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阅读 5343 次 钻孔灌注桩后压浆施工技术

摘要:钻孔灌注桩施工时,在钢筋笼上预先埋设桩侧、桩端后压浆的输浆钢管及设置在管端的桩侧、桩端压浆阀;钻孔灌注桩钻成孔后,放置设有后压浆输浆管、压浆阀的钢筋笼入孔就位,灌注砼成桩。...

钻孔灌注桩后压浆施工技术

 王鹏1     张珩2

1.陕西建工集团第六建筑工程有限公司712000咸阳;

2.西安理工大学710048

一、钻孔灌注后压浆桩施工技术介绍

    (一)钻孔灌注后压浆桩施工工艺特点

    钻孔灌注桩施工时,在钢筋笼上预先埋设桩侧、桩端后压浆的输浆钢管及设置在管端的桩侧、桩端压浆阀;钻孔灌注桩钻成孔后,放置设有后压浆输浆管、压浆阀的钢筋笼入孔就位,灌注砼成桩;成桩后,通过桩中的压浆管和压浆阀向桩侧、桩端地基中压入水泥固化剂,加固桩侧、桩端泥皮、沉渣及地基土,以达到提高桩的侧阻力、端阻力和桩的竖向承载力的目的。

    (二)钻孔灌注后压浆桩的分类

    钻孔灌注后压浆桩,根据压浆位置不同可分为桩端压浆和复式压浆两类。根据地层土质条件,钻孔灌注桩提高承载力的需要,如果仅仅在桩端压浆,加固桩端沉渣、桩端持力层和桩端以上有限桩长范围内的桩侧土,以大幅度提高桩端承载力为主,则称之为桩端压浆;对桩侧、桩端均应加固,以期提高桩侧阻力、桩端阻力和整桩承载力,同时在桩侧、桩端压浆,称之为复式压浆。

    (三)后压浆对地基土的加固作用

    后压浆对地基土的加固作用可概括为:充填胶结效应、压密效应、加筋效应和固化效应。这四种作用在桩端压浆和桩侧压浆时均有出现,通过桩端压浆使桩端沉渣得到充填,压密和固化,使桩端主要受力的持力土层产生压密、加筋和固化效应,提高了桩端持力层的承载力,同时,部分浆液沿桩侧上溢,在桩侧表面和桩周围土中形成水泥土结石和浆脉,产生充填胶结和压密、加筋效应,提高桩侧阻力。通过桩侧注浆,浆液沿桩侧面充填胶结附在桩侧面的泥皮,形成固化的水泥土结石,使桩土剪切变形转移到水泥土结石与桩侧土之间,从而增大了桩土抗剪强度及阻力。压密注浆在桩侧土、桩间土中形成水泥浆脉、浆泡,产生对桩侧土的压密效应、加筋效应和固化效应,增强了桩侧土的强度和密实度,从而提高了桩侧阻力。同时,浆液渗入桩侧饱和土,使桩侧土的孔隙水压力增大,形成孔隙水压力向地面的消散,排挤出桩侧土中的泥浆水,水泥浆进入置换,在土中形成水泥浆脉、浆泡,从而加速桩周土的固结压密,增强了桩侧阻力。

    总之,通过后压浆对桩侧土层、桩端沉渣和桩端持力土层进行充填,压密、固结、胶结固化,可以提高桩侧及桩端阻力,从而改善桩的承载状况。

二、钻孔灌注桩复式后压浆施工技术在西安兴盛园28#工程中的应用

    (一)工程概况

    陕西西安兴盛园28#工程,地下一层,地上二十七层,框架剪力墙结构,建筑面积40645.59㎡,由中建西北建筑设计研究院设计,陕西省第六建筑工程公司总承包施工,中国建筑技术集团有限公司陕西分公司承担后压浆施工。

    该工程采用直径Ф600的泥浆护壁正循环钻孔灌注桩,并采用桩侧、桩端复式压浆补强方案,有效桩长为24.0m,桩身砼强度等级:工程桩用C40,试桩用C45。设计预估单桩竖向承载力特征值Ra=3100KN,试桩要求每根桩最大加载不超过7000KN

    (二)灌注桩施工参数

    1、试桩3组,其中试桩3根,锚桩12根。

    2、桩径Ф600,桩长24.0m,桩顶标高-5.65m.

    3、本工程采用桩侧、桩端复式定量压浆,其中桩侧水泥压浆量为500㎏~700/桩、桩端水泥压浆量为800㎏~1000/桩,合计压浆水泥用量1500/桩。

    4、桩侧、端压浆阀设置位置:

    桩侧压浆阀设置于桩顶标高以下14.00m

    桩端压浆阀均设置在桩底。

    5、本工程设计要求单桩竖向极限承载力标准值6200KN

    6、若钻孔灌注桩施工质量满足国标《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002和设计要求,则采用定量后压浆方法。

    7、若个别桩施工质量不满足国标《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002和设计要求,特别是桩端沉渣过大或桩端持力层扰动过大、被掏蚀,为保证桩的承载力和沉降满足设计要求,桩侧、桩端则应采用增大压浆量或控压不定量后压浆方法。

    (三)施工机械设备

    1、高压注浆泵(BW250型)    1

    2、水泥搅拌筒(自制)        1

    3、储浆筒(自制)            1

    4、高压输浆管                100

    510MPa防震压力表          2

    615KW配电箱               1

    7、电动套丝机               1

    8、切割机                   1

    9、水泵                     1

    10、水管                    若干

    11、工具                    若干

    (四)后压浆管的构造和设置要求

    1、后压浆管的构造:

    (1)压浆管采用普通焊接钢管(参照标准:GB/T3092

    桩端压浆管:公称直径25㎜,壁厚不小于2.5㎜;

    桩侧压浆管:公称直径20㎜,壁厚不小于2.2㎜;

    (2)压浆管上端设管箍并用管堵堵住,在安装压浆联结阀时取下堵管。

    3)压浆管间联结为钢管套丝(套丝长度不小于15㎜)后,用管箍联结,扭紧。

    4)桩端压浆管端部管箍为变径管箍(2540㎜)。

    5)桩侧压浆阀通过三通与压浆管联结。

    6)钢筋笼分段制作,进井口对接时,桩侧、桩端压浆管连接均采用钢管套丝连接。

    7)以上套丝管联结件:管箍、堵头、三通等均为水暖标准件。

    2、后压浆管的设置要求

    (1)每根桩设置2根桩端压浆管、1根桩侧压浆管。

    (2)压浆管与钢筋笼的加劲筋之间用铁丝绑扎,也可与加劲筋焊接(点焊),不得焊穿钢管。

    3)管间联结丝口要拧紧,防止渗漏。

    4)后压浆管位置要准确,在笼中要竖直,管间联结不得错位。

    (五)后压浆的施工工序

    1、按后压浆管的构造和设置要求,加工制作压浆管,联结并设置管箍、三通和堵头。

    2、将设置压浆管的钢筋笼下入桩孔,在压浆管上分别安装桩侧、桩端压浆阀。

    3、桩基施工完成后,清理桩顶浮浆,出露压浆管顶部,不得损坏压浆管。

    4、检查压浆管是否畅通。

    5、按设计规定配置水泥浆并过滤,放入储浆筒。

    6、将泥浆泵联结的输浆管分别与水泥储浆筒、桩顶压浆管联结。

    7、泥浆泵开动,将浆液压入压浆管。

    8、按设计规定,达到压浆控制指标,即停止注浆。

    9、采取先注桩侧,后注桩端的顺序进行后压浆施工,并做好注浆记录。

    10、每桩2根桩端压浆管(其中1根为备用),1根桩侧压浆管,分别注浆后,该桩压浆即告结束。

    (六)后压浆施工控制指标

    1、桩基施工控制指标(对桩基施工的要求)

    (1)桩基施工单位应严格按照设计施工图纸及《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002进行桩基部分施工,保证施工质量达到要求。

    2)桩基施工严格控制成孔深度,不得超长成孔。成孔后和灌注前应各测一次孔深,由建设单位、监理单位、施工单位共同签字确认灌注桩深度、进入桩端持力层深度、灌注前桩端沉渣厚度。如果沉渣厚度超过规范要求,适当加大注浆量。

    3)钢筋笼起吊、安装过程中应采取措施确保管阀不得受损,就位后应一放到底,稳固牢靠,下笼受阻时,严禁撞笼、扭笼、墩笼,灌注砼过程中不得浮笼。

    4)若桩端压浆阀不能插入桩端沉渣或地基土中,应采取措施将桩端压浆管下插,接长压浆管,或在下钢筋笼后,向桩孔内倒入适量卵砾石,埋住压浆阀,以保证压浆阀在灌注时不会被砼包裹。

    5)灌注成桩后,应由桩基施工单位在砼初凝前清理桩顶浮浆,暴露压浆管管头,如果未及时清理,桩基施工单位则应在后压浆施工前破除桩顶浮浆,完整暴露桩顶压浆管头,如压浆管头及管损坏,应修复。

    2、后压浆施工控制指标

    (1)压浆水泥必须有出厂合格证并经现场复试合格。

    2)压浆阀的设置

    由于桩的侧阻力自上而下发挥,因此,桩侧压浆对提高桩的承载力将起主要作用。第一,桩侧压浆阀设置在桩顶以下14.00m,有效加固在此深度以上桩侧土层。第二,桩端压浆阀注浆,不仅加固桩端沉渣、桩端以下持力层,而且通过注浆向上反浆,也可加固桩端至桩侧压浆阀之间的桩侧土,不仅提高桩端承载力,也提高了桩上部的侧阻力。

    (3)压浆水泥用量(定量压浆)

    根据桩的荷载传递规律,侧阻力和端阻力的发挥效果对桩承载力的影响,确定每根桩桩侧、桩端注浆水泥用量如下:

    桩侧压浆:500~700

    桩端压浆:800~1000

    合计:    1500

    (4)注浆水泥浆液的配置

    a、水泥浆液配合比为水灰比0.50.6

    b、定量配置:在水泥浆液搅拌灌内,先定量注入0.25m30.30m3的水,达到灌内悬挂的标尺的标线,准备500㎏水泥(10袋),经确认后,开袋倒入搅拌灌内;

    c、开动搅拌灌,连续搅拌1分钟,检查水泥是否均被搅开,水泥浆的颜色、稠度是否达到要求;

    d、将搅拌后的水泥浆液过筛注入储浆筒备用;

    e、将泥浆泵的吸浆管放入储浆筒,并用人工不停搅拌水泥浆,以防沉淀,开泵吸浆泵入压浆管;

    f、严格控制单灌水和水泥用量,浆液搅拌均匀,全部吸出泵入压浆阀,均予以记录,供业主和监理检查确认。

    (5)注浆压力控制

    a、以定量压浆水泥用量控制为主,以注浆压力控制为辅。

    定量注浆工作压力范围:

    桩侧压浆:Pmin≥0.8MPa

    桩端压浆:Pmin≥1.2MPa

    b、以注浆压力控制为主,适当增大桩端注浆水泥用量。

    注浆压力控制的工作压力:

    桩侧压浆:Pmin≥1.0MPa

    桩端压浆:Pmin≥1.5MPa

    采取以上措施,就能保证有效加固桩侧、桩端土层,按设计要求,达到预计之桩侧阻力、端阻力提高幅度和数值,以满足设计承载力要求。

    6)压浆时间

    第一阶段:试、锚桩及周边桩施工完毕三天以后开始后压浆施工,施工现场应具备施工条件及预埋压浆管头出露并完好。

    第二阶段:工程桩后压浆施工必须待试桩静载试验结束并满足设计要求后开始进行后压浆施工。

    (七)后压浆施工质量保证措施

    1、压浆管、阀制作质量保证措施

    1)桩侧压浆管阀、桩端压浆阀由中技集团陕西分公司加工制作。

    2)压浆管阀制作:

    a、根据桩的设计、施工参数,设计桩侧、桩端压浆管阀,下达加工任务。

    b、购买优良管材,加工制作桩侧、桩端压浆阀。

    c、专人检验验收已加工制作的桩侧、桩端压浆阀质量,并备足数量。

    d、向业主和监理出具压浆管阀自检验收合格证明文件。

    e、承担压浆管阀质量出现问题的经济责任。

    2、后压浆管的制作、设置质量保证措施

    a、根据后压浆桩侧、桩端压浆管的设置要求,购买合格的钢管和联结件(水暖标准件),附合格产品证明资料;

    b、管件套丝要准确严格,丝口丝纹整洁,套丝宽度不小于15 ㎜,螺纹深度满足规定要求;

    c、联结管件前要求先检查压浆管是否畅通,采用敲击法将管内土、锈除尽;

    d、联结管箍、三通及压浆阀时,必须拧紧、拧深、牢固,检查确认;

    e、压浆管及压浆阀安装后,在后压浆单位自检后,由业主和监理验收。

    3、压浆水泥进场质量验收

    1)根据压浆水泥用量购进水泥;

    2)水泥进场后,进行水泥规格、批号、出厂日期、数量、合格证验收,同时由业主和监理检验确认;

    3)由业主、监理和施工单位现场试验员共同抽取水泥样本,送各方确认的水泥质量检验单位进行水泥安定性、强度检验;

    4)只有在本批号的水泥安定性检验合格,出具检验报告,经业主和监理确认后方能用本批号水泥进行后压浆施工;

    4、注浆泵与压浆管阀的连接

    1)注浆泵的高压输浆管与压浆管用管阀联结;

    2)在压浆管上设置手动阀,在输浆管端设手动阀,注浆时全部打开,完成注浆后全部关上,分离时避免管内水泥浆液外流,造成浆液的浪费,也可使压浆管阀内水泥浆液保持注入压力,利于水泥浆液向桩侧、桩端土挤压加固;

    3)每桩的桩侧压浆阀和桩端压浆阀在开始注入水泥浆液前,经确认该管阀通畅无疑后,才注入水泥浆液。如注入水泥浆无法打开压浆阀,则证明该压浆阀失效,需换管再试,并将堵塞管阀的水泥浆液补压在通畅的管阀内;

    4)记录注浆的桩位、桩号、后压浆管的位置。

    5、灌注桩后压浆施工质量保证措施

    1)后压浆施工先注桩侧压浆阀,再向桩端压浆阀注浆;

    2)注浆前先确认注浆的桩号,压浆阀的编号、位置、注浆水泥量;

    3)注浆前检查输浆管、压浆管及管头,输浆管与压浆管的连接是否安全可靠;

    4)开始注浆时和注浆过程,记录注浆起始压力、正常注浆压力范围、注浆终止压力、注浆时间、注浆量等数据;

    5)单桩注浆完毕,请监理、业主检查验收;

    6)注浆水泥用量准确计量,不发生数量不足的现象;

    7)如定量注浆压力偏小,小于设计注浆压力,可适当增加注浆水泥用量。

    8)施工时严格按《灌注桩后压浆技术规程》(Q/JY14-1999)执行,桩侧或桩端注浆时,如发生桩侧或桩间土溢浆,可采用间歇压浆。溢浆现象是后压浆工艺的正常情况,其造成的少量水泥浆损耗均包含在桩侧桩端的各自压浆水泥用量中。对于2次间歇压浆后仍然溢浆的桩侧,可将剩余浆液自桩端压入;

    9)如果一侧桩端压浆管堵塞或损坏,则该桩水泥浆液均由另一侧桩端压浆管压入;如果一侧桩侧压浆管注浆压力大于6.0MPa,则该桩剩余水泥浆液均由另一侧桩侧压浆管压入,如果桩侧压浆管堵塞或损坏,则该桩水泥浆液均由桩端压浆管压入。

    10)备足压浆泵、管阀接头等易损配件,如出现故障和损坏及时修理、更换,保证注浆正常进行。

三、应用效果

    西安兴盛园28#工程地基设计采用沿结构剪力墙设置单排钻孔灌注后压浆桩,桩数较原单纯灌注桩群桩方案减少了30% ,采用单排桩设置在墙下,减少了筏板的厚度和用钢量。综合分析,降低造价约25% ,取得了显著的经济效益,在压浆20天后进行静载试验,满足设计要求。 

(本文来源:陕西省土木建筑学会  文径网络:文径 尹维维 编辑  刘真 审核)

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