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钻孔灌注桩后压浆工艺的广泛应用

国内外的试验研究和工程实践表明,对钻孔桩进行后压力灌浆加固能够有效地提高桩的承载力。近年来,钻孔灌注桩后压浆工艺的广泛应用,使得桩身承载力大幅提升,达到以有限的桩长满足较高的承载力的要求。施工难度降低,质量易于控制,成本降低,有着良好的经济效益和发展前景。

  【关键词】 钻孔灌注桩;后压浆法施工要点
 
  本工程分为桩基础工程、基坑支护工程、土石方工程三部分,其中桩基础工程为泥浆护壁钻孔灌注桩,直径分别为Φ1200mm、Φ1000mm、Φ700mm三种,总桩数607根,其中Φ1200mm、Φ1000mm、Φ700mm桩分别为162、74、371根。基础桩采用后注浆方法施工。
 
  1 设计要求
 
  1.1 注浆管采用φ32×3.2mm的钢管,连接时应确保密封及其刚度和稳定性,桩端注浆管与钢筋笼沉放到底,不得悬吊。注浆管下放到位后应进行通水试验。
 
  1.2 注浆阀使用单向注浆阀,注浆阀应能承受1MPa以上的静水压力;注浆阀外部保护层应能抵抗砂石等硬物的刮撞而不受损;注浆阀应具备逆止功能。
 
  1.3 后注浆材料采用42.5级普通硅酸盐水泥,浆液内添加6%~8%微膨胀剂,低水灰比浆液宜掺入减水剂。
 
  1.4 注浆作业应于成桩后4~7天开始,且不迟于30天。
 
  1.5 后注浆作业开始前,宜进行注浆试验,优化并最终确定注浆参数。
 
  1.6 设计要求注浆参数如下表:
 
  2 桩侧(端)压力注浆施工工艺
 
  桩侧压力注浆设计中,采用桩身预埋管注浆法,即在沉放钢筋笼的同时,将固定在钢筋笼外侧的桩侧注浆管一起放入桩孔内,进行桩侧压力注浆。
 
  桩端压力注浆的设计方法及流程与桩侧压力注浆相同。压力注浆桩的施工程序如下:注浆管布设(钢筋笼制作时进行)→到位后注浆管通水试验→清水劈裂(桩混凝土浇筑完12小时内进行)→成桩4~7小时后配置浆液→注浆试验确定注浆参数→桩侧注浆(由上往下)→2小时后桩端注浆。
 
  2.1 注浆头设计制作及注浆管埋设。当桩侧注浆管沿钢筋笼纵向设置时,一般采用桩侧不同深度打好孔的橡皮管,以环绕的形式绑在钢筋笼外侧,其孔眼要临时封闭好,以防止灌注混凝土时水泥浆进入管内而造成堵塞;端部用三通短管连接,接于竖向注浆管底端的短接管上,并用电焊焊在钢筋笼上。注浆管的埋设见图。
 
  2.2 注浆时间及注浆量设计。注浆时间宜在混凝土浇筑后4~7d进行。
 
  合理的注浆量应由桩端、桩侧土层类别、渗透性能、桩径、桩长、承载力增幅要求、沉渣量、施工工艺、上部结构的荷载特点和设计要求等诸因素确定。
 
  桩侧注浆的注浆压力一般较低,它是从桩底到桩顶不同深度处注浆的,各段的注浆量也不一样,主要与桩侧土的类型和渗透性有关,常要间歇注浆,一般单桩桩侧总注入水泥量为1000kg(若单桩有2个不同深度注浆则每个深度为500kg,具体要视地层情况而定)。要求注浆时也要实时记录注浆量一注浆压力与注浆时间的关系曲线。注浆后的侧阻力一般可以提高20%~40%,甚至更高(与桩侧土性有关)。
 
  2.3 浆液水灰比设计。按设计要求进行配浆。
 
  2.4 桩侧压力注浆顺序。桩身有若干桩侧注浆段时,实施桩侧压力注浆的顺序,国内施工单位有两种不同做法:自上而下和自下而上。当桩身有若干桩侧注浆段时,实施桩侧压力注浆的顺序,一般宜采用自上而下注浆,以防止下部浆液沿桩土界面上窜,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。
 
  2.5 冒浆与间歇注浆。钻孔桩桩侧有泥皮,一般桩侧注浆压力一高就容易冒浆,所以要实行间歇注浆。
 
  2.6 终止注浆条件。桩侧注浆终止注浆条件,在实际操作中可按下列3条之一:①终止注浆条件主要以单桩注入水泥量达到设计要求为主控因素。②由于桩侧注浆是在不同深度注浆,如果某一深度注浆量比较小且压力高,则加大对其他深度的注浆量(特别是深),以达到设计注浆量为止。③如果桩顶冒浆,那么先停注一段时间以便让桩侧水泥浆凝固后再注。同时采用多次间歇注浆以达到设计注浆量。
 
  2.7 桩侧压力注浆桩施工特点。与桩端压力注浆施工相同,桩侧注浆时要控制好注浆压力、注浆量及注浆速度,这是桩侧压力注浆施工优劣或成败的关键。细节决定成败,注浆方案设计及注浆管的埋设和注浆流程等都影响注浆的成败。影响桩侧压力注浆效果的因素较多,除了类似于影响桩端压力注浆效果的诸因素外,尚有桩侧压力注浆管设置层位这一因素。
 
  2.8 桩侧注浆劳动力组织。为了保证桩侧后注浆的施工质量,注浆应由专业的注浆单位进行。灌注桩后注浆包括注浆管埋设及现场注浆两部分。一般注浆管埋设需要4~5名人员,包括施工技术指导员、记录员和施工操作员。施工前应对有关人员进行技术培训和安全教育。施工注浆管埋设时要保证注浆管畅通不漏浆。灌注桩后注浆时施工班组应配备5~6名人员,包括施工技术指导员、记录员和施工操作员。注浆时应有计量设备对水泥计量,配置不同浓度的水泥浆进行高压注浆,施工前同样应进行技术培训和安全教育,并在施工区设立警示牌以防高压浆液伤害非注浆施工人员。
 
  3 施工注意事项及要求
 
  3.1 桩端注浆管阀通长、对称固定在钢筋笼两侧,注浆阀设置在注浆管底;桩侧注浆管阀对称固定在钢筋笼两侧,桩端以上9m、18m处各布设一个桩侧弹性注浆阀。注浆管应采用细铁丝绑扎牢固,施工过程中注意保护不被损坏。
 
  3.2 注浆管通水试验在桩身混凝土浇筑完成12小时后进行,须用清水劈裂,水速不宜过大,贯通后即停止灌水。注浆管顶端采用碎布填堵,以防注浆管堵塞。
 
  3.3 注浆顺序为:先桩侧后桩端,桩侧注浆应先上后下;桩侧桩端注浆间隔时间不少于2小时;桩端注浆应对各注浆管实施等量注浆。
 
  3.4 注浆压力应根据注浆试验确定(1.2~4MPa),注浆试验时注浆压力控制标准:对于软土取低值,对于密实粘性土取高值。
 
  3.5 单桩注浆量确定:Gc=αpd+αsnd,αp、αs分别为桩端、桩侧注浆量经验系数αp=1.5~1.8,αs=0.5~0.7,对于卵、砾、中粗砂取高值;n为桩侧注浆断面数;d为基桩设计直径(m);Gc为注浆量,以水泥质量计(t)。对于独立基础、桩距大于6d群桩和初始注浆的数根基桩的注浆量应按上述估算乘以1.2的系数。
 
  3.6 终止注浆条件:注浆量及注浆压力均达到设计要求;或注浆总量达到设计值的75%,且注浆压力超过设计值。
 
  3.7 注浆时应低压慢速逐步加压,注浆量不宜大于75L/min。
 
  3.8 当注浆压力长时间低于正常值或地面出现冒浆或周围桩孔串浆,应该为间歇注浆,间歇时间宜为30~60min,或调低浆液水灰比。
 
  4 后压浆影响
 
  后压浆技术的应用有效的消除了桩端沉渣和桩侧泥皮的影响,使得土体凝固,增加强度,改善了桩的传递性能,使桩侧摩擦力增加,桩侧极限摩擦力提高50%以上。具体效果详见
 
  参考文献
 
  1 郭皓.钻孔灌注桩后压浆法在工程中的应用.武汉理工大学《建材世界》,2011.04
  2 邱砚秀.钻孔灌注桩桩端后压浆施工技术.中铁工程设计咨询集团《铁道标准设计》,1999.12

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