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【摘 要】 钻孔灌注桩后压浆技术在桥梁工程中属隐蔽工程项目,质量检测方法基本上都是在一定的假设模型的基础上进行的。参数测定和检验主要依靠专业人员的经验来分析和判读实测结果,技术人员的实践经验的不同导致结论不同。保证钻孔灌注桩后压浆的施工质量,最主要的环节在于工程质量过程监督管理。对桩基各个施工环节要充分重视并精心施工,才能保证桥梁施工的质量。
【关键词】 后压浆技术;桥梁桩施工;具体应用
前言:
后压浆技术应进一步优化压浆管路,使压浆管路可靠、高效,可多次循环压浆,并建立起一套有效的桩底后压浆施工工艺和检验标准,以预防和减少质量及操作事故的发生,保证压浆质量,本文主要探讨后浆技术在桥梁桩施工中的具体应用,以供同行参考。
1、工程概况
某大桥桥墩和桥台均采用钻孔灌注桩设计,为了提高基桩承载力$控制基桩差异沉降和整体沉降,采用后压浆钻孔灌注桩基础,灌注桩一共有48根,桩长40m,桩径Φ1200mm,采用C40商品砼进行灌注砼,钢筋保护层厚度为50mm;本工程采用后压浆技术对桩底进行处理,采用粉砂层作为后压浆桩持力层,后压浆桩单桩极限承载力标准值为4600KN,设计预估主桥沉降量约50mm。
2、后压浆作用机理
传统钻孔灌注桩的成孔工艺存在缺陷,容易出现各种隐患,如桩底沉渣和桩周泥膜等,桩底沉渣严重影响桩端混凝土强度及灌注桩桩端承载力,桩周泥膜会阻碍桩身混凝土与桩周土间粘聚力的发挥,当桩身混凝土固结后,桩身混凝土会收缩变小,这样在桩身混凝土与孔壁间就会出现小空隙,小空隙的存在会降低单桩承载力,为了提高单桩承载力,可以采用后压浆技术对钻孔灌注桩进行处理,当灌注桩混凝土达到一定强度,通常是5-7天后,通过预埋在桩底或桩侧的注浆管路,利用高压注浆泵将浆液(以水泥为主剂)压入在桩底或桩侧,浆液慢慢填充到疏松桩端"虚尖#及沉渣中并与灌注桩混凝土相结合,从而形成强度高的混凝土,此外,对桩侧进行压浆还可以破坏泥皮,将桩侧混凝土与周围土体间隙完全填满,大大提高混凝土的粘結力,有效加固了桩底沉渣和桩周泥膜,且随着注浆量的增加,压入的浆液浆液不断对桩端土层进行挤压、密实、填充及固结,从而改变桩间土的孔隙度和饱满度,密实周围土体,有效消除了传统灌注桩施工工艺固有缺陷,提高单桩承载力,减少沉降量,提高桩身质量。
3、后浆施工工艺
3.1后浆技术施工要点
(1)压浆管制作:注浆管采用Φ30mm-Φ50mm钢管,按梅花形设置出浆水孔,共布置4列,开孔孔径Φ8mm,高度40-50cm,沿轴向间距10-15cm布置;为了防止桩身混凝土水泥浆液堵塞压浆管,需要清除干净管内铁屑,然后用两层橡胶皮密封外侧;此外,在距底端30mm左右处钻若干用来安放图钉(单向阀作用)小孔的小孔,并用绝缘胶布加胶带将这些小孔包裹,防止渗漏。
(2)埋设压浆管:压浆导管与钢筋笼均采用12㎝铅丝十字绑扎固定,其中,在螺旋箍筋外侧绑扎桩侧压浆导管,绑扎点间距1.5m,在加劲箍内侧绑扎桩端压浆管,桩端压浆管与钢筋笼主筋靠紧绑扎固定,在每道加劲箍处都要设置绑扎点,压浆管随同钢筋笼一起埋入钻孔中,进入桩端土层压浆管管阀长度应大于200mm,这样可以有效防止压浆管在安装过程中发生扭曲。
(3)开塞注浆管:过早注浆会破坏桩体本身,过晚注浆不容易打开注浆通道,注浆时间通常在混凝土初凝(7-15天左右);为了疏通注浆通道,成桩后至灌浆前,应进行开塞(开塞压力要小于8MPa),按2-3级压力逐级进行压水试验,压水量保持0.6m3左右。
(4)配制水泥浆:水泥采用低碱性水泥,水灰比为0.50-0.70,在水泥浆液配制过程中,首先往搅拌机内加足水量,然后边搅拌边加入低碱性水泥,搅拌时间不少于3min,配制过程中,谨防水泥结石$水泥袋等杂物调入浆液中。
(5)压浆速度:压浆作业时,速度控制在30-50L/min,并根据设计压浆量动态调整速度。
(6)终止后压浆:注浆压力达到终压时需要终止后压浆,终压条件包括;a.压浆总量+设计值70%且地面或桩顶出现明显上抬;b.压浆总量+设计值70%且后压浆压力达到设计压力150%并维持在5分钟以上,如桩的压浆的压入量及压力无法达到终止条件,可由邻近桩的压浆进行补灌;若水泥浆从桩顶溢出,则该桩附近区域的地层已饱和,该桩可停止压浆;压浆总量和后压浆压力均达到设计要求。
3.2压浆施工中出现的问题及解决措施
3.2.1底部管阀防水胶布和密封橡皮破损
管阀加工时,要严格保护防水胶布和密封橡皮,在钢筋笼吊放过程中,严禁扭笼、墩笼、撞笼,主要要缓慢竖直下放钢筋笼,在钢筋笼接近桩底时,严谨扭动钢筋笼,在进入土层时必须严防管阀受到损坏;如在浇筑混凝土过程发现管阀破损,应在混凝土浇筑完毕24h后,用清水冲洗管阀,后注浆时,应先施工该注浆孔,后再施工其它孔。
3.2.2孔口冒浆或串浆
注浆过程中,应注意对压力进行监测,当压力上升较快而注浆量很低时,应逐步降低压力并提高注浆压力,一旦发现冒浆或串浆,应立即降低水灰比,改为间歇灌浆。
3.2.3注浆中断
一旦发生注浆中断,应立即查明注浆中断原因,并采取排除故障的有效措施,故障排除后要尽快恢复注浆,先从注稀浆开始恢复注浆,逐级增加浆液浓度,若注浆压力大幅度上升,进浆量明显减少,短时间内即注浆结束,很可能是杂物堵塞被注介质内的裂隙,此时,应立即重新扫孔和冲洗,扫孔及冲洗后再进行注浆,若注浆效果仍无改善,则先间歇一段时间,再在在附近钻孔补注,若恢复注浆后,当进浆量已接近中断前的进浆量,则可尽快恢复到中断前的注浆稠度。
3.2.4桩体上抬和地面隆起
在进行桩端后注浆时,应时刻观测地面和桩顶是否发生隆起,若发现地面有隆起或桩体有明显上抬,则应立即降低注浆压力继续灌注,同时查明导致地面隆起和桩体上抬的原因,采取相应措施解决桩体上抬和地面隆起。
3.2.5注浆达不到结束标准
当注浆达不到结束标准时,可以采取以下措施解决问题:a.通过采用加大水灰比来提高浆液的浓度,同时加入速凝剂(如水玻璃等),此外,要严格控制浆液的凝胶时间;b.采用间歇注浆的方式,间歇时间长短和注浆材料用量需要根据地质条件和注浆目的来决定,间歇注浆可以促使浆液在静止状态下沉积;c.采取措施促使浆液中的颗粒尽快沉积,比如:尽量减小浆液在裂隙中的流动速度,降低注浆压力,限制浆液流量;d.对于地下水丰富的区域,宜采用反复间歇注浆办法,对于填充注浆,可采用专门的注浆设备进行注浆,并在浆液中加入砂等粗粒料。
4、注浆效果检测
由于桩端后注浆是一种地下隐蔽工程,注浆效果的检测难度较大,除了在注浆过程中严格遵守注浆规程外,对其注浆效果测采用桩身完整性检测和单桩静载试验检测,桩身完整性检测10根,静载试验检测4根,从检测结果看,孔灌注没有出现断桩现象,在达到设计承载力时对应的桩身沉降量最大不超过10mm,远远小于设计图纸中的预估沉降量50mm,单桩承载力均能满足设计要求,这充分说明后压浆充分发挥了其优点,提高桩端桩侧阻力、提高桩的承载力和减少沉降,解决了普通灌注桩难以解决的问题,具有广泛的应用前景。
5、结束语
保证钻孔灌注桩后压浆的施工质量,最主要的环节在于工程质量过程监督管理。对桩基各个施工环节要充分重视并精心施工,才能保证桥梁施工的质量。
【关键词】 后压浆技术;桥梁桩施工;具体应用
前言:
后压浆技术应进一步优化压浆管路,使压浆管路可靠、高效,可多次循环压浆,并建立起一套有效的桩底后压浆施工工艺和检验标准,以预防和减少质量及操作事故的发生,保证压浆质量,本文主要探讨后浆技术在桥梁桩施工中的具体应用,以供同行参考。
1、工程概况
某大桥桥墩和桥台均采用钻孔灌注桩设计,为了提高基桩承载力$控制基桩差异沉降和整体沉降,采用后压浆钻孔灌注桩基础,灌注桩一共有48根,桩长40m,桩径Φ1200mm,采用C40商品砼进行灌注砼,钢筋保护层厚度为50mm;本工程采用后压浆技术对桩底进行处理,采用粉砂层作为后压浆桩持力层,后压浆桩单桩极限承载力标准值为4600KN,设计预估主桥沉降量约50mm。
2、后压浆作用机理
传统钻孔灌注桩的成孔工艺存在缺陷,容易出现各种隐患,如桩底沉渣和桩周泥膜等,桩底沉渣严重影响桩端混凝土强度及灌注桩桩端承载力,桩周泥膜会阻碍桩身混凝土与桩周土间粘聚力的发挥,当桩身混凝土固结后,桩身混凝土会收缩变小,这样在桩身混凝土与孔壁间就会出现小空隙,小空隙的存在会降低单桩承载力,为了提高单桩承载力,可以采用后压浆技术对钻孔灌注桩进行处理,当灌注桩混凝土达到一定强度,通常是5-7天后,通过预埋在桩底或桩侧的注浆管路,利用高压注浆泵将浆液(以水泥为主剂)压入在桩底或桩侧,浆液慢慢填充到疏松桩端"虚尖#及沉渣中并与灌注桩混凝土相结合,从而形成强度高的混凝土,此外,对桩侧进行压浆还可以破坏泥皮,将桩侧混凝土与周围土体间隙完全填满,大大提高混凝土的粘結力,有效加固了桩底沉渣和桩周泥膜,且随着注浆量的增加,压入的浆液浆液不断对桩端土层进行挤压、密实、填充及固结,从而改变桩间土的孔隙度和饱满度,密实周围土体,有效消除了传统灌注桩施工工艺固有缺陷,提高单桩承载力,减少沉降量,提高桩身质量。
3、后浆施工工艺
3.1后浆技术施工要点
(1)压浆管制作:注浆管采用Φ30mm-Φ50mm钢管,按梅花形设置出浆水孔,共布置4列,开孔孔径Φ8mm,高度40-50cm,沿轴向间距10-15cm布置;为了防止桩身混凝土水泥浆液堵塞压浆管,需要清除干净管内铁屑,然后用两层橡胶皮密封外侧;此外,在距底端30mm左右处钻若干用来安放图钉(单向阀作用)小孔的小孔,并用绝缘胶布加胶带将这些小孔包裹,防止渗漏。
(2)埋设压浆管:压浆导管与钢筋笼均采用12㎝铅丝十字绑扎固定,其中,在螺旋箍筋外侧绑扎桩侧压浆导管,绑扎点间距1.5m,在加劲箍内侧绑扎桩端压浆管,桩端压浆管与钢筋笼主筋靠紧绑扎固定,在每道加劲箍处都要设置绑扎点,压浆管随同钢筋笼一起埋入钻孔中,进入桩端土层压浆管管阀长度应大于200mm,这样可以有效防止压浆管在安装过程中发生扭曲。
(3)开塞注浆管:过早注浆会破坏桩体本身,过晚注浆不容易打开注浆通道,注浆时间通常在混凝土初凝(7-15天左右);为了疏通注浆通道,成桩后至灌浆前,应进行开塞(开塞压力要小于8MPa),按2-3级压力逐级进行压水试验,压水量保持0.6m3左右。
(4)配制水泥浆:水泥采用低碱性水泥,水灰比为0.50-0.70,在水泥浆液配制过程中,首先往搅拌机内加足水量,然后边搅拌边加入低碱性水泥,搅拌时间不少于3min,配制过程中,谨防水泥结石$水泥袋等杂物调入浆液中。
(5)压浆速度:压浆作业时,速度控制在30-50L/min,并根据设计压浆量动态调整速度。
(6)终止后压浆:注浆压力达到终压时需要终止后压浆,终压条件包括;a.压浆总量+设计值70%且地面或桩顶出现明显上抬;b.压浆总量+设计值70%且后压浆压力达到设计压力150%并维持在5分钟以上,如桩的压浆的压入量及压力无法达到终止条件,可由邻近桩的压浆进行补灌;若水泥浆从桩顶溢出,则该桩附近区域的地层已饱和,该桩可停止压浆;压浆总量和后压浆压力均达到设计要求。
3.2压浆施工中出现的问题及解决措施
3.2.1底部管阀防水胶布和密封橡皮破损
管阀加工时,要严格保护防水胶布和密封橡皮,在钢筋笼吊放过程中,严禁扭笼、墩笼、撞笼,主要要缓慢竖直下放钢筋笼,在钢筋笼接近桩底时,严谨扭动钢筋笼,在进入土层时必须严防管阀受到损坏;如在浇筑混凝土过程发现管阀破损,应在混凝土浇筑完毕24h后,用清水冲洗管阀,后注浆时,应先施工该注浆孔,后再施工其它孔。
3.2.2孔口冒浆或串浆
注浆过程中,应注意对压力进行监测,当压力上升较快而注浆量很低时,应逐步降低压力并提高注浆压力,一旦发现冒浆或串浆,应立即降低水灰比,改为间歇灌浆。
3.2.3注浆中断
一旦发生注浆中断,应立即查明注浆中断原因,并采取排除故障的有效措施,故障排除后要尽快恢复注浆,先从注稀浆开始恢复注浆,逐级增加浆液浓度,若注浆压力大幅度上升,进浆量明显减少,短时间内即注浆结束,很可能是杂物堵塞被注介质内的裂隙,此时,应立即重新扫孔和冲洗,扫孔及冲洗后再进行注浆,若注浆效果仍无改善,则先间歇一段时间,再在在附近钻孔补注,若恢复注浆后,当进浆量已接近中断前的进浆量,则可尽快恢复到中断前的注浆稠度。
3.2.4桩体上抬和地面隆起
在进行桩端后注浆时,应时刻观测地面和桩顶是否发生隆起,若发现地面有隆起或桩体有明显上抬,则应立即降低注浆压力继续灌注,同时查明导致地面隆起和桩体上抬的原因,采取相应措施解决桩体上抬和地面隆起。
3.2.5注浆达不到结束标准
当注浆达不到结束标准时,可以采取以下措施解决问题:a.通过采用加大水灰比来提高浆液的浓度,同时加入速凝剂(如水玻璃等),此外,要严格控制浆液的凝胶时间;b.采用间歇注浆的方式,间歇时间长短和注浆材料用量需要根据地质条件和注浆目的来决定,间歇注浆可以促使浆液在静止状态下沉积;c.采取措施促使浆液中的颗粒尽快沉积,比如:尽量减小浆液在裂隙中的流动速度,降低注浆压力,限制浆液流量;d.对于地下水丰富的区域,宜采用反复间歇注浆办法,对于填充注浆,可采用专门的注浆设备进行注浆,并在浆液中加入砂等粗粒料。
4、注浆效果检测
由于桩端后注浆是一种地下隐蔽工程,注浆效果的检测难度较大,除了在注浆过程中严格遵守注浆规程外,对其注浆效果测采用桩身完整性检测和单桩静载试验检测,桩身完整性检测10根,静载试验检测4根,从检测结果看,孔灌注没有出现断桩现象,在达到设计承载力时对应的桩身沉降量最大不超过10mm,远远小于设计图纸中的预估沉降量50mm,单桩承载力均能满足设计要求,这充分说明后压浆充分发挥了其优点,提高桩端桩侧阻力、提高桩的承载力和减少沉降,解决了普通灌注桩难以解决的问题,具有广泛的应用前景。
5、结束语
保证钻孔灌注桩后压浆的施工质量,最主要的环节在于工程质量过程监督管理。对桩基各个施工环节要充分重视并精心施工,才能保证桥梁施工的质量。