平均值。6) 对于注浆前后桩端阻力和桩侧阻力没有独立测试, 而是以总承载力形式出现。
3.2.2 数据舍弃原则
1) 对于桩注浆后的承载力小于注浆前的工程数据, 理论上是不成立的。但在工程测量时, 由于测量、读数或是其他方面的原因, 可能会使得这类数据存在, 所以对这类数据采取舍弃的原则。2) 对于偏离桩底较远距离的侧阻, 可能是返浆效果不明显或是根本就很小, 处于这个土层的返浆效果很不明显, 对这类数据作舍弃处理。3) 桩的承载力由于桩土间的相互变位才发挥出来, 而某些试桩由于桩土间发生的相对位移很小, 使得注浆后桩承载力没有完全发挥出来, 于是桩承载力的增长系数会因此而比实际有所减少, 有的甚至小于1。
3.3 本文归纳的公式
本文根据一些实际工程在试桩中实测的工程数据, 以桩径、桩长和同样归纳出来的注浆量为变量, 按土层分类, 对压浆前后极限承载力一系列数据进行对比分析、归纳总结, 以得出侧阻力增长系数和端阻力增长系数。同时考虑压浆量对承载力的影响, 除此考虑到了对建科院公式中指出的注浆量合理影响, 得出极限承载力的公式表达式为:
Quk=U∑qskiLi+qpkAp+[U∑ (βski-1) qsikLi+ (βpk-1) qpkAp]λg (1)
对于该公式, 充分地考虑了注浆量的影响。当注浆量趋于0时, 即为未注浆时承载力计算公式。当实际注浆量大于合理注浆量时, 不考虑其多余部分的影响, 即当λg>1时, 取λg=1。该公式的增长系数, 仅考虑桩端10 m～20 m范围内的土层, 其上部分皆不考虑注浆的影响, 即取这部分增长系数为1。
对于该类数据的处理分析, 以及最终的增长系数的取值计算, 均同注浆量经验系数αp的计算。所得桩端桩侧各土层增长系数如表1和表2所示。
1) 端阻增长系数计算。端阻增长系数计算见表1。
2) 侧阻增长系数计算。
同理, 对于压浆前后桩侧阻力两组数据进行对比处理, 得到如表2所示的不同土层桩侧阻力增长系数。
3) 公式。本文推荐形如公式:Quk=U∑qskiLi+qpkAp+[U∑ (βski-1) qsikLi+ (βpk-1) qpkAp]λg。
各增长系数归纳见表3, 表4。
3.4 本文归纳的公式评价
1) 优点。
a.由于参数是工程实测所得, 没有对实际问题进行理想化, 具有很大的实际应用价值。b.本文所统计数据均为桩径大于0.8 m且桩长大于40 m的大直径钻孔灌注桩, 更好地解决了后压浆在推广中所遇到的约束。c.压浆量对承载力的计算有很大的影响。目前承载力计算公式没有考虑其他影响, 或是考虑欠周全。本文采用的公式 (1) 更全面地考虑了这个问题。d.由于数据的收集, 对于土层的归类, 以安全准则为依据进行归类, 如将“粗砂和砾砂夹层”均归为“粗砂”类, 以及对桩端20 m以上部分土层也进行了数据收集归纳等, 这就使得这些参数有充分的安全储备。
2) 缺点。
a.对桩端后压浆而言, 在计算承载力时, 对桩侧仅考虑10 m～20 m的影响范围。而在统计时, 对于部分返浆效果比较好的, 也作了统计, 与理论有所偏差, 但可以作为安全储备来考虑。b.基于方程组近似解的解法, 采用了最小二乘法进行求解。由于数据较多, 其值存在误差, 但都在允许范围之内。c.压浆量对承载力的影响本公式是通过λg来体现的, 当压浆量超过合理压浆量时, 取λg=1, 认为超过合理压浆量的部分对承载力没有贡献, 而实际上压浆效果随着注浆量的增大而效果更显著, 只是随着注浆量的逐渐增加, 效果增加的幅度会减小。所以这和实际情况不相符合, 但可以以此提高安全系数。d.所得各土层增长系数或是注浆量经验系数, 与实际理论的增长系数存在一定的偏差, 也与各文献所提出的各土层所对应的增长趋势有所偏颇。在实际计算时, 可以从各土层对应的取值范围中选取数值来体现从黏土到卵石的增长趋势。当然也需要更多工程数据的收集和统计, 经过后期的修正才能用于工程实践中。
4 与普通钻孔灌注桩承载力计算对比
由上节统计的系数和建科院提供的公式对比发现, 超长大直径钻孔灌注桩的经验系数和端阻增长系数大于普通中短桩, 侧阻增长系数相差不多。故超长大直径桩在采用桩端后压浆时, 需要注入相对应的注浆量, 以提高超长大直径钻孔灌注桩的压浆效果, 具体压浆量的计算可以参考表5时选取。选取适当的注浆量, 超长大直径钻孔灌注桩压浆后承载力提高幅度增大, 压浆效果较好。
对本文的公式, 用工程实例加以验证:采用上海某试桩工程各根试桩进行验证。
1) 分别把本文公式和建科院公式与实测值对比, 可明显得出, 除了N3试桩比建科院公式误差稍大以外, 其他都稍小, 所以更具有一定实用意义;2) 对试桩S2和S3, 该两根试桩几何尺寸和地质资料都相同, 只是具有不同的注浆量, 本文建议公式可以体现出注浆量不同对承载力的影响, 比建科院公式更准确。本文计算公式有较高的可靠度, 在初步设计阶段可用作承载力的预估, 具体设计时应进行静载试验校核。
5 结语
由于目前规范中后压浆承载力计算公式是基于普通中短桩基础上建立的, 对于超长大直径钻孔灌注桩承载力计算具有适应性。本文在总结大量的工程数据基础上, 提出承载力经验公式。按照各土层不同分类, 初步提出端阻增长系数和侧阻增长系数。
参考文献
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桩端后压浆 篇3
天津市红桥区某工程总占地面积22895.2m2, 地上总建筑面积13万m2, 地下总建筑面积34607.76m2, 由一幢30层超五星级酒店、两幢15层写字楼、三幢29层混合型公寓和一幢19层混合型公寓组成, 结构形式均为框架剪力墙。
2 桩端后压浆技术的选择
虽然传统的泥浆护壁混凝土灌注桩具有适用土层范围广, 桩径、桩长变幅大, 承载力高以及无噪声和振动等优点, 但由于桩底沉渣难于清理彻底, 削弱桩端阻力, 增大了桩基的沉降量, 且桩侧泥皮过厚, 厚薄不均, 致使桩侧摩阻力明显降低。受沉渣和泥皮的削弱影响, 可使桩基承载力下降10%~30%, 严重者可下降50%;而钻孔灌注桩后压浆技术具有构造简单, 便于操作, 附加费用低, 承载力增幅大, 压浆时间不受限制等优点, 其桩长由2 0 m~7 0 m, 桩径由6 0 0 m m~1 0 0 0 m m, 单桩极限承载力由5000kN~25000kN, 完全可以满足本工程的使用要求。
3 后压浆技术的主要优点
(1) 前置的压浆阀管构造简单, 安装方便, 成本低, 可靠性高, 适用不同钻具成孔的锥形和平底型孔底。
(2) 压浆作业可在成桩后30天甚至更长时间内实施, 不与成桩作业交叉, 不破坏桩身砼。
(3) 压浆模式、压浆量可根据土层性质、承载力增幅的要求进行调整, 可达到预期承载力增幅的目标, 使桩基承载力提高60%~120%。
(4) 用于压浆的钢管可与桩身完整性超声波检测管结合使用, 钢管注浆后可取代等截面的钢筋, 降低后压浆的附加费用。
4 后压浆法的主要技术特征
后压浆桩法是将土体加固与桩工技术结合为一体, 大幅提高桩基承载力, 减少沉降的有效方法。其主要技术特征如下。
(1) 桩底注浆。
在钢筋笼上设置1~2根底端带单向阀的注浆钢管, 该管具备抗泥沙、泥水涌入和防止浆液回流的功能。注浆阀可插入沉渣及桩底土的一定深度 (如50mm~200mm) , 使注浆即可固化沉渣又可扩及桩底一定范围, 对于坚硬的卵石、砾石或基岩, 注浆管虽不能插入其中, 但可确保浆液渗入到混凝土面以下, 能固化桩底沉渣和泥皮。注浆阀外装有保护套, 可防止阀模被刺破, 以使浆液顺利流出。
(2) 桩侧注浆。
钢筋笼上设置带单向阀的注浆管1~2根, 在桩底注浆前数天, 进行桩侧非破损注浆 (不破坏保护层) , 桩侧注浆阀可根据土层分布特点及桩长, 沿不同横断面呈花瓣形设置 (如横向布四个注浆点) 。也可沿桩长纵向呈波形设置。设置于桩身内部的注浆钢管与钢筋笼处在同一圆周上, 与加劲筋焊牢, 当桩顶低于地面标高时, 需用临时导管与桩身中的注浆管导管相联, 注浆初凝后拧下临时导管回收使用。
(3) 注浆压力。
搅浆泵的出口应加滤网, 以防水泥纸袋等杂物进入注浆管。注浆管的额定压力不低于6MPa, 流量为50~150L/min。
(4) 水灰比。
通过工程实践结果得知, 采用0.5~0.55的水灰比可获最佳的注浆效果。
(5) 注浆顺序。
应先进行桩侧注浆, 当有二个以上桩侧注浆断面时, 应先上后下, 3天左右之后, 再进行桩底注浆, 以防浆液沿桩顶大量冒出, 尤其是L/D较小的短桩更应如此。当进行群桩注浆时, 宜先外后内, 以减少浆液流失。
(6) 最佳后压浆时间。
从工程试验资料分析得知, 最好的后压浆时间是在成桩后1~4周内进行, 这时桩底沉渣、桩周扰动土尚未充分固结和触变恢复, 将水泥浆二次压入更有利于其扩散渗入固化基土, 过早注浆会因桩侧阻力过低而使浆液溢出地面, 过晚注浆则恐难以形成桩周连续的劈裂注浆, 致使浆液向远处流失。
5 作用机理
(1) 不同注浆方式的注浆效果。
通过三种压浆方式对单桩极限承载力进行比较如下:桩端压浆承载力增幅20%左右, 桩端、桩侧联合注浆增幅40%~100%左右, 桩侧注浆点多, 注浆量大, 承载力增幅为100%, 而注浆点少, 注浆量少, 承载力增幅为40%。
(2) 土体注浆的模式。
根据土层性质, 浆液压力不同等, 可有如下三种注浆模式。
(1) 渗入注浆。
对砂性土用可注指数N或渗透系数K来判断渗入注浆可行性。
式中:D15为小于该粒径的土颗粒质量占总质量15%的土颗粒粒径;
D85为小于该粒径的水泥颗粒质量占总质量85%的水泥颗粒粒径。
D15越大, D85越小, N值则愈大, 或K=10-4~10-5cm/sec, 用425#硅酸盐水泥的砂性土可注性愈好。
(2) 压密注浆。
将极稠的浆液, 在压力作用下强行挤向注浆点附近的土层薄弱区, 如果是饱和的弱透水性土, 则浆液不能产生渗入性注浆, 而是在注浆点集中形成球形浆液泡, 通过浆泡挤压相邻土体, 注浆压力越大, 球形泡半径也越大, 使土体孔隙水压力升高, 随着超静孔隙水压力的消散, 使土体被压密。但是除非桩身上部先行桩侧注浆, 形成牢固封堵, 否则在稠浆、细粘土的条件下不能发生压密注浆效应。
如果土体为非饱和的, 则压密注浆的挤密效应较为明显, 而在饱和土中浆泡先引起超静孔隙水压力。
(3) 劈裂注浆。
劈裂注浆一般发生在粘性土、粉土、粉细砂中, 桩侧泥皮和桩底沉淤渣土, 是劈裂注浆发生处。由此形成以桩体为核心向外辐射的浆脉网, 由于劈裂面受到浆液的附加压力, 使土体中出现超静孔隙压力, 并伴随着土体被压缩固结, 浆脉网可提高土体的刚度和稳定性。大的土浆脉网状结石较稠密, 扩展范围较小, 反之渗透性对低渗透性的淤泥土、粘性土, 网状结石则较为稀疏, 扩展范围较大。
(3) 后注浆桩的注浆性态。
(1) 当桩侧土为粗粒土 (卵、砾、中粗砂) 时, 桩侧注浆以渗入性注浆为主, 对于桩表面附着的泥皮薄弱区则发生劈裂注浆。当桩侧土为细粒土 (粉细砂、粉土、粘性土) 时, 桩侧注浆以劈裂注浆为主;当浆液稠密度很大, 桩表层泥皮不多时, 则可能出现压密注浆。
(2) 当桩端持力层为粗粒土或虽为细粒土但桩身穿越粗粒土, 或混凝土浇注过程有离析发生时, 则桩底注浆以渗入注浆为主, 随后将出现桩底土一定范围的劈裂注浆 (细粒土) 及沿桩身向上10m~20m高度的劈裂注浆。当桩端持力层及桩侧均为细粒土时, 桩底注浆开始为渗入注浆, 随后转化为劈裂注浆。
(3) 注浆压力是非稳定的, 其变化特征受土性、桩长、浆液稠度、注浆时间等因素影响。由于注浆阀管外往往为薄层水泥浆包裹, 起始注浆开启压力较高, 为2~6Mpa;随后压力下降并在一段时间内保持相对稳定, 随后又逐步升高, 达到某一较高值后又突然回落, 如此反复变化。这一变化特征反映出土中高孔压, 注浆性态及土体中劈裂缝的变化等。
(4) 后注浆桩的加固效应。
其加固效果可有以下三种效应。
(1) 充填胶结效应。
在卵、砾、砂中实现渗入性注浆条件下, 被注土体孔隙部分的为浆液填充, 散粒被胶结, 显示“充填胶结效应”, 土体强度和刚度大幅度提高。当被加固体位于桩底时, 总桩端阻力因扩底效应而提高;当被加固土体处于桩侧时, 桩侧阻力因桩身扩径效应而显著增大。
(2) 加筋效应。
对于粘性土, 粉土, 粉细砂实现皮裂注浆的条件下, 单一介质土体被网状结石分割加筋成复合土体。网状结石便成为加筋复合土体的刚性骨架。复合土体的强度变形性状由于网状结构的制约强化作用而大为改善, 显示“加筋效应”。同时, 在劈裂注浆过程中还伴生土体固结和化学硬化作用, 使被包围在水泥网络内的土变得更加紧密相连。桩顶受荷后, 桩侧和桩底的复合土体能有效地传递和分担荷载, 从而提高总侧阻力和总端阻力。
(3) 固化效应。
桩底沉淤和桩侧泥皮与注入的浆液发生物理化学反映而固化, 使单桩端阻力和侧阻力显著提高, 显示“固化效应”。此外, 由于不等厚度的水泥结石固着于桩表面和桩底, 因此尚能起到一定的扩径和扩底效应。
除上述三种加固效应外, 桩侧桩底土体还不同程度存在压密效应。
6 后压浆桩的施工
(1) 注浆量的计算。
根据经验表明, 对于桩径0.6~1.0, 桩长20m~60m的基桩, 桩底注浆量 (水泥用量) 为0.6t~2.0t, 加桩侧注浆量将增加一倍, 注浆量的估算如下:
式中:Gcp, Ges为桩底、桩侧注浆量, 以水泥用量计, 单位kg;
ξ为水泥填充率, 细粒土0.2~0.3, 粗粒土0.5~0.7;
n0为孔隙率, n0=e0/1+e0, e0为天然孔隙比;
t为包裹在桩侧浆液厚度, 一般为10mm~3 0 m m, 粘性土及正循环成孔取高值, 砂性土及反循环成孔取低值;
h为桩底压浆时, 浆液沿桩身的上返高度, 一般取5m~20m, h值与承载力增幅有关;
m为桩侧注浆横断面数, 对于纵向波形注浆情况, m值取注浆点数的1/4;
L、d为桩长与桩径 (m) 。
(2) 注浆压力。
注浆压力是指不会使地表隆起和基桩上抬量过大的前提下, 实现正常注浆的压力, 它与土质类别、密度、强度、注浆点深度有关, 按下式估算;
式中:p0为注浆点浆液出口正常注浆压力;
Pw为注浆点处静水压力;
Pr为被注土体的抗注阻力;
ri为注浆点以上i层土的天然重度, 当处于地下水位以下时取ri-1;
hi为注浆点以上i层土的厚度;
ξr为抗注阻力经验系数, 与浆液稠度和土性有关, 对粉土、粘性土一般取1.5~2.0, 粗颗粒土取1.2~1.5, 颗粒细、密度大的取高值, 相反取低值, 开始注浆压力一般为正常注浆压力的3~5倍。
一旦浆液排出注浆压力即显著下降, 此外, 输浆管越长, 浆压损失越大, 因此额定压力应为3MPa~8MPa。
终止注浆压力要低于开启注浆压力。当正常注浆压力一直较低时, 表明注浆质量存在严重缺欠, 应推迟终止时间, 加大注浆量并适当提高浆液稠度, 直至注浆压力出现上升为止。
7 后压浆桩的检验
后压浆桩的全面质量检验, 目前尚无有效手段, 对桩底的压浆质量可通过预设超声检测管检测, 根据压桩前后波速的变化进行判断。
检测桩端阻力和桩侧阻力可表现为单桩承载力的变化, 最有效地方法是静载荷试验以及预埋于桩身应力计, 可以分别确定后压浆桩的侧阻与端阻, 此外高应变动测也是一种可行的检验方法。
8 经济效益分析
后压浆桩法目前已应用于10余省市100余项高层、超高层等建筑的桩基工程, 根据其中8项工程的观测结果, Smax=17mm~38mm, △S/L=0.0008。对于单桩砼用量为8~20M3的桩, 每根桩可节约0.5~1.5万元, 节约造价30%~50%, 缩短工期30%。对于持力层为细粒土的桩, 承载力增幅为60%~90%, 对于粗粘土增幅可达70%~120%, 桩基工程量可减少3 5%~6 5%, 桩基的沉降量减少1 5%~30%。根据60余项工程统计, 总节约投资逾一亿元。
9 结语
(1) 泥浆护壁灌注桩后压浆技术具有适用性强, 操作方便、可靠性好、不与成桩作业交叉、承载力增幅大、可与桩身完整性超声检测相结合等优点, 可发展为有效提高灌注桩经济效益和社会效益的辅助工法。
(2) 后压浆不仅可固化沉渣和泥皮, 而且浆液通过渗入、劈裂、压密注入桩侧、桩底一定范围的土体, 使之发生:“充填胶结”、“劈裂加筋”“压密硬化”效应而加固, 单桩承载力显著提高。在优化压浆参数的条件下, 可实现单桩承载力的理想和稳定增长, 当桩端持力层为细粒土时, 增幅50%~90%, 为粗粒土时增幅为70%~120%, 增幅大小受桩侧土层性质影响。
(3) 后压浆工艺参数的优化, 应以确保最佳注浆比 (Gc/Ld) 为前提, 控制优化浆液水灰比、注浆压力、注浆时间、注浆顺序。本文提出的注浆量 (注浆比) 计算式可供使用。
(4) 桩端压浆可使侧阻和端阻同时得到增强, 桩侧压浆仅使侧阻得到增强, 并对桩端压浆起封堵作用。无论桩端单独压浆或桩侧桩端联合压浆, 其单位端阻力的增幅均大于单位侧阻力增幅, 但侧阻增强对单桩承载力增长的贡献率大于端阻的贡献率, 并随桩长增大而提高。
(5) 后压浆单桩承载性状由于压浆效应而明显改善, 主要表现为:荷载-沉降曲线变化趋缓, 多数由陡降型转变为缓变型;侧阻先于端阻, 异步发挥差异减小, 总端阻力占承载力份额增加。
(6) 后压浆群桩的桩土整体工作性能因压浆效应而增强, 桩端刺入变形减小, 沉降量降低, 承台分担荷载比有所减小。
(7) 后压浆群桩基础的设计应根据其性状的变化作适应调整, 包括持力层的优选, 单桩承载力估算, 桩身混凝土强变设计等级提高, 桩距加大, 布桩优化, 承台土阻力系数下调、桩侧、桩端土变形模量调高等。
(8) 经不同地层土质条件的30余项工程应用实践表明, 采用后压浆技术对于减小桩基沉降、稳定基桩质量、提高承载力、节约工程造价, 缩短工期, 均有显著作用。对于∮600以上的桩基, 其造价可降低30%~50%, 工期可缩短30%以上。因此后压浆技术的推广使用具有广泛的前景。
摘要：本文结合工程实例, 阐述了采取桩端后压浆技术的原因, 介绍了后压浆技术的优点、主要技术特征、作用机理及施工技术, 并结合自身对其他工程的了解进行了经济效益分析, 为今后类似的工程施工提供参考。
关键词：钻孔灌注桩,桩端后压浆,桩侧注浆,承载力,单桩承载力,桩端阻力,桩侧阻力
参考文献
[1]徐新跃.桩端压浆在卵石层钻孔灌注桩中的应用[J].建筑技术, 2006 (3) .
[2]华东建工勘察.钻孔灌注桩后压浆工程实例及机理分析.
桩端后压浆 篇4
钻孔灌注桩施工过程中, 无论如何清孔, 孔底都会留有或多或少的沉渣。在初灌时, 混凝土从导管落下, 因落差太大造成桩底部位的混凝土离析形成“虚尖”、“干碴石”。孔壁的泥皮阻碍了桩身与桩周土的结合, 降低了摩擦系数, 影响到灌注桩的桩端承载力和侧壁摩阻力。如何解决沉渣, 在减少工程造价的情况下提高承载力, 是工程设计者及施工者一直探索的方向, 经过多年的探索和实践, 总结了一套钻孔灌注桩后压浆法加固桩端地基的方法。
1 作用机理
钻孔灌注桩后压浆就是在钻孔灌注桩施工完一定时间段内, 通过提前预埋的钢管将水泥浆液通过钢管由压力作用压入桩端、桩侧, 使得原本松散的沉渣胶结成一个高强度的结合体。水泥浆液在压力作用下由桩端向四周扩散, 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, 使得整个基础成为一个整体, 从而使得原来不满足要求的持力层满足结构的承载力要求2施工工艺
成孔→下预设注浆管的钢筋笼→二次清孔→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→资料整理→清理机具。
由于钢筋笼分段安装, 压浆管也要做好接头连接。在钢筋笼入孔前安装桩端压浆阀, 沉放钢筋笼过程中安装桩侧压浆阀。压浆管和压浆阀安装好后要检查安装质量。
桩底后压浆是在普通钻孔灌注桩施工后进行桩底压浆.压浆管为Ф25 mm钢管, 与钢筋焊接牢固, 下端嵌入持力层深度不应小于100 mm, 避免浇筑桩身混凝土时堵塞压浆管, 压浆管采用丝扣联结 (或连接套管焊接) 一直延伸出地面, 再通过软管和压浆泵沟通, 压浆芯管必须用橡皮圈或单向装置带密封保护, 以防堵塞喷浆孔眼, 二次清孔后, 浇注混凝土至设计标高, 等桩身混凝土初凝后, 将配制好的水泥浆用压浆泵通过预埋钢管注入桩底, 使高压水泥浆迅速渗透到桩底沉渣及四周土体的孔隙和裂缝中, 充填压实桩端土层, 同时一部分水泥浆从桩底沿桩周力学性质薄弱的桩土界面上渗透扩散一定范围, 至此, 包括桩底沉渣在内的桩端周围一定范围内的土体被固结并和桩身底部连成整体, 产生桩端扩底, 从而大幅度提高桩的承载能力。
3 压浆技术标准
(1) 钢筋笼吊入孔前应检查压浆阀包裹物, 如有破损应及时修复。
(2) 靠钢筋笼自重和下落时的惯性, 一般均可使桩底压浆管下端进入孔底30 cm左右, 可满足正常压浆所需条件。
(3) 钢筋笼入孔后不得悬吊, 还应避免反复冲撞孔底。
(4) 注浆开始前, 应进行注浆实验, 优化并最终确定注浆参数。
(5) 水泥浆水灰比控制在0.45~0.65左右, 注浆压力值宜为1.2~4 MPa, 注浆流量不得超过75 L/min。
(6) 注浆作业于成桩两天后开始, 不得迟于成桩30天后;注浆作业成孔作业点的距离不应小于10 m, 复式注浆顺序应先桩侧后桩端, 桩侧桩端注浆时间间隔不宜少于2 h, 桩端注浆应对同一根桩的个注浆管依次进行等量注浆, 对群桩注浆应先外围后中间。
(7) 压浆时应注意观察是否有浆液上溢, 一旦发现上溢反浆, 即可停止。
(8) 后注浆完成后应提供水泥材质检验报告、压力表鉴定证书、设计工艺参数、后注浆记录、特殊情况处理记录等材料。
4 结束语
钻孔灌注桩后压浆法加固桩端地基的方法是最近几年发展起来的施工技术, 既能提高承载力又能节约工程造价, 在对地基承载力要求较高的建筑中得到了较快的发展与应用。压浆技术标准主要包括压浆水灰比、压浆量以及注浆压力, 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, 应该根据以往工程的实践情况而选用不同的参数。
参考文献
[1]俞永辉.钻孔灌注桩桩底后压浆的工程实践[A].面向21世纪的科技进步与社会经济发展 (下册) .1999.
[2]蒙志强, 江耀平.钻孔灌注桩工程施工的质量控制[J].广西水利水电, 2005, (1) .
桩端后压浆 篇5
在钻孔灌注桩施工过程中, 无论如何清孔, 孔底都会留有或多或少的沉渣, 孔壁的泥皮阻碍了桩身与桩周土的结合, 降低了摩擦系数, 这都将影响到灌注桩的桩端承载力和侧壁摩阻力。针对以上问题, 我们在工程中采用钻孔灌注桩桩端后压浆施工技术进行施工, 就是在灌注桩施工中将钢管沿桩钢筋笼内壁埋设, 待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压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。
1工程概况
某商住楼工程, 地上18层的高层建筑, 地下2层, 总建筑面积为32 000 m2。主楼及裙楼下承压桩均采用Φ800钻孔灌注桩, 裙楼下局部设抗拔桩, 采用Φ700钻孔灌注桩。本工程范围内土层主要由杂填土、粘土、泥炭、淤泥、粘土、圆砾、粉质黏土、圆砾混砾砂组成。桩基持力层为⑤层圆砾, 由砾石砂及少量粉粒组成, 饱和, 中密为主, 局部稍密、密实。层顶埋深36.70 m～38.8 m, 控制层厚8.10 m～17.7 m。施工前, 进行了试桩施工, 经检测发现, Φ800承压桩单桩竖向承载力为4 180 kN, 大大低于设计要求。经分析其原因, 由于在较厚砂石地质条件下, 钻孔灌注桩桩侧摩阻力及桩端承载力均未得到充足发挥, 因此决定采用孔底压密压浆方式来提高单桩竖向承载力和桩侧摩阻力, 每根桩内设两根压浆管, 桩有效长度为31 m～33 m。
2压浆参数的设定
压浆管选用D25 mm, 壁厚S=2.0 mm的普通焊接管, 压浆管的接长采用套筒螺缝接头, 水泥采用P.O.42.5R普通硅酸盐水泥。本压浆工程选用一台SGB6-10型压浆泵, 两只搅拌筒, 塑料管、输浆管等。压浆参数主要包括浆液水灰比、压浆量以及闭盘压力, 由于地质条件的不同, 不同工程应采用不同的参数。在施工前, 应根据以往工程的实践情况, 先设定参数, 然后根据设定的参数进行试桩施工, 试桩达到设计强度后, 进行桩的静载荷试验, 最终确定施工参数。本工程根据对三根桩的试验结果得出的参数结合施工的经验确定实际施工的压浆参数。
(1) 水灰比一般不宜过大和过小, 过大会造成压浆困难, 过小会使水泥浆在压力作用下形成离析。由于本工程桩的长度为31 m～33 m, 容易出现翻浆现象, 所以在水灰比控制上要求较高, 通过试打三根桩的压浆中出现的翻浆现象, 决定水灰比采用0.8～0.5, 并逐渐减少。
(2) 压浆量是指单桩压浆的水泥用量, 它与碎石层的碎石含量以及桩间距有关, 取决于碎石层的孔隙率, 在裙楼部分, 压浆量为2.5 t～3.0 t, 主楼部分压浆量为2.0 t～2.5 t, 是控制后压浆施工是否完成的主要参数。
(3) 闭盘压力是指结束压浆的控制压力, 一般来说什么时候结束一根灌注桩的压浆, 应该根据事先设定的压浆量来控制, 但同时也要控制压浆的压力值。在达不到预先设定的压浆量, 但达到一定的压力时就要停止压浆。压浆的压力过大, 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。根据本次试桩的结果, 压力定为2 MPa～4 MPa, 依据水泥浆的浓度逐渐增大, 最大压力应该控制在4 MPa。
3桩端后压浆施工工艺
3.1 施工工艺流程 (见图1)
3.2 压浆管的制作
在制作钢筋笼的同时制作压浆管。压浆管采用直径为25 mm的焊接管制作, 接头采用套筒连接, 套筒两端与钢管焊接。压浆管长度比钢筋笼长度多出约8 m～9 m, 高出钢筋笼部分的压浆管每隔2 m用Φ12钢筋与吊筋组成钢筋笼 (见图2) 。压浆管高出自然地坪200 mm, 顶端敲扁用胶带封严, 防止泥浆等进入压浆管。在桩底部长出钢筋笼5 cm, 压浆管在最下部20 cm制作成压浆喷头 (俗称花管) , 在该部分每旋转45°用钻头均匀钻出4排8 mm直径小孔, 每个孔上用橡皮及胶带封死 (见图3) 。当压浆时压浆管中压力将橡皮或胶带进裂, 水泥浆通过压浆孔压入砾石层中, 而混凝土灌筑时该装置又保证混凝土浆不会将压浆管堵塞。
3.3 压浆管的布设
将两根压浆管对称绑在钢筋笼内侧。成孔后清孔、提钻、下钢筋笼, 喷头部分应加混凝土垫块保护, 不得摩擦孔壁以免胶带皮破裂造成压浆孔的堵塞。第二节压浆管在上端和钢筋笼绑扎, 下端自由, 钢筋笼对准焊接后, 接上压浆管, 放下钢筋笼后, 松开压浆管, 压浆管对直后与钢筋笼绑扎牢固。按照规范要求灌筑混凝土。桩基施工中要妥善保护好露出地面的压浆管, 防止弯曲、断裂, 否则压浆管中会进入泥浆、水泥浆等, 给后来的压浆工作带来很大的影响。
3.4 压浆设备及压浆施工的速度
由于桩端持力层为砂砾层, 渗透系数较大, 压浆压力为低压压浆, 故选用额定工作压力为8MPa的压浆泵。压浆施工时, 采用固定压浆泵, 移动压浆浇灌的方法, 以减少压浆的辅助作业时间, 加快压浆速度, 根据试桩的记录, 每根桩的压浆时间控制在60 min左右。
3.5 开塞控制
若成桩时间与压浆时间间隔太短, 桩身混凝土强度较低, 可能会被压浆的压力所破坏。因此, 在混凝土灌筑完成后48 h内先开孔, 开孔时在现场观察高压压浆泵的压力, 记录开塞情况。
3.6 压浆控制
(1) 待桩身强度达设计强度的80%后, 压力压浆才对桩身不起破坏作用, 可以开始压浆。
(2) 压浆前, 首先检查水泥, 不能有结块现象。核实进场的水泥量及水泥浆的水灰比。检查高压压浆泵的压力表、阀门、管线完好状况。在压浆前用水进行通管, 水从一根端管子进去, 另一根管子出来, 表示两根管子连通。压浆开始记录压浆压力, 根据以往的施工经验和实际情况, 采用低压慢注, 浆注进去后, 方可慢慢增加压力。压浆一般以压浆量为主控因素, 压浆量达到预定量, 无特殊情况即可停止压浆。预定可参考试桩的压浆量进行修正。
3.7 压浆顺序
压浆时最好采用整个承台群桩一次性压浆, 压浆先施工周圈桩位再施工中间桩, 目的是防止水泥浆的流失。压浆时应做好施工记录, 记录的内容应包括施工时间、压浆开始及结束时间、压浆数量以及出现的异常情况和处理的措施等。
3.8 压浆桩的选择
根据以往工程实践, 在砾石层中, 水泥浆在工作压力作用下影响面积较大。为防止压浆时水泥浆液从临近薄弱地点冒出, 压浆的桩应在混凝土灌筑完成20 d后, 并且该桩周围至少8m范围内没有钻机钻孔作业, 该范围内的桩混凝土灌筑完成也应在20 d以上。
4压浆施工中出现的问题和处理措施
(1) 喷头打不开。压力达到8 MPa以上仍然打不开压浆喷头, 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压浆数量。
(2) 出现冒浆。浆从地面上冒出, 说明桩底已经饱和, 可以停止压浆;若从本桩侧壁冒浆, 压浆量也满足或接近了设计要求, 可以停止压浆;若从本桩侧壁冒浆且压浆量较少, 可将该压浆管用清水或用压力水冲洗干净, 等到第2 d原来压人的水泥浆液终凝固化、堵塞冒浆的毛细孔道时再重新压浆。
(3) 单桩压浆量不足。压浆时最好采用整个承台群桩一次性压浆, 压浆先施工周圈桩形成一个封闭圈, 再施工中间, 能保证中间桩位的压浆质量, 若出现个别桩压浆量达不到设计要求, 可视情况加大临近桩的压浆量作为补充。
(4) 压浆管接头焊接时应小心, 防止电焊时焊穿管壁。
(5) 在土内长度范围内的压浆管接头应该错开, 接头尽量置于土内上半部, 并做钢筋笼加以保护。
(6) 压浆前测桩顶标高, 可以测定压浆后桩是否有浮起现象, 并进行分析处理。当桩顶泥浆冒泡和有抬高现象, 说明桩有微量浮起, 这时应停止压浆, 待过1 h～1.5 h水泥浆静止后再重新压浆, 这样渐停渐注, 当注至设计要求水泥量后停止压浆, 可以防止桩浮起。
5钻孔灌注桩单桩承载力检测分析
在桩端未压浆前, Φ800钻孔灌注桩的单桩竖向静载试验荷载为4 180 kN, 桩端压浆后, 对同一根钻孔灌注桩进行了单桩竖向抗压静载试验, 测得单桩竖向极限承载力为6 600 kN, 压浆前后单桩竖向承载力提高达57.9%, 压浆前后单桩承载力Q-S曲线见图4、图5。
6结语
通过以上钻孔灌注桩桩端后压浆法的工程实例, 可以得出桩端后压浆法的作用和优点:
(1) 水泥浆液在压力作用下由桩端在碎石层的孔隙里向四周扩散, 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。
(2) 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) 浆液压入桩端后首先和桩端的沉渣相结合, 增强了该部分的密实程度, 扩大了桩头直径, 提高了承载力。
(4) 浆液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。
(5) 对比未压浆的钻孔灌注桩, 桩端的沉渣控制厚度可以适当放宽。
参考文献
[1]JGJ106-2003, 建筑基桩检测技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2003.
桩端后压浆 篇6
1 适用的地质条件
钻孔灌注桩后压浆法加固桩端地基的方法适用于碎石层地基施工的方法。地质中碎石含量在50%以上,碎石坚硬,分布均匀,碎石层厚度高,或在地层中填充土与碎石等无胶结或者为轻微胶结物这样的地质条件才能满足使用钻孔灌注桩后压浆法加固桩端地基的方法
2 加固机理
待桩混凝土凝固强度加大后,将钢管埋设在桩钢筋笼外壁,再将水泥浆液通过钢管压入桩端的碎石层空隙中,水泥浆液涌进沉渣、碎石、土粒之间的空隙,并与它们结合成混凝土结构。水浆泥液在桩端的整个碎石层孔隙里扩散,当在单桩区四周扩散的水泥浆就加大了端部的直径,往下扩散的部分增加了桩长;在桩密集区处所有的水泥浆混合成一体,碎石层成为整体,这样的碎石层就达到了承载力的要求。在钻孔灌注桩施工过程中孔底都会有沉渣;灌注时混凝土从导管流下时,落差会使混凝土分离出“虚尖”、“干碴石”;钻孔壁上的泥使桩身和桩周混凝土没法结合,摩察系数达不到,这三种现象都会对灌注桩桩端承载力和侧壁摩阻力有影响。为提高灌注桩的单桩承载力将将浆液压入桩端让其与桩端上的沉渣、分散的“虚尖”、“干碴石”混合密实度加大;浆液顺着桩身和桩周土上返时,孔壁的泥皮就消融了,桩侧得摩擦阻力加大;浆液水平渗透到桩侧的土层加大了桩的直径。
3 压浆参数的设定
压浆参数的设定包括压浆水灰比,压浆量和闭盘压力。地质条件不同工程设定的压浆参数也不同。桩基施工时,先设定好参数,根据设定的参数进行试桩的施工,试桩完成后,达到设计需要的强度后,再试验桩的静载,静载力达到后,压浆参数才能最终确定。
(1)水灰比。水和灰比例一定要准确,灰比例大时会造成压浆困难;灰比例过小会使水泥浆在压力作用下水灰分离,最好使用015~017的水灰比。
(2)压浆量。压浆量是指灌筑一根桩的水泥用量。碎石层的碎石含量,桩间距,碎石层的孔隙率都会影响水泥用量。压浆施工时碎石层的孔隙率小,碎石含量在50%~70%,桩间距4~5m的条件下,压浆量为115~210t。压浆量是控制压浆施工完成最重要的参数。
(3)闭盘压力。闭盘压力是指控制压浆结束的力。根据先设定的压浆量可决定灌注桩用多少的压浆,同时跟压浆时的压力有关。当压浆量达没到达预先设定的量,但压力达到时,也必须停止压浆,否则过大的压浆力会造成水泥浆离析后堵塞压浆管的现象;过大的压浆力会震动碎石层,出现桩体悬浮的现象。所以控制压浆的的最大压力不超过018MPa。
依据设定的压浆参数,施工试验桩,测试桩的静载结果,得出工程桩的压浆参数,就开始施工工程桩了。压浆参数的设定直接决定施工工程能否顺利进行,而且施工工程的质量能否达到标准。
4 后压浆施工工艺
4.1 施工工艺流程
灌注桩成孔→制作钢筋笼→制作压浆管→灌注桩清孔→绑扎压浆管→下钢筋笼→灌注桩混凝土→压浆施工。
4.2 施工要点
4.2.1 压浆管的制作。
压浆管使用直径为25mm的黑铁管,压浆管接头用丝扣接,接头两端用丝堵上缠绕结实。压浆管比钢筋笼长出55cm,压浆管在桩底部位长出钢筋笼5cm,压浆管高出桩顶混凝桩50cm,压浆管不露出地面以避免损坏。压浆管末端20cm处制作压浆喷头(俗称花管),用钻头均匀钻出4排,每排4个孔,孔间距3cm,直径3mm的压浆孔。当用图钉将压浆孔堵严,喷头外面套上自行车内胎用胶带封严后,压浆喷头就成了单向装置设备;注浆时压力将车胎迸裂,图钉弹出,水泥浆通过注浆孔和图钉孔隙涌入碎石层中,完成灌注。单向装置在混凝土灌注时混凝土浆不会将压浆管堵塞影响灌注。一般压浆管与钢筋笼的制作同时进行,这样节省用料,不会剩下角料。
4.2.2 压浆管的布置。
两根压浆管分别对称绑在钢筋笼外侧后,并保持压浆管通畅,提起喷头,把钢筋笼放下时,防止钢筋笼扭曲,造成压浆管在丝扣连接处松动对成压浆管的损伤。为避免压浆喷头摩擦车胎使其破裂堵塞压浆孔,压浆喷头部分使用混凝土块保护起来。压浆管布置完成,按照规范要求灌注混凝土。
4.2.3 压浆桩位的选择。
碎石层中的水泥浆在压力大时灌注的面积也很大,为避免压浆时水泥从薄弱地点冒涌,在混凝土灌注完成3~7d后开始压浆,桩周围8m内没有钻机钻孔,于是在8m内的压浆桩灌注应在3d后开始。所以压浆位置的选择至关重要。
4.2.4 压浆施工顺序。
压浆时整个承台群桩一次性压浆,即压浆从四周的桩位开始向中间桩移动施工;或压浆采用2根桩循环压浆,从第1根桩的A管开始压浆,这里的压浆量占总压浆量的70%(111~114t水泥),再从另1根桩的A管开始压浆,接着为第1根桩的B管和第2根桩的B管,保持一根桩的2次压浆时间相差30~60min,留给水泥浆充足的时间去扩散凝固。在压浆时记录施工时间、压浆开始时间,压浆结束时间、压浆的数量,出现异常情况及处理的措施等,便于考察压浆质量。
5 压浆施工中出现的问题和相应措施
5.1 喷头打不开。
压浆时压力达到10MPa时仍不能压浆,应选择另一根压浆管代替完成灌注。避免强压造成压浆头损坏。
5.2 出现冒浆。
当发现水泥浆冒出桩侧壁或其它部位,其他它桩,或地面上时,证明灌注桩完成,停止压浆;冒浆出现在本桩侧壁,此时的压浆量达到或者接近达到时,也应停止压浆;出现的冒浆在侧壁可压浆量还没达到,把压浆管用清水或用压力水冲洗干净后,待水泥浆液凝结固化后将冒浆的孔道堵塞后,第二天再进行重新压浆灌注。
5.3 单桩压浆量不足。
压浆施工时采用整个承台群桩一次性压浆,压浆从周围桩向中间聚集,这样一个封闭的施工圈,能提高中间桩位的压浆质量,如果部分桩的压浆量达不到时,作为补充可以加大邻近桩的压浆量。
6 结束语
根据不同的地质条件,决定施工技术的不同,和不同的压浆参数,压浆参数最终确定要根据试验桩的结果,压浆参数的确定比较繁琐,压浆量又是控制压浆施工完成最重要的参数,足以证明灌注桩后压浆法有提高单桩承载力的功用。灌注压浆法有效提高高层建筑的建成率,节约建设资金的优点,因此,在碎石地基的施工工程中推广灌注桩后压浆法桩端地基加固技术在高层建筑建设上有着重要的意义和广阔的前景。
摘要：叙述了灌注桩后压浆适用的地质条件,加固机理,参数的设定,后压浆工艺及在施工中遇到问题的解决措施。
关键词：灌注桩,压浆参数,施工技术
参考文献
桩端后压浆 篇7
近几年来, 随着我国建筑的高层化发展, 不得不提高地基的承载力, 一般情况下, 其基桩形式大多采用灌注桩基础, 并且为了达到设计的标准, 该基础桩的持力层必须为完整的岩石, 从而导致桩径及桩长过大, 使得建筑地下施工的成本占整个项目总造价的比重过大, 与此同时, 过长的桩长, 也在一定程度上提高了工程的难度。由于一些地区的地质条件不适合灌注桩, 这主要是因为在山前冲积平原中, 其地质条件在穿过一层粘土层后接着是碎石层, 因此这一地区建筑地基的加固是否能够形成且满足设计的要求, 来作为持力层呢?综合考虑了以上因素后, 相关专家学者以及资深施工技术人员在经过长期的研究与时间后, 研发了钻孔灌注桩后压浆法桩端地基加固这一施工技术, 使得灌注桩的长度得到改善, 且获得了十分可观的经济效益。
二、钻孔灌注桩后压浆法的加固机理及适用条件
(一) 钻孔灌注桩后压浆法加固机理。
首先, 沿着灌注桩的钢筋笼边缘埋设钢管, 确定灌注桩混凝土的强度达到标准后, 运用压力作用, 利用钢管把水泥浆液注入碎石层的缝隙内, 充分结合碎石层的裂隙胶、沉渣、土粒以及碎石, 形成一个具有高强度的整体。经过压力作用的处理, 水泥浆液通过桩端向碎石层缝隙中渗透, 针对单桩区域, 水泥浆液的扩散也在一定程度上加长了桩长, 扩大了桩端下部的直径;而对于裙桩区来说, 水泥浆液填满了碎石层的缝隙, 使其形成一个整体, 提高碎石层的承载力, 从而达到设计的要求。
(二) 钻孔灌注桩后压浆法适用的地质条件。
施工现场地质条件如何与钻孔灌注桩后压浆技术的实施有直接关系, 具体体现为:灌注桩地基的持力层一定是碎石层, 并且其碎石含量大于50%以上, 另外碎石以及填土不能形成胶结, 若是出现胶结现象也只能是轻微状况, 否则将不允许实施钻孔灌注桩后压浆施工。除此之外, 碎石层的分布规律以及硬度应满足相关规定的要求, 碎石的质地不能特别坚硬, 否则实施压浆时会导致碎石层的松动, 从而影响压浆的效果。碎石的厚度也应该符合标准, 这主要是因为若碎石层太过单薄则无法实施压浆, 这不但会降低施工质量还会带来资源的浪费及不必要损失。总而言之, 钻孔灌注桩后压浆技术对地质条件的要求相对较高, 地质条件不满足施工要求的决不允许实施, 尽管该项施工技术可以在一定程度上减少工程造价, 但更应该根据施工标准来实施。
三、钻孔灌注桩后压浆法中压浆参数的设定
钻孔灌注桩后压浆法中的压浆参数有:闭盘压力、压浆量以及水灰比这三方面的主要内容, 根据不同的地质条件来设定不同的参数值。在正式施工之前, 首先设定好参数, 并按照多设置的参数, 来实施试桩施工, 当试桩结束后满足设计要求时, 再进行桩静载测试, 确定最终测试参数。
闭盘压力指的是完成压浆所用的控制压力, 通常情况下, 由之前设定好的压浆量来对灌注桩压桩的结束时间进行控制, 除此之外也应该注重对压浆压力值的控制。如果压桩不能满足预设的压浆量, 但却达到压力值时则要暂停压浆, 否则极易造成压浆压力值超标, 从而导致水泥浆出现离析, 管道堵塞, 碎石层搅动以及桩体上浮。有研究证明闭盘压力的最大值为023MPa。压浆量指的是用于单桩压浆的水泥量, 压浆量与桩距以及持力层的碎石量有着密不可分的联系, 并确定于该层碎石间的缝隙率。在桩距4.5m～5.5m左右的距离下, 碎石量55%～75%的条件下, 压浆量应控制在120t～220t之间。压浆量参数的设定是后压浆能否顺利完成的关键。一般情况下水灰比不能过小或过大, 过小会导致水泥浆的离析, 过大会增加压浆的难度, 通常规定在016～018之间。按照事先制定好的参数, 来完成实验桩施工, 测量出桩静载的结果, 并根据该结果来确定最终压浆参数, 方可正式开始工程桩施工。
四、钻孔灌注桩后压浆的施工工艺
(一) 钻孔灌注桩后压浆法施工流程。
钻孔灌注桩后压浆施工的具体流程为:桩成孔→制作钢筋笼→制作压浆管→清洁桩孔→绑扎压浆管→放下钢筋笼→混凝土浇筑后进行压浆施工。
(二) 钻孔灌注桩后压浆施工要点。
1.压浆管的制作。
同时进行钢筋笼以及压浆管的制作。其材料选用半径为12.5mm的黑铁管, 接头处用丝扣进行连接, 管两端运用丝来堵塞。钢筋笼的长度应比压浆管短60mm左右, 桩底应比钢筋笼长6cm, 压浆管上端长出混凝土面55cm且不宜露出地面, 便于防护。在压浆管下端的25cm处做一压浆喷头即花管, 并在该处用钻头钻出每排4个, 共4排, 直径为4mm, 间距为4cm的压浆孔, 以此作为压浆喷头;讲压浆孔用图钉封严, 运用相同直径的内胎封住压浆孔, 使其由双向装置变成单向装置。在进行注浆时, 由于压力作用使得图钉弹出、车胎迸裂, 泥浆通过图钉缝隙以及压浆孔渗入碎石层内。另外, 在灌注混凝土时该压浆管装置既能确保混凝土浆的顺利流通又不会堵塞压浆管。
2压浆管的布置。
把两根压浆管绑扎于钢筋笼外侧的对称部位上。在灌注桩成孔之后进行清洁、提钻以及下放钢筋笼, 值得注意的是在下放钢筋笼的过程中应做好压浆管的防护工作, 且不能扭曲钢筋笼, 以防止压浆管丝扣连接处出现松动, 并于喷头部分做好混凝土块的防护措施, 防止摩擦孔壁, 避免由于车胎迸裂而产生的压浆孔堵塞。并根据施工规范中的相关要求进行混凝土的灌注。
3.压浆桩位置的选择。
有研究证明, 碎石层中, 在压力作用下的水泥浆其影响面积更广。为了避免水泥浆也在进行压浆时从附近的薄弱点冒出, 压浆桩施工应在完成灌注混凝土的4天～7天后进行, 且确保压浆桩10m以外的范围内不存在钻孔作业, 且该区域内灌注桩混凝土施工的完成也应该在3天以上。
4.压浆施工的具体顺序。
压浆施工时最宜采取一次性的承台群桩压浆, 首先进行施工外围圈桩位的压浆, 再进行中间桩的施工;采取两根灌注桩循环压浆的压浆方式, 也就是先进行第1根桩A管的压桩, 其压浆量大于在110～120t之间, 占总压浆量的65%, 接着对第2根桩的A管进行压桩, 以此类推再为B管压浆, 以此为水泥浆液在碎石层中的扩散提供足够的时间。
五、结语
综上所述, 采用钻孔灌注桩后压浆法能够使桩端地基的承载力有效提高, 这一新技术不但能加固地基还在一定程度上减少工程成本, 因此该项技术在高层建筑的地基施工中得到广泛应用与推广。后压浆技术的相关标准主要有:注浆压力、压浆量以及水灰比, 在施工过程中应针对不不同的地质条件来确定其参数。
参考文献
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