略论钻孔灌注桩后注浆技术在建筑工程施工中的应用

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xqm009
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  摘要:众所周知,钻孔灌注桩是桩基础最主要的形式,在工程施工中具有举足轻重的地位,本文笔者结合多年的工程施工经验,对钻孔灌注桩后注浆技术施工進行了探讨,仅供参考。
  关键词:钻孔灌注桩;注浆;持力层;后压浆
  工程概况:
  无锡华邸国际大厦工程用地位于无锡市梁清路北面,东邻孙蒋路,西北两面均为原有建筑。地块座北朝南,东邻建工大厦,西面为江南大酒店。地处政府规划中的商业办公区。
  该工程为高层写字楼,主楼地上层数为二十八层,地下二层,总建筑面积42028㎡。其中地下二层为车库,设备用房及平战结合的人防工程,地下一层为生态车库非机动车库及设备用房,地下室建筑面积为10740㎡。地上一~三层为商业,商业面积为8806㎡,四~二十八层为办公,办公面积为22482㎡。
  该工程采用钢筋混凝土框架剪力墙体系,转换层以上为剪力墙结构,以下为框架剪力墙结构。该工程基础采用钻孔灌注桩施工,检测均按《筑桩基技术规范》JGJ 94-94 执行。
  桩基设计依据:无锡市水文工程地质勘察院《岩土工程勘察报告》勘察编号:(GK005001)。根据岩土工程勘察报告, 主楼下采用桩径为800mm,桩长为36m,桩端持力层为8-3粉质粘土, 总桩数为229。裙房部分采用桩径为600mm,桩长为10m,桩端持力层为5-2粉质粘土,总桩数为463。 根据试桩报告单桩抗压极限承载力为:∅800桩为6600KN;∅600桩为1700KN。抗拔桩桩径为600mm,桩长为10m,单桩抗拔极限承载力为:800KN。
  一、钻孔灌注桩后注浆技术的施工工艺
  
  
  
  1·2施工工艺
  安装注浆管:将两根注浆管分段固定在钢筋笼上,一般用扎丝綑绑,分放于笼内两侧。注浆管底端须超出钢筋笼200 mm~300 mm,超出部分底部封闭、侧壁按梅花形钻上小孔(孔径7 mm~8 mm),花管外部再包上胶布并用硬包装带包扎一层。下注浆管:在孔口焊接钢筋笼和注浆管,下放时要仔细检查注浆管的焊接质量,严禁出现砂眼、气孔,再用吊筋把注浆管固定在孔口。灌注混凝土成桩,注浆前的养护期不少于7天。
  安装孔口装置和注浆管线:注浆管上部安装屏浆阀和进浆管线。洗孔与开塞:在成桩后24 h~48 h内开动高压清水泵进行清水压管,使注浆管底部阀门打开,打通注浆通道。注浆:灌注混凝土成桩养护7天后,桩身混凝土达到一定强度后方开始注浆,过早注浆会破坏桩身材料。按设计的浆液配比拌制水泥浆,过筛倒入集料斗中。开启注浆泵,按设计的水灰比和浆液量将水泥浆注入桩底。浆液浓度一般先稀后浓,可根据注浆的压力变化而适时调整。清洗:开启回浆阀卸压,然后卸开管线,清洗机具和管线。
  1·3压浆参数的确定
  1、浆液配合比
  压浆浆液可用32·5级普通硅酸盐水泥配制,水灰比控制在0·5~0·7之间,具体配比可根据土体渗透性及地下水情况等进行调整。浆液以稠浆、可灌性好为宜。对于在钻探成孔中大量漏泥浆的桩,在其注浆浆液中适当加入活性粉煤灰,以控制浆液的渗透范围,确保浆液的有效利用。另外,可同时掺加适量的外加剂以发挥浆液的性能,提高注浆效率。
  2、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。注浆压力过大易产生冒浆和跑浆。压力过小浆液在岩土体内又不易实现劈裂、挤压和渗透。注浆压力与桩长、桩端土层的性质等因素有关。在注浆压力超过地层的压重和强度时,将可能导致地基及其上部的破坏或上抬现象。因此,注浆压力一般都以不使地层结构破坏或仅发生局部和少量的破坏作为确定允许注浆压力的基本原则。
  3、注浆持续时间
  压浆时间太短,压浆效果不明显;注浆时间太长,注浆效果不高。根据经验,综合考虑各方面的因素,每根桩的压浆持续时间一般不宜大于2h。随着注浆压力的变化,浆液浓度也需适时调节(压力增大,浆液浓度相应增大)。稀浆便于输送、渗透能力强;中等浓度浆液起填充、压实、挤密作用;浓浆对已注入的浆液有脱水作用。所用浆液浓度一般先用稀浆,再用中等浓度浆,最后用浓浆,条件许可时应尽量用浓浆。
  二、提高压浆效果的措施
  1、压浆管压浆工艺的改进
  (1)在埋设压浆管之前,一定要认真了解清楚工程地基地层的情况,准确计算出压浆管的长度。压浆管过长,则会给埋设带来一定的困难,而且很有可能影响压浆效果;压浆管过短,将会使压浆失去意义。
  (2)在进行水下混凝土浇注时,当导管中的球(塞)剪掉后,混凝土会迅速下落,冲击孔底,然后立即上浮。这就有可能引起钢筋笼的上浮,从面引起压浆管的上浮。如果不及时进行处理,将会直接影响压浆效果。因此上浮情况发生,则就及时处理。
  (3)当压浆管埋设好之后,要立即向管内注满清水并把上端密封,以减少管内外压力差,防止压浆管的变形和异物的进入,堵塞管路,影响压浆效果。
  (4)在正式压浆之前,最好先试压清水,待压浆管畅通之后再压注水泥浆液。第一次压浆结束后,压浆只能影响一定的范围。为了充分发挥压浆作用,可进行第二次或多次压浆,以取得最好的效果,第二次压浆量一般为第一次的1/3~1/4,水灰比可适当提高。
  2、压浆过程中提高压浆效果的方法
  (1)多次压浆法
  多次压浆法,就是利用埋设在灌注桩桩内的压浆花管对桩侧(桩端)多次压浆直到达到桩侧(桩端)设计压浆量。在一定的压力作用下,浆液在桩周土体内向桩周围不完全均等地扩散。一般说来浆液会沿着压力小的方向(如桩周泥皮)渗透。由于土的上覆压力较小,一旦浆液渗透到桩顶,马上停止压浆,如此反复,直至满足设计的压浆量。这种压浆方法,必须先向桩侧压浆,待达到一定强度后再桩底压浆。
  (2)压力腔法
  压力腔法,就是把浆液通过预埋在桩内的压浆管灌入桩底压力腔内的一种方法。它克服了因土的上覆压力小而桩顶冒浆的缺陷。压力腔为圆形,其直径是设计桩径的两倍,用优质高弹性橡胶制成,事先随钢筋埋在桩底与压浆管相连结。随着压浆压力和压浆量的增大,桩底橡胶袋不断膨胀,将桩底沉渣及周围土体不断挤密,同时在桩底形成一个扩大头,进而大大提高桩底端承载力。这种压浆措施尤其适用于桩长较短、桩底沉渣较厚、桩端持力层均匀的钻孔灌注桩。
  3、关于压浆压力及闭浆工作
  压浆压力的选定是一个优化设计问题。为取得最佳的压浆效果,灌浆压力的选定需要考虑如下的因素:地基条件,主要是土的孔隙尺寸大小和压浆部位的情况等;随时间而变化的浆液粘度;施工技术要求,如压浆目的与阶段、压浆段的高程等;桩基与上层建筑物的承受力,如防止地面冒浆、桩或承台过度上抬等;借助于压浆压力的适当增高,以保持进浆量不变。压浆控制压力与其它的灌浆技术参数密切有关,它们互相影响,互相制约,确定其合理数值时要综合虑。
  4、关于压浆顺序
  压浆顺序可采用先周边桩后中间桩的顺序。中间成片的桩压浆时可采用呈梅花状间隔压浆的顺序。这种压浆方法,可使桩底有效压浆量比较均匀,并在工程范围内形成一个整体,不但能降低桩的沉降量,同时也能进一步均匀的改善持力层的工程地质特性,使沉降保持均匀。
  5、关于串桩问题
  正在进行压注水泥浆的桩,在压浆过程中,水泥浆液从其它的桩上喷冒出来的现象,称为串桩。出现串桩的原因,可能是由于注入的水泥浆的压力过大,或孔底土层有洞,经过钻孔被扰动、桩距较小、孔底虚土又较厚,同时又是砂或砂卵石容易塌方的土层等等,出现彼此串桩(实际指彼此串浆)的现象是不难想象的。处理串桩的方法:一旦发现串桩,应立即停止压注水泥浆,把被串桩的冒浆导管堵死后,方能继续压注水泥浆。接着就对被串桩进行施工,否则时间稍长串桩的注浆管因有水泥浆在其内可能会发生初凝而被堵。目前对串桩现象有两种认识:一种认为串桩现象对压力压浆的施工质量是较好的证明。但另一咱咱认为可能会产生群桩效应现时影响桩的承载力及变形。
  6、关于死桩问题
  刚开始压力注浆,压浆管不吃浆,溢浆管自然也不冒浆,但桩顶压力猛然升高,这一异常现象叫死桩。死桩的一般处理方法:立即停止注浆,用桩径6 mm钢筋插进导管被堵部位,锤击钢筋顶端,把被堵物打碎畅通后,继续施工。出现死桩现象的原因:
  (1)施工人员在施工过程中不注意保护压浆管或溢浆管,使管与接头或管内有被堵物。
  (2)压浆施工有时间间隔问题,水泥浆有可能串到未施工桩注浆管的下口或中间,由于水泥浆凝固而堵死,造成似串桩或半串桩状态。死桩现象应该避免或杜绝。
  7、关于控制指标与承载力的关系
  压力压浆工艺的控制指标,包括压浆量、桩头压力和桩的上抬位移量三项内容。
  (1)压浆量是其中的主要指标,它与孔底虚土和桩头压力均成正比例关系。单桩承载力和压浆量的关系,认识各异。
  (2)桩头压力。桩头压力是指在压浆过程中,水泥浆流经桩头时的压力。这项指标不能千篇一律硬性规定。桩头压力应该根据桩基工程持力层的土质情况灵活掌握,如粉细砂、中细砂的持力层和砂卵石的持力层的压浆压力就相差0·5MPa~0·8MPa。稳压时间是保证压浆量的关键。也就是说只有保证稳压时间,才能满足设计要求的压浆量。
  (3)桩的上抬位移量。从理论上讲,桩的上抬位移量应和桩头压力成正比。即压力值越大,上抬位移量也越大。但实际情况和理论有明显的区别,即压力值越大,上抬位移量不一定也越大,呈无规律状态。这可能是每根桩的桩侧摩阻力值和桩载承力值之和各不相等而出现的现象。这项指标为次要控制指标。
  四、施工注意事项
  1、安装注浆管前应清除管内杂物,以防堵塞,并做好注浆头和注浆管的密封;端部花管、压浆管连接完好,每节或每段均应用具有一定压力的自来水灌水检验其是否密封,如存在滲水应及时返工整改;同时,压浆管安装时还必须保证花管端部与钢筋笼(全笼)底端齐平。
  2、为了保证水泥浆质量,必须采取计量投料,以保证浆液水灰比的准确性;严禁使用过期或受潮的水泥。注浆必须连续进行,如果因故中断应立即处理,尽快恢复注浆,以保证注浆质量。注浆时要做好注浆压力、注浆量、注浆时间及其它异常情况的记录工作,发现问题及时分析处理。
  3、随着注浆压力的变化,浆液浓度也需适时调节。稀浆便于输送、渗透能力强;中等浓度浆液起填充、压实、挤密作用;浓浆对已注入的浆液有脱水作用。所用浆液浓度一般先用稀浆,再用中等浓度浆,最后用浓浆,条件许可时应尽量用浓浆。
  4、注浆时应控制好注浆量和注浆压力,并综合考虑二者的关系,以确定结束注浆的依据。一般应同时满足两个条件:①压浆压力达到要求的终压,并保持终压5分钟~10分钟,终压力为初压力的2倍~3倍;②终压稳定条件下达到大于设计要求的浆液注入量。
  5、注浆结束应认真做好屏浆工作,压浆管封堵后可防止在压浆结束、突然卸荷后地下水对桩底压浆来回激荡,造成水泥局部稀释,进而降低压浆混凝土结石强度,同时压浆客中的浆液与通道中地下层压水共同作用造成的一定压力,更有利于提高结石强度。
  6、压浆顺序一般采用先周边桩后中间桩的顺序。中间成片的桩压浆时可采用呈梅花状间隔压浆的顺序。这种压浆方法,可使桩底有效压浆量比较均匀,并在工程范围内形成一个整体,不但能降低桩的沉降量,同时也能进一步均匀地改善持力层的工程地质特性,使沉降保持均匀。
  7、正在进行压浆的桩,如果水泥浆从其它的桩上冒出应停止注浆,把冒浆的桩上注浆管堵死后方可继续注浆,接着对该桩进行压浆施工否则时间稍长可能会因水泥浆初凝而无法注浆。如果浆液从桩侧冒出因等浆液初凝后再继续注浆,期间因用清水疏通注浆管。压浆时要待桩身具有一定的强度或成桩一定的时间之后才可注浆,否则会破坏桩身材料。
  五、结束语
  钻孔灌注桩采用后压浆技术,可改变桩底虚土的结构,根本性解决普通灌注桩桩底沉渣虚土这一技术难题,对保证桩基工程质量有重要意义,且施工设备简单、适应性强,能大幅提高桩基承载力,有利于持力层的灵活选择可缩短桩长或减少桩数,降低施工难度,加快施工进度,技术经济效益十分显著。
  
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