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鑽孔灌注樁後壓漿設計與施工技術

发布日期:2014-08-26 查看次数:1745

[摘要]本文簡要介紹灌注樁樁側、樁端後壓漿對樁承載力的增強機理,並結合實際工程闡述後壓漿施工的工程應用效果,最後介紹操作工藝和施工異常現象處理。

[關鍵詞]灌注樁  後壓漿  單樁承載力  機理  施工工藝  堵管冒漿

§1    前言

    大、中直径的钻孔灌注樁,以其适用性广、承载力大、穿透力强、技术经济效益好等优势,业已成为我国高层建筑、铁路公路、桥梁、大型河岸港口码头及其他建筑物的主导基础型式。但是,钻孔桩在成孔过程中,孔壁残留泥皮和孔底不可避免的沉渣,减弱了桩侧摩阻力和桩端阻力,从而导致桩基沉降量加大。灌注樁後壓漿正是针对这一问题而成为近年来新兴的补偿性新工艺,而且,由于其良好的应用效 果,後壓漿施工技术已被纳入桩基设计的技术参数之中。

    在武汉地区,钻孔灌注樁施工应用已极为广泛,施工技术和施工工藝已较为成熟。武汉武建机械施工公司在近年来施工的十余项後壓漿工程中,效果较为理想,其中武汉天立广场桩基工程采用桩侧及桩端後壓漿工艺,孔深达57m,單樁承載力加载荷载达到20000kN

    後壓漿分桩侧後壓漿和桩底後壓漿。根据桩的承载性状和工程地层条件的不同,采用不同的壓浆方式。

§2   後壓漿对桩承载力的增强機理

    实际应用和理论分析结果表明:後壓漿对桩底、桩侧土体的加固效应可以归纳为以下两种:置換固化效應,充填膠結效應。

2.1  置換固化效應

    桩侧表面的泥皮和桩底沉渣因後壓漿液的渗入,使其劈裂发生物理化学作用而固化,实际的效果相当于置换了泥皮和沉渣,从而增大了桩的摩阻力和端阻力。

2.2  充填膠結效應

    土是由固體礦物、液體水和氣體組成的三相體,對單粒結構的土層(卵礫石、砂),因滲入土體中的高壓水泥漿充填了液態水和氣體而與單粒體膠結,使土體的強度大幅度提高。在樁底,一定範圍內形成類似“擴大頭”的膠結體,不僅提高了持力層的抗壓強度,而且能達到樁嵌入中、微風化岩層的效果,從而限制了樁的沈降和基礎的不均勻沈降;在樁側,由于土體的不均勻性,在樁身周圍,不可避免會存在相對強度較弱的夾層土,高壓水泥漿滲入軟弱夾層後,與土體膠結形成強度較高的網狀結石,從而形成複合土體,在實際效果上相當于“增大了樁徑”,從而增大了樁的摩阻力。

    但膠結效應的效果隨樁底土層性質的不同而不同,砂層中的效果不如卵石層中效果顯著。在砂層中由于砂層性質穩定,孔隙率小,水泥漿對砂層的滲透力在砂層中顯各向同性,因而高壓水泥漿對砂層的滲透力有限,在砂層中的膠結體積小;而在卵石層中,由于孔隙率大,在高壓水泥漿的作用下,水泥漿克服卵石與

    砂間的初始應力引起土體結構的破壞和擾動,使卵石層中原有的孔隙擴張,高壓水泥漿壓入這些孔隙後,通過充填、擠密、擴散,使原有土質結構孔隙率降低,水泥漿凝固後與卵石層、砂膠結成固結體。

    由于固化效应和充填胶泥效应,灌注樁经後壓漿后的单桩極限承載力值与壓浆前比较,据实际施工资料,其提高幅度一般在在30%左右,最高可達200%,如武汉武建机施工公司在福星惠誉·金色华府的試桩工程中,後壓漿对桩的承载力提高幅度即接近了这一水平。

§3   工程應用效果

    工程實例一:湖北省交通廳綜合樓樁基工程

    湖北省交通厅综合楼位于汉口航空路,桩基采用钻孔灌注樁,桩直径为Φ800,地質條件較爲複雜,基岩埋深于65~70m以下,采用後壓漿技术后,桩底持力层为细砂层,其上为厚度较大的粉质粘土层,部分亚层夹淤泥或淤泥质粉质粘土,桩承载性状为典型的端承摩擦桩,樁長45.5~46.5m矇娜。其試樁效果如下(4#試桩未後壓漿)

樁號

樁徑(mm)

設計極限承載力Q(kN)

試壓最大荷載QN(kN)

比 较(QN/Q)

最終沈降量S

(mm)

1#

1000

8200

9500

116%

9.3

2#

1000

8200

11200

137%

12.9

3#

1000

8200

11200

137%

15.4

4#

1000

8200

7800(未後壓漿)

95%

40

     需要指出的是:三後壓漿桩均非破壞性試壓,其試壓承载力也非極限承載力,在桩身完好、桩顶沉降量不大(小于規範要求S=40mm)的情況下所承受荷載。

     不难发现,采用後壓漿技术后,樁持力層为细砂层即可,而且沉降量S很小的情況下,樁承載力已遠遠超出設計要求。

     工程實例二:福星城市花園1#樓樁基工程

     福星城市花園位于漢口江漢北路,樁基選型爲Φ700钻孔灌注樁,試桩有效樁長为40.0m,樁持力層爲細粉砂層,其中4#   樁爲樁端壓漿,6#7#8#試桩为桩侧、桩端壓浆,桩型为端承摩擦桩,单桩壓浆量为1.5吨,其試桩检测效果如下:

樁號

樁徑

(mm)

无後壓漿理论计算承载力Q(kN)

試验加载

QN(kN)

比 较

(QN/Q)

備注

4#

800

4500

6000

143%

未破壞

5#

800

4500

6650

147%

未破壞

6#

700

4090

6825

167%

 

7#

700

4100

6826

166%

 

8#

700

4100

6500

158%

 

    工程实例三:武汉天仙大厦試桩工程

    天仙大廈位于武漢市漢口建設大道與妙墩路交彙處,樁選型爲Φ800钻孔灌注樁,樁長约46.5m,樁持力層为中粗砂,其上为细砂层,粉砂层、粉质粘土及粘性土,采用桩底後壓漿施工工藝,壓浆管为两根,壓浆量为单桩约2.0t,壓力值爲0.8~2.0Mp。其檢測效果如下:

樁號

樁徑

(mm)

无後壓漿计算極限承載力Q(kN)

試验加载

QN(kN)

比 较

(QN/Q)

最終沈降量

mm

1#

800

6260

8700

139%

18.15

2#

800

6140

8700

142%

17.35

   工程实例四:武汉天立广场試桩工程

    武汉天立广场位于武汉市建设大道与台北路交汇处东北角,試桩采用钻孔灌注樁加後壓漿技术(1#試桩除外),樁徑为Φ1000樁長44.5m~57m矇娜,樁持力層为卵石層或中風化岩層,持力层为卵石層、砂性土、粘性土杂填土,試桩检测情况如下表所示:

樁號

樁長(m

樁持力層

施工工藝

最大加載

kN

最終沈降(mm)

極限承載力QukkN

Quki/Quk1

1#

56.8

中風化岩層

无後壓漿

16227

67.42

12400

2#

57.0

中風化岩層

    

20409

26.86

20409

165%

3#

55.7

中風化岩層

    

20409

62.05

18588

150%

4#

57.0

   

    

20409

27.68

20409

165%

6#

44.9

卵石層

端壓加侧壓

16327

15.53

16327

132%

7#

57.3

  

    

20409

67.84

17300

140%

    从以上工程实例静载試验效果发现,采用後壓漿技术,在沉降量未超出规范要求时,單樁承載力增幅较大,说明采用後壓漿对提高桩承载力是非常有效的。

    但须注意的是,後壓漿对桩承载力的增幅是有限度的,超出某一定的界限,桩沉降量增大,承载力的增幅也就停止了。

§4     設計參數的確定

    至目前止,後壓漿还没有施工规范出现,各地施工时主要以試桩施工时参数为准,武汉地区也不例外。武汉武建机械施工公司承建的钻孔灌注壓壓浆工程项目中,设计院在确定試桩後壓漿的工艺参数时,主要以施工单螇哪施工经验及施工单位对场区的地质情况评价为主,工程桩则视試桩施工情况和检测情况而定。

§5      施工工藝

§5.1  材料

    25~40國標黑鐵管、堵頭、接頭、自行車輪胎、生膠帶、鐵絲、PVC軟管、32.5普矽水泥、三通接頭。

§5.2  設備

    壓浆机、水箱、过滤筛、水泥浆搅拌器

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