提高钻孔灌注桩桩顶混凝土强度的控制措施论文
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篇1：提高钻孔灌注桩桩顶混凝土强度的控制措施论文
提高钻孔灌注桩桩顶混凝土强度的控制措施论文
关键词：钻孔灌注桩，混凝土，强度，措施
导言
钻孔灌注桩在多、高层建筑深基础工程中广泛的采用，但因施工的工艺复杂，施工质量难以保证，尤其是水下钻孔灌注桩桩顶的混凝土强度不足是比较普遍的质量问题。统计资料表明，水下钻孔灌注桩的缺陷有80％以上出现在距桩顶10m以内的浅层。目前一般都是人工凿去上部浮层后重新灌注混凝土接桩，这不仅造成材料浪费，而且影响后续工程的施工，故研究解决桩顶混凝土强度不足的问题具有重要现实意义。
1.钻孔灌注桩桩顶混凝土强度不足的原因
桩顶混凝土强度不足为发生在水下钻孔灌注桩工程中，尤其是软土区。其原因与水下混凝土灌注的特点有关。
1.1超压力小导致混凝土顶升困难，超压力是指导管出口截面处导管内混凝土拌合物桩的超压力与导管外泥浆桩和混凝土拌合物静压之差，水下导管法灌注混凝土是导管内混凝土的压力灌注的，混凝土自身的重力压突实。实践证明，桩孔孔内的沉渣难以彻底清除干净，混凝土灌注前的桩孔内存在不同厚度的'沉渣。在灌注混凝土后与混凝土混合，形成浮在上层的疏松拌合物。另外由于灌注至桩顶将近结束时，导管内混凝土柱标高减小，导致顶部灌注的混凝土所受的压力降低，桩身上部混凝土与沉渣及泥浆混在一起，因而其强度自然不如中下部高。
1.2桩顶混凝土灌注量不足，由于精确测量混凝土面是一次非常困难的工作，尤其随着高层建筑的发展其桩顶起来越深，没有足够的经验是难以控制桩顶混凝土灌注高度的，有些技术人员认为混凝土灌注高度测不准或嫌提管测量麻烦，减少测量次数或甚至不测。这在孔壁稳定且混凝土数量准确的情况下是可以的。但是在桩孔坍塌严重且混凝土数量又常不足时，造成桩夹混凝土、欠灌也就在所难免了。
1.3不稳定地层，导管提动速度快，不稳定地层护壁措施不当生成孔壁坍塌，提动导管时幅度过大，速度过快，这种抽吸作用会将孔壁坍塌物带至桩自上部，但表层的混凝土流动性差，以导管中被强行压入桩身混凝土中的空气又不易溢出造成桩身上的部混凝土硫松，强度不足。
1.4护筒埋设不当掉入上部坍塌物。成孔钻进时，护筒下端未坐在较硬的土层或墩实，泥浆护壁性能差，在钻具振动下护筒移位，提动导管时碰撞倾斜的护筒，使其下端坍塌物掉入混凝土上部，混凝土中夹泥，强度不足。论文检测。有时我们看到凿除的桩头不是混凝土，而是泥浆头水后的粘泥。
1.5导管埋设不当。在混凝土灌注过程中，测量导管外混凝土面高度时需提起混凝土漏斗。桩深测量难以测准，另外有些操作人员或技术人员嫌麻烦，往往不按要求测量。因此，导管的合理埋深就得不到有效控制，导管的埋深小时，超压力也小，致使出现混凝土夹泥，离析等造成强度不足。
1.6隔水措施不当。在水下混凝土灌注过程中，目前采用的隔水措施有剪塞法隔水，自由塞隔水，拔塞法隔水三种，实践表明，用剪塞法时，混凝土与混浆在导管内完全隔离，只是在压浆完毕导管外面混凝土上部泥浆有轻微变色浑浊。用拔塞法时，一开始导管内混凝土就与泥浆大量混合，变色浑浊。压浆后，混凝土中的石子、砂子、水泥离散且有混浆严重污染，混凝土原配合也破坏，强度达不到设计要求。
2.控制措施
2.1控制漏斗高度和泥浆重度，提高混凝土超压力。可采取以下2种措施提高混凝土超压力，防止混凝土顶升困难。
（1）将灌浆漏斗提离孔口一定高度，使h1>Hn，以提高混凝土超压力。
（2）将自来水管放人孔内加清水稀释泥浆，降低泥浆重度，以提高混凝土超压力。
2.2按要求测定混凝土面高度，保证混凝土灌注数量。技术人员要按设计要求测定混凝土面上升高度，并不断总结经验，与理论计算进行验证。论文检测。混凝土面高度测定次数一般不宜少于所用导管节数，每次提升导管前都应测定一次导管内外混凝土面高度，特殊情况下还应增加测定次数，同时观察返浆情况，测定数值应绘制成管外混凝土―灌注量曲线，管内混凝土―灌注量曲线和灌注导管提升曲线，以便于控制混凝土面高度。
2.3选择合理的导管直径，控制不稳定地层拔管速度，导管直径应按桩径和每小时需要通过的混凝土数量决定，不能用大直径导管灌注小直径桩，也不能用小直径导管灌注大直径桩，导管的最小直径一般不宜小于200mm。导管直径与桩径的合理匹配见表1
表1导管直径与桩径的合理匹配
桩径（mm） 600-1000 1000-1500 1500-1800 1800以上
导管直径（mm） 200 230-255 289 300
在不稳定地层，拔管速度要慢，以减小导管的抽吸作用，防止孔壁坍塌物落入混凝土中。尤其是在拔出最后一节长导管时，拔管速度更需放慢，以克服桩顶沉淀的浓泥浆挤入混凝土中形成泥心，造成混凝土强度不足。
2.4按要求埋设护筒。护筒基础直径应比护筒外径大800mm，护筒高出地面220mm，护筒安放后要垂直，并用交叉引线检查，使其与桩位中心偏差小于50mm，护筒下部压入不透水的粘土层，周围填粘土分层结实，上部用铁线对称拉紧，以防下沉。
有承压水或使用泵吸反循环钻进时，护筒高度应高于稳定地下层2.0m，以保持孔壁稳定和泵吸反循环钻进的静水压力。护筒中心线与桩中心线偏差应小于20mm，以防止护筒偏斜提升导管时碰撞孔壁掉入泥土。
2.5控制导管合理埋深，利用导管埋深控制导管内混凝土超压力与管外混凝土、泥浆阻力的比例，可防止混凝土面冲翻。不同桩径推荐的桩顶部混凝土埋管深度见表2。当灌注混凝土后孔内不返浆，提动漏斗又不迅速顺利通过时，拆拔导管。埋管深度以孔内混凝土顶部均匀缓慢上升且泥浆无剧烈翻滚现象为宜，上部混凝土顶面应采用多种手段测定，测绳应用柔软的绳索，不宜用钢丝绳，为验证上部混凝土面高度，还应采用取样盒取样。
表2不同桩径推荐的桩顶部混凝土埋管深度
桩径（mm） 600-1000 1000-1500 1500-1800 1800以上
导管直径（mm） 200 230-255 289 300
桩顶部混凝土埋深（mm） 0.8-1.0 1.0-1.1 1.1-1.2 1.2-1.3
2.6采用合理的隔水措施，根据各种隔水方法的优缺点，一般采用剪塞法。其它无成熟经验的方法一般不宜采用。
2.7提高桩顶部混凝土强度等级。论文检测。灌注至最后5.0m时，提高该部分混凝土的强度等级，同时利用导管施以振动密实，在桩上部静压力小的情况下确保混凝土的密实度。实验表明，设计强度等级C35的混凝土，桩顶顶部灌注C45的混凝土，其强度等级能达到与下部相同。
3.结论
经过大量施工实践表明，合理采用以上七种控制措施，均可有效避免钻孔灌注桩桩顶混凝土强度不足现象发生，这不但保证了工程质量，节约了材料，还缩短了工期。
篇2：浅谈钻孔灌注桩桩底压浆施工工艺论文
浅谈钻孔灌注桩桩底压浆施工工艺论文
摘要:结合工程实例,介绍钻孔灌注桩桩底压浆施工工艺及质量控制。
关键词:钻孔灌注桩;压浆;承载能力
上海A11公路拓宽改建工程西吴淞江大桥主桥采用单根桩长为77m的1.2m钻孔灌注桩群桩基础，绿地地大道跨线桥采用单根桩长为56m的1.2m钻孔灌注桩单排桩基础，并对钻孔灌注桩采用桩底压浆工艺，以提高桩基的承载能力。
1施工原理及工艺控制
1.1桩底压浆的加固机理
1.1.1改善持力层条件、提高桩的端承力
灌注桩成孔过程中，对桩周围土扰动；在清孔过程中,孔底都会留有或多或少的沉渣、泥浆软化作用，会降低了桩底土体强度。在灌注桩施工中将钢管沿桩钢筋笼内壁埋设，桩混凝土强度满足要求后，将水泥浆液通过钢管由压力作用压入桩底，水泥浆液通过渗透、置换、劈裂和挤密作用使得桩底持力层一定范围内原本松散的碎石、土粒和裂隙胶结成一个高强度的结合体，从而改善持力层的物理力学性能，恢复和提高持力层土体强度；水泥浆液在压力作用下由桩端在土体的孔隙里向四周扩散，对于单桩区域,向四周扩散相当于增加了端部的直径，向下扩散相当于增加了桩长；群桩区域所有的浆液连成一片,使得桩端土体成为一个整体，从而提高桩的端承力。
1.1.2 提高桩侧摩阻力
钻孔灌注桩与桩周土体间空隙降低了桩侧摩阻力；孔壁的泥皮阻碍了桩身与桩周土的结合，降低了摩擦系数，同样降低了桩侧摩阻力。桩底压浆在压力作用下，浆液从桩端沿桩身和土层的结合层上返，通过渗透、劈裂、充填、挤密和胶结作用，对桩周泥土置换和空隙充填，消除了泥皮，在桩周形成脉状结合体，使桩侧摩阻力大幅度提高；同时浆液横向渗透到桩侧土层中也起到了加大桩径的作用，从而改善持力层受力状态和荷载传递性能。
1. 2 施工工艺
1. 2.1 压浆管埋设
每根需要实施桩底压浆处理的灌注桩设置3根压浆管（超声波检测管兼使用），压浆管采用内径为5cm白铁管，长度需满足桩底压浆的要求，下端插入孔底40cm，压浆管管顶高出地面30cm，对称布设于钢筋笼上，管底段安装锥形单向阀，管与管之间采用丝牙连接，外面螺纹处用止水胶带包裹，并牢固拧紧密封。在钢筋笼吊装安放过程中要注意对压浆管的保护,钢筋笼不得扭曲,以免造成压浆管在丝扣连接处松动；在每节钢筋笼安放结束时，必须在压浆管内注入清水，以保持水面稳定不下降为标准检查压浆管的密封性，如发现漏水应提起钢筋笼检查，在排除故障后方可继续安放钢筋笼；单向阀部分应加混凝土垫块保护,不得摩擦孔壁以免造成压浆孔的堵塞。对高出地面、露在孔口的压浆管必须用堵头拧紧，防止杂物及泥浆掉入压浆管内，确保管路畅通。
1.2.2 压浆设备的选择
压浆系统由搅拌机（配过滤网）1台、储浆桶1只、压浆泵1台、压力表若干、注浆胶管、闸阀，球阀，溢流阀若干等组成，其中压浆泵采用BW－150型压浆泵，压浆系统承载压力及压浆表最大刻度均大于10MPa。
1.2.3 压水试验
成桩3天后先用压浆泵从1#压浆管内压入清水，冲洗孔底泥浆，直至2#、3#压浆管冒出清水为止。压水试验不仅起到疏通压浆通道的作用，而且可以根据压水试验结果对压浆的有关参数做出相应调整。
1.2.4 压浆桩位及压浆时机的选择
为防止压浆时水泥浆液从临近薄弱地点冒出,压浆的桩应在混凝土灌注完成14天（砼强度达到80%）后,并且该桩周围至少8米范围内没有钻机进行钻孔作业，此外，该范围内的桩基混凝土灌注完成均应在3天以上。
1.2.5压浆施工顺序
压浆时最好采用整个承台群桩一次性压浆,压浆先施工周圈桩再施工中间桩，压浆时采用2根桩循环压浆,即先压第1根桩，压浆量约占总量的70 %,压完后再压另1根桩,然后依次为第1根桩的另外一管和第2根桩的另外一管,这样就能保证同一根桩2根管压浆时间间隔30～60min以上,给水泥浆在土体中扩散的时间。
1.2.6压浆施工
灌注桩成型14天，砼强度达到80%后，进行超声波检测，而后进行桩底压浆。将配制好的水泥浆液经压浆泵加压输入到设置在桩内的压浆管内，高压浆液通过管底的单向阀门进入桩底的土中。水泥浆液水灰比控制在0.55左右，水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥。在正式压浆前，为检验配制好的水泥浆液的流动性、稳定性、均匀性、水泥浆液凝固时间，浆液浓度调整时机等施工控制参数。
在桩底压浆过程中，浆液浓度应经历由稀浆向浓浆变化的过程。稀浆渗透性强可扩大桩底压浆加固范围，浓浆有利于提高桩底压浆加固区的强度。压浆压力、浆液浓度、压入率和压浆量是变化的，合理的确定和控制其变化范围，提高桩底压浆效果，并兼顾设计要求注入水泥浆液量，及压浆的终止压力，确保压浆质量。
1.2.7 终止压浆标准
压浆过程采用三控的办法进行控制：
（1）压浆量的控制：直径1200mm的桩，桩底压浆量到3.0m3，不管压力高低，即停止压浆。（2）压力控制：桩底压浆压力不超过8Mpa，达到以上压力，压浆量不满足设计要求时，要采用稳压间隔式压浆工艺，稳压静置时间应大于10分钟，仍压不进去时可停止压浆。（3）桩体上抬量不得超过3mm，超过3mm的无论压浆量多少、压降压力多大即停止压浆。
1.2.8 压浆施工过程中常见问题及处理措施：
（1）单向阀门打不开:压力达到10MPa以上仍然打不开压浆阀门,说明阀门部位已经损坏,不要强行增加压力,可在另一根管中补足压浆数量。
（2）出现冒浆:压浆时常会发生水泥浆沿着桩侧或在其他部位冒浆的现象,若水泥浆液是在其他桩或者地面上冒出,说明桩底已经饱和,可以停止压浆;若从本桩侧壁冒浆,压浆量也满足或接近了设计要求,可以停止压浆；若从本桩侧壁冒浆且压浆量较少,可将该压浆管用清水或用压力水冲洗干净,等到第2天原来压入的水泥浆液终凝固化、堵塞冒浆的毛细孔道时再重新压浆。
（3）单桩压浆量不足:压浆时最好采用整个承台群桩一次性压浆,压浆先施工周圈桩形成一个封闭圈,再施工中间,能保证中间桩位的压浆质量,若出现个别桩压浆量达不到设计要求,可视情况加大临近桩的压浆量作为补充。
（4）压浆管堵塞:在搅拌水泥浆时，适量加入有利于水泥浆和易性、流动性的外加剂。待试压浆顺利实施后，报请相关部门确认，再进行正式压浆。
（5）压浆压力急剧变化:桩底压浆压力随压浆进展呈现出由低到高的变化规律。若压浆过程中压力突然急剧下降，表明发生冒浆或漏浆现象，应在浆液中加入相应的添加剂和采取间歇灌浆措施以确保桩底压浆效果。
2 质量控制
2.1质量标准
（1）主控项目:使用的'水泥品质、标号，水泥浆的水灰比、水泥加固土的掺入比和外加剂的品种掺量；压浆量、压浆压力；设计及规范要求进行单桩载荷试验，检验其承载力，试验所得的承载力。
（2）质量标准桩底压浆实测项目
桩底压浆实测项目
2.2施工记录及资料整理
在桩底压浆施工过程中，我们需收集以下各项资料：施工时间、压浆开始及结束时间，每一根桩压浆工艺的浆液强度、密实度、均匀性、有效深度、压浆压力、浆液浓度、压入率、压浆量以及出现的异常情况和处理的措施等。
3.不同土层压浆效果分析
桩端压浆施工适合多种土质：粗粒土、细粒土。粗粒土的钻孔桩桩端持力层中注浆时浆液渗入率高，通过渗透及填充方式充填孔隙，浆液凝固后把土颗粒粘接在一起，形成水泥土结石体，大幅度提高持力层扰动面及持力层的强度和变形模量，并形成水泥土扩大头，增大桩端受力面积，故承载力增大。细粒土的钻孔桩端因浆液渗入率低，在注浆压力作用下，引起土体结构的破坏和扰动，发生劈裂，使地层中原有的裂缝或孔隙张开，形成新的裂缝或孔隙，浆液沿劈裂及渗透注入地层，因此浆液的可注性的扩散距离增大，注浆提高了桩端土体密度并能有效地传递和分担荷载，从而提高桩端阻力。
4. 结束语
钻孔灌注桩桩底压浆具有缩短桩长，缩小桩径，提高单桩承载力15%左右,提高生产率,节约建设资金的优点,在具备条件的工程中推广桩底压浆施工工艺有着重要的意义。
参考文献
[1]《公路桥涵施工技术规范》JTJ041- [S] 北京人民交通出版社，2000
[2] 罗超云 彭修权, 超长大直径钻孔灌注桩桩底压浆施工[J]公路.6
篇3：浅析低强度等级水工混凝土耐久性提高对策论文
摘要：随着我国经济的迅速发展，工程建设项目不仅有了数量上的增加，规模也发生了较大的提升。在现代化的工程发展中，人们对于工程的质量重视越来越明显，所以强化工程质量的建设意义重大。水工混凝土是目前工程建设中进行的一项重要措施，目的是为了提升工程的整体质量，但是在实际分析过程中发现，部分强度等级较低的水工混凝土，其耐久性存在着一定的题，而这些问题的存在则会影响工程价值的持续性发挥，所以积极的探讨与之相关的解决措施意义重大。文章就低强度等级的水工混凝土耐久性提升对策进行分析，旨在强化水工混凝土的质量提升，从而实现安全使用的标准。
篇4：浅析低强度等级水工混凝土耐久性提高对策论文
随着工程技术的不断进步，混凝土技术也在不断的发展，而在技术发展的变化下，工程对于混凝土的耐久性、美观性要求越来越高。水工混凝土是混凝土当中的一种重要类型，具有等级不高和浇筑量大的显著特点。在这两个特点的作用下，水工混凝土的拌合物胶凝含量相对比较少，所以水胶比相对较大。在施工过程中，因为操作等方面存在的原因，混凝土在胶捣成型的时候表面会存有不同程度的气泡、孔洞和色斑。这些问题的出现会使得水工混凝土的耐久性降低，所以积极的分析水工混凝土耐久性提升的对策，对于混凝土安全以及工程质量都有着重要的作用。
1.低等级水工混凝土耐久性问题出现的因素
1.1个人因素
个人因素是影响低等级水工混凝土耐久性问题的重要因素。其实，个人因素主要指的是施工人员的综合素质。就目前的施工而言，工作人员的素质主要包括四方面的内容：第一是理论水平；第二是实践操作能力；第三是安全意识；第四是质量意识。这四个方面对于水工混凝土的耐久性都有着显著的影响，但是目前的大部分施工人员，这四个方面的基本素养存在缺失，所以在具体的施工中，水工混凝土的耐久性提升很难实现。从这个层面来看，充分的认识个人因素在低等级水工混凝土耐久性问题当中的影响，并进行针对性的改变意义重大。
1.2设备材料因素
设备材料也是影响低等级水工混凝土耐久性问题的重要因素。从目前的现状来看，此因素的影响主要体现在两个方面：第一是材料配比的不合理会使得混凝土质量严重下降。因为在具体施工的过程中，配比材料存在质量上的问题，所以会出现混凝土质量下降的问题。第二是水工混凝土的安全隐患提升。水工混凝土在工程建设中起着基础作用，其配比材料存在问题，工程的基础性性能便会下降，整个工程的危险系数上升，所以强化设备材料的质量意义重大。
1.3施工方案因素
施工方案对于低等级水工混凝土耐久性也有着显著的影响。从目前的现状来看，低等级水工混凝土的施工方案主要存在三方面的问题：第一是方案的系统性比较差，结构松散性严重。这样的方案，无法提升施工的统一性，所以其科学性较低。第二是方案和实践的结合度不高。因为方案没有在实践考察的基础上进行改进和完善，所以方案和实践的适应性不强。第三是方案的技术交底不充分，所以会出现方案和技术不匹配的问题。从目前的情况来看，施工方案导致的管理实效最为严重。
1.4环境因素
环境因素对于低等级水工混凝土耐久性影响也较为巨大。从水工混凝土的具体施工实践来看，一方面是混凝土的凝结受到比较显著的环境影响，而目前对于环境的控制比较弱，所以混凝土凝结不稳，其耐久度较低。另一方面是在施工的过程中，由于现场环境的.管理和控制不到位，所以会出现操作或者器械使用失误的情况，这种情况的产生影响了水工混凝土施工的规范性，所以其耐久度会受到影响。
2.低等级水工混凝土耐久性提升的对策
2.1强化施工人员的水平提升
强化施工人员的水平提升是低等级水工混凝土耐久性提升的主要对策。施工人员水平的提升主要从两个方面进行：第一是要强化施工人员的理论建设。理论建设主要是针对水工混凝土的基本常识进行。通过理论建设，施工人员可以更加清楚的认识到水工混凝土的特点以及作用规律，这样，在把握特点和规律的基础上进行施工耐久度的强化。第二是进行施工人员技术操作水平的提升。技术利用是施工效果强化的一项重要内容，通过技术操作水平的提升，可以将水工混凝土施工中的耐久度难题进行有效的解决，这样，水工混凝土耐久度的提升会更加的明显。
2.2加强材料质量的控制
加强材料质量的控制对于提升低等级水工混凝土耐久性有着重要的作用。从混凝土施工的最终目的来看，其施工一方面是要进行混凝土耐久度的提升，另一方面就是进行施工成本的控制。加强材料质量的控制符合施工质量提升的目的，所以在具体施工中进行材料强化十分的必要。要进行材料质量的控制，主要有两方面工作：第一是进行材料理论值的全面性分析。从而保证材料的合格性。第二是进行材料的实际性能检测。对比材料的理论数值，进行实效性检测可以对材料的全面性能有一个掌握，这样，材料利用的价值才会得到体现。
2.3优化施工方案，提升其科学性
优化施工方案，提升科学性是提升低等级水工混凝土耐久性有效措施。施工方案对于水工混凝土耐久度提升有着重要的影响，而要进行施工方案的强化，主要需要进行三方面的工作：第一是强化施工方案的系统性分析。因为水工混凝土耐久度的提升是一个统一的过程，不能进行人为割裂，所以在施工方案强化的时候要重视系统性。第二是强化实际探查和施工方案的联系。在探查实际的基础上联系施工方案并做好改进，这样，施工方案会具有更强的适用性。第三是做好施工方案中的技术交底，如此可以实现技术和方案的统一，整个施工的科学性会明显的提升。
2.4控制施工环境，保证环境稳定
控制施工环境，保证环境的稳定对于提升水工混凝土耐久度而言同样重要。要进行施工环境的控制，具体工作需要从两方面人手：第一是进行现场人员的管控。这方面的工作主要指的是对现场施工人员的数量进行控制，对施工流程也要进行把握，这样，工作的现场环境可以保持有条不紊，施工规范性会有所提升。第二是进行水工混凝土的凝结现场控制，通过对不同元素的综合把握，将混凝土的凝结现场做好优化，这样，水工混凝土的耐久度提升可以实现更好的控制。
3.结语
水工混凝土的耐久度对于混凝土本身的质量和安全有着重要的作用。在目前的工程实践中，低强度等级的水工混凝土有着大量的运用，但是由于材料因素、施工人员的因素以及施工因素等原因导致，其耐久度一直得不到很好的提升。积极的分析在目前施工过程中水工混凝土耐久度提升困难的原因，并在原因的基础上针对性探讨强化的措施，可以有效提升水工混凝土的耐久度。这对于水工混凝土自身的质量提升和工程安全的强化价值意义显著。
篇5：桩端后注浆施工技术在泥浆护壁钻孔灌注桩施工质量问论文
桩端后注浆施工技术在泥浆护壁钻孔灌注桩施工质量问论文
摘 要:本文结合工程实例,首先介绍了泥浆护壁钻孔灌注桩桩端后压浆的加固机理,并从多方面对桩端后压浆施工技术及施工过程中的问题处理措施进行了详细阐述;对钻孔灌注桩桩端后压浆试桩承载力试验检测与注浆效果进行了深入分析和总结。
关键词:泥浆护壁钻孔灌注桩;桩端后注浆;注浆量;单桩竖向承载力;静载荷试验
1工程概况
湖南某花园小区,包括9栋多层、多栋10～14层小高层、地下室1～2层及其它配套设施,工程总建筑面积约152226m2,基坑总面积达13700 m2。采用钻孔灌注桩,直径600mm长26m、750mm长28～32m桩端持力层选择。
但泥浆护壁钻孔灌注桩施工后经检测发现,其中φ750mm单桩竖向承载力低于设计值4700kN,且有部分沉降和变形。究其原因分析:1) 钻孔灌注桩由于施工时使用泥浆作冲洗介质,在灌注混凝土与二次清孔之间存在一定的时间间隔,存在孔底沉渣,影响了灌注桩的端承载力,2)在首灌混凝土时,由于导管长而细,落差大,首灌混凝土因离析在桩底处产生“虚尖”,使桩端混凝土强度低,也影响了单桩承载力,造成单桩承载力达不到设计要求,使建筑桩基的沉降量偏大。为了解决泥浆护壁钻孔灌注桩固有的工艺缺陷,消除上述桩端缺陷,提高钻孔桩单桩承载力,经反复研究且通过试验桩论证后,决定采用桩端后注浆技术对单桩承载力达不到设计要求的750mm桩进行加固处理,取得了良好的施工效果。
2桩端后压浆加固机理分析
桩端后注浆技术是在钻孔灌注桩成桩、桩身混凝土达到预定强度后,采用高压注浆泵通过预埋注浆管注入水泥浆液或水泥与其它材料的混合浆液,浆液渗透到疏松的桩端虚尖中,结合形成强度较高的混凝土;随着注浆量的增加,水泥浆液不断向由于受泥浆浸泡而松软的桩端持力层中渗透,在桩端形成“梨形体”,增加了桩端的承压面积,相当于对钻孔桩进行扩底。当“梨形体”不断增大时,渗透能力受到周围致密土层的限制,使压力不断升高,对桩端土层进行挤压、密实、充填、固集,将使桩底沉渣、桩端受到扰动的持力层得到有效的加固或压密,使桩土间界面的几何和力学条件得以改善,提高了桩端土体的承载力,从而大幅度提高了单桩承载力(详见图1)。
3桩端后压浆施工技术
施工流程:制作钢筋笼加工注浆导管→吊放钢筋笼、安装固定注浆管→浇注桩体混凝土→清水疏通注浆管
→停止注浆、转入下一根→注浆量和注浆压力达到设计要求→开启注浆管注浆→配制水泥浆。
3.1注浆参数的确定
3.1.1水灰比
水灰比一般不宜过大或过小,过大会造成注浆困难,过小会使水泥浆在压力作用下形成离析。根据设计要求注浆用水泥材料选用32.5级普通硅酸盐水泥,同时要求水泥新鲜、不结块。本工程采用纯水泥浆,水灰比控制在0.55～0.60,搅拌时间不少于2min。搅拌好的水泥浆液用孔径不大于3mm×3mm的滤网进行过滤。
3.1.2注浆量
注浆量是指单桩注浆的水泥用量,它与土层的孔隙率以及桩间距有关,取决于土层的孔隙率。桩底后注浆注浆量(水泥用量)的大小是由桩端、桩侧土类别与状态、桩径、桩长、承载力要求增幅等因素决定的,但注浆量的大小还没有成熟的公式可预先计算,而是根据上述诸因素估计、经试验确定(见表1)。经与设计沟通和现场试验确定本工程每根桩水泥用量为1500～2000kg。
3.1.3注浆压力
一般来说什么时候结束一根灌注桩的注浆,应该根据事先设定的注浆量来控制,但同时也要控制注浆的压力值。在达不到预先设定的注浆量,但达到一定的压力时就要停止注浆,注浆的压力过大,一方面造成水泥浆的离析,堵塞管道,另一方面,压力过大可能扰动土层,也有可能使得桩体上浮。本工程注浆压力控制在1.5MPa,一般情况下取1-1.2MPa,流速控制在30-40L/min以内,每根桩必须一次注浆完成。特别是两根注浆管注浆时间间隔不得超过12h。
3.2后注浆施工要点
3.2.1注浆管的制作
在制作钢筋笼的同时制作注浆管。注浆管采用33.5mm壁厚3.25mm钢管制作,接头采用丝扣连接,连接处螺纹必须用密胶和外止水带裹,并分别检查其通水性。注浆管在最下部20cm制作成注浆喷头(俗称花管),在该部分采用钻头均匀钻出4排(每排4个)、间距3cm、8mm的注浆孔作为注浆喷头;用图钉将压浆孔堵严,这样压浆喷头就形成了一个简易的单向装置:当注浆时压浆管中压力将车胎迸裂、图钉弹出,水泥浆通过注浆孔和图钉的孔隙压入土层中,而混凝土灌注时该装置又保证混凝土浆不会将压浆管堵塞。
3.2.2注浆管的设置安装
1)注浆管预埋时,应按照桩设计要求规定的长度进行注浆管断料(注浆管长度=孔深+200mm进入土体深度+露出地坪长度)。注浆管出浆孔孔径大于7mm,且要求出浆孔总面积不大于注浆管内孔的截面积,注浆管底部必须有可靠且有效的密封性及单向阀性能。
2)在施放钢筋笼时,利用2根33.5mm钢管用12#铁丝对称绑扎在钢筋笼主筋上,注浆管与主筋必须牢固可靠,并分别检查其通水性。管与管之间采用套丝连接并涂密封胶,外面螺纹处用止水胶带包裹,并牢固拧紧密封。注浆管每连接好一段,必须用10#～12#铁丝,每间隔2～3m与钢筋笼主筋牢固的绑扎在一起,严防注浆管折断(严禁电焊固定注浆管时造成渗水渗浆)。
3)针对抗压桩钢筋笼不施改到孔底,可利用2根与注浆管绑扎的原钢筋笼主筋延伸至孔底,并每隔2m设置一个12mm钢筋固定筋,以确保注浆管的稳定性及垂直度,最下面一节注浆管底部比钢筋笼主筋长50mm。
4)下钢筋笼必须缓慢下放,严禁强力冲击。在每节钢筋笼下放结束时,必须在注浆管内注入清水检查管路的密封性能。当注浆管内注满清水后,以保持水面稳定不下降为达到要求。如发现漏水应提起钢筋笼检查,在排除障碍物后才能下笼。
5)在桩身混凝土浇灌后12～24h内,必须用清水劈裂疏通注浆管,水量不宜大,贯通后即刻停止灌水。
6)对露在孔口出地面的注浆管,要加强工序间协调保护,防止施工机械和人为损坏。
3.2.3注浆桩位的选择
水泥浆在工作压力作用下影响面积较大。为防止注浆时水泥浆液从临近薄弱地点冒出,注浆的桩应在混凝土灌注完成3～7d后,并且该桩周围10m范围内没有钻机钻孔作业,该范围内的桩混凝土灌注完成也应在3d以上。
3.2.4注浆施工顺序
根据钻孔桩施工顺序跟踪施工,按照分期分批的原则,对桩身混凝土浇灌后7～10d的桩的桩号及完工日期进行统计列表,并报现场监理工程师批准后才能进行注浆施工。注浆时最好采用群桩一次性注浆,注浆先施工周圈桩位再施工中间桩。注浆时应做好施工记录,记录的内容应包括施工时间、注浆开始及结束时间、注浆数量以及出现的异常情况和处理的措施等。 3.2.5注浆设备选择
根据要求,结合本工程实际情况,注浆泵选用泵压不低于7MPa的SGB6-10型高压注浆泵。地面输浆软管采用耐压值不低于10MPa的双层丝纺织胶管。
3.2.6注浆控制
注浆时确保慢速、低压、低流量,以使水泥浆自然渗入土层,注浆终止采用双控标准,即当注浆量达到设计要求或者注浆量达到设计浆量的80%且泵压值达到2MPa时即停止注浆。
4注浆施工中可能出现的`问题和应对措施
4.1注浆管堵塞
在桩底注浆时,如若发生压力达到10MPa以上仍然打不开注浆喷头等造成一根注浆管发生堵塞,可将全部的水泥浆量通过另一根畅通导管一次压入桩端,补足注浆数量。对桩端全部不通的桩,必须采取补注浆措施。
对注浆开始时即发生桩顶大量返浆的桩,应认真检查并停止注浆,分析是注浆管接头漏浆还是堵塞,并采取相应补救措施,确保其达到设计要求。
4.2出现冒浆
注浆时常会发生水泥浆沿着桩侧或在其他部位冒浆的现象,若水泥浆液是在其他桩或者地面上冒出,说明桩底已经饱和,可以停止注浆;若从本桩侧壁冒浆,注浆量也满足或接近了设计要求,可以停止注浆;若从本桩侧壁冒浆且注浆量较少,可将该注浆管用清水或压力水冲洗干净,等到第2天原来压入的水泥浆液终凝固化、堵塞冒浆的毛细孔道时再重新注浆。
4.3补注浆措施
对注浆管堵塞而无法继续压入浆液的桩,本工程在施工前制定了补注浆应急预案。补注浆工作应在注浆工作结束后统一进行,其具体做法为:用地质勘察钻机在桩周壁0.2～0.3m处钻进直径大于90mm的孔。钻孔深度比桩端深0.4～0.5m,在孔内下入带注浆器的注浆导管,并随同注浆管一并下入封孔注浆塑料管,通过封孔注浆塑料管(封孔水泥浆液的水灰比为0.5,并需掺早强剂),待封孔水泥浆液固期达到3d后,按正常后注浆工艺进行压入浆液,具体控制标准与正常后注浆相同。
5桩端后注浆试桩检测与效果分析
本工程750mm的钻孔灌注桩共950根应用了桩端后压浆技术,750mm单桩竖向承载力设计值为4700kN,经确定试桩竖向抗压极限承载力最大加荷值为8040kN。通过试桩检测提供的试验数据以及Q-S曲线、s-lgt曲线分析,24组试桩试验结果均符合设计要求。
试桩时,选取了10#楼试桩进行了对比静载试验,单桩静载仪器为RS-JYB。
1)加载分级:每级加载为预估单桩极限承载力的1/10～1/15,每次加载350Kn,首次加载为700kN。
2)沉降观测:每级加载后隔5min,10min,15min各测读一次桩顶沉降量,以后每隔15min测读一次桩顶沉降量,累计1h后每30min测读一次桩顶沉降量。
3)稳定标准:在每级荷载作用下,桩顶的沉降量在每小时内小于0.1mm,且连续出现两次。试验相关数据见表2和Q-S曲线对比见图2。
可以看出,桩端注浆的Q-S曲线呈缓变形,说明桩端注浆后桩的端承力可充分发挥,变形特性随之改善,桩的沉降量明显降低。试验结果表明,桩端后注浆抗压桩比普通抗压桩单桩竖向承载力明显提高,提高幅度约18%。
6结语
综上所述,通过本工程的桩端后注浆技术的应用,积累了一定的行之有效的工程经验。实践证明,泥浆护壁钻孔灌注桩采用桩端后注浆技术,可以解决泥浆护壁钻孔灌注桩固有的工艺缺陷,改善桩基质量,减少沉降,能大幅度提高单桩承载力,节约基础造价,具有较好的技术经济应用前景。
参考文献:
[1] JGJ106-2003.建筑基桩检测技术规范[S].
[2] GB50007-2002.建筑地基基础设计规范[S].
[3] 黄生根,龚维明.钻孔灌注桩后压浆的承载性能研究,岩土力学[J]2004,8.
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