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樁端后注漿施工技術(shù)在泥漿護壁鉆孔灌注樁施工質(zhì)量問論文
摘 要:本文結(jié)合工程實例,首先介紹了泥漿護壁鉆孔灌注樁樁端后壓漿的加固機理,并從多方面對樁端后壓漿施工技術(shù)及施工過程中的問題處理措施進行了詳細闡述;對鉆孔灌注樁樁端后壓漿試樁承載力試驗檢測與注漿效果進行了深入分析和總結(jié)。
關(guān)鍵詞:泥漿護壁鉆孔灌注樁;樁端后注漿;注漿量;單樁豎向承載力;靜載荷試驗
1工程概況
湖南某花園小區(qū),包括9棟多層、多棟10～14層小高層、地下室1～2層及其它配套設(shè)施,工程總建筑面積約152226m2,基坑總面積達13700 m2。采用鉆孔灌注樁,直徑600mm長26m、750mm長28～32m樁端持力層選擇。
但泥漿護壁鉆孔灌注樁施工后經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn),其中φ750mm單樁豎向承載力低于設(shè)計值4700kN,且有部分沉降和變形。究其原因分析:1) 鉆孔灌注樁由于施工時使用泥漿作沖洗介質(zhì),在灌注混凝土與二次清孔之間存在一定的時間間隔,存在孔底沉渣,影響了灌注樁的端承載力,2)在首灌混凝土時,由于導(dǎo)管長而細,落差大,首灌混凝土因離析在樁底處產(chǎn)生“虛尖”,使樁端混凝土強度低,也影響了單樁承載力,造成單樁承載力達不到設(shè)計要求,使建筑樁基的沉降量偏大。為了解決泥漿護壁鉆孔灌注樁固有的工藝缺陷,消除上述樁端缺陷,提高鉆孔樁單樁承載力,經(jīng)反復(fù)研究且通過試驗樁論證后,決定采用樁端后注漿技術(shù)對單樁承載力達不到設(shè)計要求的750mm樁進行加固處理,取得了良好的施工效果。
2樁端后壓漿加固機理分析
樁端后注漿技術(shù)是在鉆孔灌注樁成樁、樁身混凝土達到預(yù)定強度后,采用高壓注漿泵通過預(yù)埋注漿管注入水泥漿液或水泥與其它材料的混合漿液,漿液滲透到疏松的樁端虛尖中,結(jié)合形成強度較高的混凝土;隨著注漿量的增加,水泥漿液不斷向由于受泥漿浸泡而松軟的樁端持力層中滲透,在樁端形成“梨形體”,增加了樁端的承壓面積,相當于對鉆孔樁進行擴底。當“梨形體”不斷增大時,滲透能力受到周圍致密土層的限制,使壓力不斷升高,對樁端土層進行擠壓、密實、充填、固集,將使樁底沉渣、樁端受到擾動的持力層得到有效的加固或壓密,使樁土間界面的幾何和力學條件得以改善,提高了樁端土體的承載力,從而大幅度提高了單樁承載力(詳見圖1)。
3樁端后壓漿施工技術(shù)
施工流程:制作鋼筋籠加工注漿導(dǎo)管→吊放鋼筋籠、安裝固定注漿管→澆注樁體混凝土→清水疏通注漿管
→停止注漿、轉(zhuǎn)入下一根→注漿量和注漿壓力達到設(shè)計要求→開啟注漿管注漿→配制水泥漿。
3.1注漿參數(shù)的確定
3.1.1水灰比
水灰比一般不宜過大或過小,過大會造成注漿困難,過小會使水泥漿在壓力作用下形成離析。根據(jù)設(shè)計要求注漿用水泥材料選用32.5級普通硅酸鹽水泥,同時要求水泥新鮮、不結(jié)塊。本工程采用純水泥漿,水灰比控制在0.55～0.60,攪拌時間不少于2min。攪拌好的水泥漿液用孔徑不大于3mm×3mm的濾網(wǎng)進行過濾。
3.1.2注漿量
注漿量是指單樁注漿的水泥用量,它與土層的孔隙率以及樁間距有關(guān),取決于土層的孔隙率。樁底后注漿注漿量(水泥用量)的大小是由樁端、樁側(cè)土類別與狀態(tài)、樁徑、樁長、承載力要求增幅等因素決定的,但注漿量的大小還沒有成熟的公式可預(yù)先計算,而是根據(jù)上述諸因素估計、經(jīng)試驗確定(見表1)。經(jīng)與設(shè)計溝通和現(xiàn)場試驗確定本工程每根樁水泥用量為1500～2000kg。
3.1.3注漿壓力
一般來說什么時候結(jié)束一根灌注樁的注漿,應(yīng)該根據(jù)事先設(shè)定的注漿量來控制,但同時也要控制注漿的壓力值。在達不到預(yù)先設(shè)定的注漿量,但達到一定的壓力時就要停止注漿,注漿的壓力過大,一方面造成水泥漿的離析,堵塞管道,另一方面,壓力過大可能擾動土層,也有可能使得樁體上浮。本工程注漿壓力控制在1.5MPa,一般情況下取1-1.2MPa,流速控制在30-40L/min以內(nèi),每根樁必須一次注漿完成。特別是兩根注漿管注漿時間間隔不得超過12h。
3.2后注漿施工要點
3.2.1注漿管的制作
在制作鋼筋籠的同時制作注漿管。注漿管采用33.5mm壁厚3.25mm鋼管制作,接頭采用絲扣連接,連接處螺紋必須用密膠和外止水帶裹,并分別檢查其通水性。注漿管在最下部20cm制作成注漿噴頭(俗稱花管),在該部分采用鉆頭均勻鉆出4排(每排4個)、間距3cm、8mm的注漿孔作為注漿噴頭;用圖釘將壓漿孔堵嚴,這樣壓漿噴頭就形成了一個簡易的單向裝置:當注漿時壓漿管中壓力將車胎迸裂、圖釘彈出,水泥漿通過注漿孔和圖釘?shù)目紫秹喝胪翆又?而混凝土灌注時該裝置又保證混凝土漿不會將壓漿管堵塞。
3.2.2注漿管的設(shè)置安裝
1)注漿管預(yù)埋時,應(yīng)按照樁設(shè)計要求規(guī)定的長度進行注漿管斷料(注漿管長度=孔深+200mm進入土體深度+露出地坪長度)。注漿管出漿孔孔徑大于7mm,且要求出漿孔總面積不大于注漿管內(nèi)孔的截面積,注漿管底部必須有可靠且有效的密封性及單向閥性能。
2)在施放鋼筋籠時,利用2根33.5mm鋼管用12#鐵絲對稱綁扎在鋼筋籠主筋上,注漿管與主筋必須牢固可靠,并分別檢查其通水性。管與管之間采用套絲連接并涂密封膠,外面螺紋處用止水膠帶包裹,并牢固擰緊密封。注漿管每連接好一段,必須用10#～12#鐵絲,每間隔2～3m與鋼筋籠主筋牢固的綁扎在一起,嚴防注漿管折斷(嚴禁電焊固定注漿管時造成滲水滲漿)。
3)針對抗壓樁鋼筋籠不施改到孔底,可利用2根與注漿管綁扎的原鋼筋籠主筋延伸至孔底,并每隔2m設(shè)置一個12mm鋼筋固定筋,以確保注漿管的穩(wěn)定性及垂直度,最下面一節(jié)注漿管底部比鋼筋籠主筋長50mm。
4)下鋼筋籠必須緩慢下放,嚴禁強力沖擊。在每節(jié)鋼筋籠下放結(jié)束時,必須在注漿管內(nèi)注入清水檢查管路的密封性能。當注漿管內(nèi)注滿清水后,以保持水面穩(wěn)定不下降為達到要求。如發(fā)現(xiàn)漏水應(yīng)提起鋼筋籠檢查,在排除障礙物后才能下籠。
5)在樁身混凝土澆灌后12～24h內(nèi),必須用清水劈裂疏通注漿管,水量不宜大,貫通后即刻停止灌水。
6)對露在孔口出地面的注漿管,要加強工序間協(xié)調(diào)保護,防止施工機械和人為損壞。
3.2.3注漿樁位的選擇
水泥漿在工作壓力作用下影響面積較大。為防止注漿時水泥漿液從臨近薄弱地點冒出,注漿的樁應(yīng)在混凝土灌注完成3～7d后,并且該樁周圍10m范圍內(nèi)沒有鉆機鉆孔作業(yè),該范圍內(nèi)的樁混凝土灌注完成也應(yīng)在3d以上。
3.2.4注漿施工順序
根據(jù)鉆孔樁施工順序跟蹤施工,按照分期分批的原則,對樁身混凝土澆灌后7～10d的樁的樁號及完工日期進行統(tǒng)計列表,并報現(xiàn)場監(jiān)理工程師批準后才能進行注漿施工。注漿時最好采用群樁一次性注漿,注漿先施工周圈樁位再施工中間樁。注漿時應(yīng)做好施工記錄,記錄的內(nèi)容應(yīng)包括施工時間、注漿開始及結(jié)束時間、注漿數(shù)量以及出現(xiàn)的異常情況和處理的措施等。 3.2.5注漿設(shè)備選擇
根據(jù)要求,結(jié)合本工程實際情況,注漿泵選用泵壓不低于7MPa的SGB6-10型高壓注漿泵。地面輸漿軟管采用耐壓值不低于10MPa的雙層絲紡織膠管。
3.2.6注漿控制
注漿時確保慢速、低壓、低流量,以使水泥漿自然滲入土層,注漿終止采用雙控標準,即當注漿量達到設(shè)計要求或者注漿量達到設(shè)計漿量的80%且泵壓值達到2MPa時即停止注漿。
4注漿施工中可能出現(xiàn)的問題和應(yīng)對措施
4.1注漿管堵塞
在樁底注漿時,如若發(fā)生壓力達到10MPa以上仍然打不開注漿噴頭等造成一根注漿管發(fā)生堵塞,可將全部的水泥漿量通過另一根暢通導(dǎo)管一次壓入樁端,補足注漿數(shù)量。對樁端全部不通的樁,必須采取補注漿措施。
對注漿開始時即發(fā)生樁頂大量返漿的樁,應(yīng)認真檢查并停止注漿,分析是注漿管接頭漏漿還是堵塞,并采取相應(yīng)補救措施,確保其達到設(shè)計要求。
4.2出現(xiàn)冒漿
注漿時常會發(fā)生水泥漿沿著樁側(cè)或在其他部位冒漿的現(xiàn)象,若水泥漿液是在其他樁或者地面上冒出,說明樁底已經(jīng)飽和,可以停止注漿;若從本樁側(cè)壁冒漿,注漿量也滿足或接近了設(shè)計要求,可以停止注漿;若從本樁側(cè)壁冒漿且注漿量較少,可將該注漿管用清水或壓力水沖洗干凈,等到第2天原來壓入的水泥漿液終凝固化、堵塞冒漿的毛細孔道時再重新注漿。
4.3補注漿措施
對注漿管堵塞而無法繼續(xù)壓入漿液的樁,本工程在施工前制定了補注漿應(yīng)急預(yù)案。補注漿工作應(yīng)在注漿工作結(jié)束后統(tǒng)一進行,其具體做法為:用地質(zhì)勘察鉆機在樁周壁0.2～0.3m處鉆進直徑大于90mm的孔。鉆孔深度比樁端深0.4～0.5m,在孔內(nèi)下入帶注漿器的注漿導(dǎo)管,并隨同注漿管一并下入封孔注漿塑料管,通過封孔注漿塑料管(封孔水泥漿液的水灰比為0.5,并需摻早強劑),待封孔水泥漿液固期達到3d后,按正常后注漿工藝進行壓入漿液,具體控制標準與正常后注漿相同。
5樁端后注漿試樁檢測與效果分析
本工程750mm的鉆孔灌注樁共950根應(yīng)用了樁端后壓漿技術(shù),750mm單樁豎向承載力設(shè)計值為4700kN,經(jīng)確定試樁豎向抗壓極限承載力最大加荷值為8040kN。通過試樁檢測提供的試驗數(shù)據(jù)以及Q-S曲線、s-lgt曲線分析,24組試樁試驗結(jié)果均符合設(shè)計要求。
試樁時,選取了10#樓試樁進行了對比靜載試驗,單樁靜載儀器為RS-JYB。
1)加載分級:每級加載為預(yù)估單樁極限承載力的1/10～1/15,每次加載350Kn,首次加載為700kN。
2)沉降觀測:每級加載后隔5min,10min,15min各測讀一次樁頂沉降量,以后每隔15min測讀一次樁頂沉降量,累計1h后每30min測讀一次樁頂沉降量。
3)穩(wěn)定標準:在每級荷載作用下,樁頂?shù)某两盗吭诿啃r內(nèi)小于0.1mm,且連續(xù)出現(xiàn)兩次。試驗相關(guān)數(shù)據(jù)見表2和Q-S曲線對比見圖2。
可以看出,樁端注漿的Q-S曲線呈緩變形,說明樁端注漿后樁的端承力可充分發(fā)揮,變形特性隨之改善,樁的沉降量明顯降低。試驗結(jié)果表明,樁端后注漿抗壓樁比普通抗壓樁單樁豎向承載力明顯提高,提高幅度約18%。
6結(jié)語
綜上所述,通過本工程的樁端后注漿技術(shù)的應(yīng)用,積累了一定的行之有效的工程經(jīng)驗。實踐證明,泥漿護壁鉆孔灌注樁采用樁端后注漿技術(shù),可以解決泥漿護壁鉆孔灌注樁固有的工藝缺陷,改善樁基質(zhì)量,減少沉降,能大幅度提高單樁承載力,節(jié)約基礎(chǔ)造價,具有較好的技術(shù)經(jīng)濟應(yīng)用前景。
參考文獻:
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