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樁端后注漿施工技術(shù)在泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁施工質(zhì)量問(wèn)論文
摘 要:本文結(jié)合工程實(shí)例,首先介紹了泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁樁端后壓漿的加固機(jī)理,并從多方面對(duì)樁端后壓漿施工技術(shù)及施工過(guò)程中的問(wèn)題處理措施進(jìn)行了詳細(xì)闡述;對(duì)鉆孔灌注樁樁端后壓漿試樁承載力試驗(yàn)檢測(cè)與注漿效果進(jìn)行了深入分析和總結(jié)。
關(guān)鍵詞:泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁;樁端后注漿;注漿量;單樁豎向承載力;靜載荷試驗(yàn)
1工程概況
湖南某花園小區(qū),包括9棟多層、多棟10～14層小高層、地下室1～2層及其它配套設(shè)施,工程總建筑面積約152226m2,基坑總面積達(dá)13700 m2。采用鉆孔灌注樁,直徑600mm長(zhǎng)26m、750mm長(zhǎng)28～32m樁端持力層選擇。
但泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁施工后經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn),其中φ750mm單樁豎向承載力低于設(shè)計(jì)值4700kN,且有部分沉降和變形。究其原因分析:1) 鉆孔灌注樁由于施工時(shí)使用泥漿作沖洗介質(zhì),在灌注混凝土與二次清孔之間存在一定的時(shí)間間隔,存在孔底沉渣,影響了灌注樁的端承載力,2)在首灌混凝土?xí)r,由于導(dǎo)管長(zhǎng)而細(xì),落差大,首灌混凝土因離析在樁底處產(chǎn)生“虛尖”,使樁端混凝土強(qiáng)度低,也影響了單樁承載力,造成單樁承載力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求,使建筑樁基的沉降量偏大。為了解決泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁固有的工藝缺陷,消除上述樁端缺陷,提高鉆孔樁單樁承載力,經(jīng)反復(fù)研究且通過(guò)試驗(yàn)樁論證后,決定采用樁端后注漿技術(shù)對(duì)單樁承載力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的750mm樁進(jìn)行加固處理,取得了良好的施工效果。
2樁端后壓漿加固機(jī)理分析
樁端后注漿技術(shù)是在鉆孔灌注樁成樁、樁身混凝土達(dá)到預(yù)定強(qiáng)度后,采用高壓注漿泵通過(guò)預(yù)埋注漿管注入水泥漿液或水泥與其它材料的混合漿液,漿液滲透到疏松的樁端虛尖中,結(jié)合形成強(qiáng)度較高的混凝土;隨著注漿量的增加,水泥漿液不斷向由于受泥漿浸泡而松軟的樁端持力層中滲透,在樁端形成“梨形體”,增加了樁端的承壓面積,相當(dāng)于對(duì)鉆孔樁進(jìn)行擴(kuò)底。當(dāng)“梨形體”不斷增大時(shí),滲透能力受到周?chē)旅芡翆拥南拗?使壓力不斷升高,對(duì)樁端土層進(jìn)行擠壓、密實(shí)、充填、固集,將使樁底沉渣、樁端受到擾動(dòng)的持力層得到有效的加固或壓密,使樁土間界面的幾何和力學(xué)條件得以改善,提高了樁端土體的承載力,從而大幅度提高了單樁承載力(詳見(jiàn)圖1)。
3樁端后壓漿施工技術(shù)
施工流程:制作鋼筋籠加工注漿導(dǎo)管→吊放鋼筋籠、安裝固定注漿管→澆注樁體混凝土→清水疏通注漿管
→停止注漿、轉(zhuǎn)入下一根→注漿量和注漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)要求→開(kāi)啟注漿管注漿→配制水泥漿。
3.1注漿參數(shù)的確定
3.1.1水灰比
水灰比一般不宜過(guò)大或過(guò)小,過(guò)大會(huì)造成注漿困難,過(guò)小會(huì)使水泥漿在壓力作用下形成離析。根據(jù)設(shè)計(jì)要求注漿用水泥材料選用32.5級(jí)普通硅酸鹽水泥,同時(shí)要求水泥新鮮、不結(jié)塊。本工程采用純水泥漿,水灰比控制在0.55～0.60,攪拌時(shí)間不少于2min。攪拌好的水泥漿液用孔徑不大于3mm×3mm的濾網(wǎng)進(jìn)行過(guò)濾。
3.1.2注漿量
注漿量是指單樁注漿的水泥用量,它與土層的孔隙率以及樁間距有關(guān),取決于土層的孔隙率。樁底后注漿注漿量(水泥用量)的大小是由樁端、樁側(cè)土類(lèi)別與狀態(tài)、樁徑、樁長(zhǎng)、承載力要求增幅等因素決定的,但注漿量的大小還沒(méi)有成熟的公式可預(yù)先計(jì)算,而是根據(jù)上述諸因素估計(jì)、經(jīng)試驗(yàn)確定(見(jiàn)表1)。經(jīng)與設(shè)計(jì)溝通和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定本工程每根樁水泥用量為1500～2000kg。
3.1.3注漿壓力
一般來(lái)說(shuō)什么時(shí)候結(jié)束一根灌注樁的注漿,應(yīng)該根據(jù)事先設(shè)定的注漿量來(lái)控制,但同時(shí)也要控制注漿的壓力值。在達(dá)不到預(yù)先設(shè)定的注漿量,但達(dá)到一定的壓力時(shí)就要停止注漿,注漿的壓力過(guò)大,一方面造成水泥漿的離析,堵塞管道,另一方面,壓力過(guò)大可能擾動(dòng)土層,也有可能使得樁體上浮。本工程注漿壓力控制在1.5MPa,一般情況下取1-1.2MPa,流速控制在30-40L/min以?xún)?nèi),每根樁必須一次注漿完成。特別是兩根注漿管注漿時(shí)間間隔不得超過(guò)12h。
3.2后注漿施工要點(diǎn)
3.2.1注漿管的制作
在制作鋼筋籠的同時(shí)制作注漿管。注漿管采用33.5mm壁厚3.25mm鋼管制作,接頭采用絲扣連接,連接處螺紋必須用密膠和外止水帶裹,并分別檢查其通水性。注漿管在最下部20cm制作成注漿噴頭(俗稱(chēng)花管),在該部分采用鉆頭均勻鉆出4排(每排4個(gè))、間距3cm、8mm的注漿孔作為注漿噴頭;用圖釘將壓漿孔堵嚴(yán),這樣壓漿噴頭就形成了一個(gè)簡(jiǎn)易的單向裝置:當(dāng)注漿時(shí)壓漿管中壓力將車(chē)胎迸裂、圖釘彈出,水泥漿通過(guò)注漿孔和圖釘?shù)目紫秹喝胪翆又?而混凝土灌注時(shí)該裝置又保證混凝土漿不會(huì)將壓漿管堵塞。
3.2.2注漿管的設(shè)置安裝
1)注漿管預(yù)埋時(shí),應(yīng)按照樁設(shè)計(jì)要求規(guī)定的長(zhǎng)度進(jìn)行注漿管斷料(注漿管長(zhǎng)度=孔深+200mm進(jìn)入土體深度+露出地坪長(zhǎng)度)。注漿管出漿孔孔徑大于7mm,且要求出漿孔總面積不大于注漿管內(nèi)孔的截面積,注漿管底部必須有可靠且有效的密封性及單向閥性能。
2)在施放鋼筋籠時(shí),利用2根33.5mm鋼管用12#鐵絲對(duì)稱(chēng)綁扎在鋼筋籠主筋上,注漿管與主筋必須牢固可靠,并分別檢查其通水性。管與管之間采用套絲連接并涂密封膠,外面螺紋處用止水膠帶包裹,并牢固擰緊密封。注漿管每連接好一段,必須用10#～12#鐵絲,每間隔2～3m與鋼筋籠主筋牢固的綁扎在一起,嚴(yán)防注漿管折斷(嚴(yán)禁電焊固定注漿管時(shí)造成滲水滲漿)。
3)針對(duì)抗壓樁鋼筋籠不施改到孔底,可利用2根與注漿管綁扎的原鋼筋籠主筋延伸至孔底,并每隔2m設(shè)置一個(gè)12mm鋼筋固定筋,以確保注漿管的穩(wěn)定性及垂直度,最下面一節(jié)注漿管底部比鋼筋籠主筋長(zhǎng)50mm。
4)下鋼筋籠必須緩慢下放,嚴(yán)禁強(qiáng)力沖擊。在每節(jié)鋼筋籠下放結(jié)束時(shí),必須在注漿管內(nèi)注入清水檢查管路的密封性能。當(dāng)注漿管內(nèi)注滿(mǎn)清水后,以保持水面穩(wěn)定不下降為達(dá)到要求。如發(fā)現(xiàn)漏水應(yīng)提起鋼筋籠檢查,在排除障礙物后才能下籠。
5)在樁身混凝土澆灌后12～24h內(nèi),必須用清水劈裂疏通注漿管,水量不宜大,貫通后即刻停止灌水。
6)對(duì)露在孔口出地面的注漿管,要加強(qiáng)工序間協(xié)調(diào)保護(hù),防止施工機(jī)械和人為損壞。
3.2.3注漿樁位的選擇
水泥漿在工作壓力作用下影響面積較大。為防止注漿時(shí)水泥漿液從臨近薄弱地點(diǎn)冒出,注漿的樁應(yīng)在混凝土灌注完成3～7d后,并且該樁周?chē)?0m范圍內(nèi)沒(méi)有鉆機(jī)鉆孔作業(yè),該范圍內(nèi)的樁混凝土灌注完成也應(yīng)在3d以上。
3.2.4注漿施工順序
根據(jù)鉆孔樁施工順序跟蹤施工,按照分期分批的原則,對(duì)樁身混凝土澆灌后7～10d的樁的樁號(hào)及完工日期進(jìn)行統(tǒng)計(jì)列表,并報(bào)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)后才能進(jìn)行注漿施工。注漿時(shí)最好采用群樁一次性注漿,注漿先施工周圈樁位再施工中間樁。注漿時(shí)應(yīng)做好施工記錄,記錄的內(nèi)容應(yīng)包括施工時(shí)間、注漿開(kāi)始及結(jié)束時(shí)間、注漿數(shù)量以及出現(xiàn)的異常情況和處理的措施等。 3.2.5注漿設(shè)備選擇
根據(jù)要求,結(jié)合本工程實(shí)際情況,注漿泵選用泵壓不低于7MPa的SGB6-10型高壓注漿泵。地面輸漿軟管采用耐壓值不低于10MPa的雙層絲紡織膠管。
3.2.6注漿控制
注漿時(shí)確保慢速、低壓、低流量,以使水泥漿自然滲入土層,注漿終止采用雙控標(biāo)準(zhǔn),即當(dāng)注漿量達(dá)到設(shè)計(jì)要求或者注漿量達(dá)到設(shè)計(jì)漿量的80%且泵壓值達(dá)到2MPa時(shí)即停止注漿。
4注漿施工中可能出現(xiàn)的問(wèn)題和應(yīng)對(duì)措施
4.1注漿管堵塞
在樁底注漿時(shí),如若發(fā)生壓力達(dá)到10MPa以上仍然打不開(kāi)注漿噴頭等造成一根注漿管發(fā)生堵塞,可將全部的水泥漿量通過(guò)另一根暢通導(dǎo)管一次壓入樁端,補(bǔ)足注漿數(shù)量。對(duì)樁端全部不通的樁,必須采取補(bǔ)注漿措施。
對(duì)注漿開(kāi)始時(shí)即發(fā)生樁頂大量返漿的樁,應(yīng)認(rèn)真檢查并停止注漿,分析是注漿管接頭漏漿還是堵塞,并采取相應(yīng)補(bǔ)救措施,確保其達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
4.2出現(xiàn)冒漿
注漿時(shí)常會(huì)發(fā)生水泥漿沿著樁側(cè)或在其他部位冒漿的現(xiàn)象,若水泥漿液是在其他樁或者地面上冒出,說(shuō)明樁底已經(jīng)飽和,可以停止注漿;若從本樁側(cè)壁冒漿,注漿量也滿(mǎn)足或接近了設(shè)計(jì)要求,可以停止注漿;若從本樁側(cè)壁冒漿且注漿量較少,可將該注漿管用清水或壓力水沖洗干凈,等到第2天原來(lái)壓入的水泥漿液終凝固化、堵塞冒漿的毛細(xì)孔道時(shí)再重新注漿。
4.3補(bǔ)注漿措施
對(duì)注漿管堵塞而無(wú)法繼續(xù)壓入漿液的樁,本工程在施工前制定了補(bǔ)注漿應(yīng)急預(yù)案。補(bǔ)注漿工作應(yīng)在注漿工作結(jié)束后統(tǒng)一進(jìn)行,其具體做法為:用地質(zhì)勘察鉆機(jī)在樁周壁0.2～0.3m處鉆進(jìn)直徑大于90mm的孔。鉆孔深度比樁端深0.4～0.5m,在孔內(nèi)下入帶注漿器的注漿導(dǎo)管,并隨同注漿管一并下入封孔注漿塑料管,通過(guò)封孔注漿塑料管(封孔水泥漿液的水灰比為0.5,并需摻早強(qiáng)劑),待封孔水泥漿液固期達(dá)到3d后,按正常后注漿工藝進(jìn)行壓入漿液,具體控制標(biāo)準(zhǔn)與正常后注漿相同。
5樁端后注漿試樁檢測(cè)與效果分析
本工程750mm的鉆孔灌注樁共950根應(yīng)用了樁端后壓漿技術(shù),750mm單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值為4700kN,經(jīng)確定試樁豎向抗壓極限承載力最大加荷值為8040kN。通過(guò)試樁檢測(cè)提供的試驗(yàn)數(shù)據(jù)以及Q-S曲線(xiàn)、s-lgt曲線(xiàn)分析,24組試樁試驗(yàn)結(jié)果均符合設(shè)計(jì)要求。
試樁時(shí),選取了10#樓試樁進(jìn)行了對(duì)比靜載試驗(yàn),單樁靜載儀器為RS-JYB。
1)加載分級(jí):每級(jí)加載為預(yù)估單樁極限承載力的1/10～1/15,每次加載350Kn,首次加載為700kN。
2)沉降觀測(cè):每級(jí)加載后隔5min,10min,15min各測(cè)讀一次樁頂沉降量,以后每隔15min測(cè)讀一次樁頂沉降量,累計(jì)1h后每30min測(cè)讀一次樁頂沉降量。
3)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn):在每級(jí)荷載作用下,樁頂?shù)某两盗吭诿啃r(shí)內(nèi)小于0.1mm,且連續(xù)出現(xiàn)兩次。試驗(yàn)相關(guān)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2和Q-S曲線(xiàn)對(duì)比見(jiàn)圖2。
可以看出,樁端注漿的Q-S曲線(xiàn)呈緩變形,說(shuō)明樁端注漿后樁的端承力可充分發(fā)揮,變形特性隨之改善,樁的沉降量明顯降低。試驗(yàn)結(jié)果表明,樁端后注漿抗壓樁比普通抗壓樁單樁豎向承載力明顯提高,提高幅度約18%。
6結(jié)語(yǔ)
綜上所述,通過(guò)本工程的樁端后注漿技術(shù)的應(yīng)用,積累了一定的行之有效的工程經(jīng)驗(yàn)。實(shí)踐證明,泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁采用樁端后注漿技術(shù),可以解決泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁固有的工藝缺陷,改善樁基質(zhì)量,減少沉降,能大幅度提高單樁承載力,節(jié)約基礎(chǔ)造價(jià),具有較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)應(yīng)用前景。
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