多夹层地质区域冲孔灌注桩综合压浆技术研究

发表时间:2019/1/9   来源:《防护工程》2018年第29期   作者:甘英杰 李辰 蔡文浩 李军
[导读] 本文基于深圳多夹层地质区域施工的某花园项目冲孔灌注桩现场抗拔试验结果,研究了综合压浆技术对冲孔灌注桩抗拔承载力的影响

中建二局第三建筑工程有限公司  北京  100070
        摘要:本文基于深圳多夹层地质区域施工的某花园项目冲孔灌注桩现场抗拔试验结果,研究了综合压浆技术对冲孔灌注桩抗拔承载力的影响,结果采用综合压浆技术后,可适当减小桩径及桩长,从而降低桩基工程造价,取得明显的技术经济效益。
        关键词:桩基工程;冲孔灌注桩;综合压浆技术;抗拔承载力;
       
       
        1、引言
        灌注桩具有对地层适应性强,施工快速的优点,广泛用于城市内基础施工。但同时由于灌注桩需采用泥浆护壁方式成孔,限制桩基承载力的发挥。本文基于深圳多夹层地质区域施工的某花园项目冲孔灌注桩施工实例,分析了采取综合压浆技术对灌注桩的单桩抗拔承载力性能的影响,对于设计和施工具有一定的借鉴和指导意义。
        2、工程概况
        某花园项目位于深圳市布吉片区,场地原始地貌为台地~台地间沟谷,经人工整平改造修建了单层临时建筑物,拆除后曾作为临时弃土场。场地地形总体呈阶梯状,西南高,东北低。冲孔孔口地面标高在69.48~74.79m之间。
        考虑施工现场临建居住区,桩基设计采取端承型冲孔灌注桩,冲孔灌注桩总计1208根,其中抗拔桩446根、承压桩762根。我公司技术中心组织对项目在基础试桩过程中发现,由于地质情况复杂,采用干挖成孔方式容易塌孔,成孔质量差,故采用泥浆护壁方式成孔,以加快成孔速度,并有效控制塌孔发生概率;冲孔桩成孔施工采用泥浆正循环工艺,其泥浆的作用除稳定孔壁外,更重要的作用是将岩屑返出桩孔。灌注桩成孔后,桩底和桩周土体因土体应力释放,土体的密度和强度降低,即使在灌注混凝土后土体强度仍无法恢复,对抗拔承载力影响较大。且抗拔桩分布区域为裙房,设计桩长较短,原有设计桩长无法保证抗拔承载力达到设计要求。
        为保证抗拔桩的抗拔承载力,同时避免常规增加桩长的做法对施工效率的降低和成本的增加,参考其他工地实践情况及相关资料,结合项目情况提出综合压浆技术,通过对抗拔桩进行桩端及装侧进行高压注浆施工,有效提升抗拔承载力。
        3、灌注桩综合压浆技术施工工艺
        3.1 施工工艺流程
       
        图 施工流程图
        3.2冲孔桩成孔
        冲孔桩成孔施工是采用泥浆正循环工艺,其泥浆的作用除稳定孔壁外,更重要的作用是将岩屑返出桩孔。所以在冲孔桩施工前,必须在桩孔附近设置一个泥浆池,用泥浆泵从泥浆池里抽取泥浆,排放到桩孔底部,以泥浆的冲力将孔底的岩屑冲起,并带着岩屑向上返,经孔口泄浆口返到泥浆池中。泥浆池的作法为在施工现场开挖浆池储备和制作泥浆,用沙袋护壁,铺垫彩条布。为保证泥浆能稳住孔壁,并有效地携岩屑上返,除要求泥浆泵的功率满足要求外,泥浆自身的比重也有一定要求,比重范围为。
        3.3 注浆管制作与安装:
        本工程注浆管材料采用焊接钢管。连接套管采用钢管。注浆管底端长范围做成花管。沿花管段每隔钻取一对出浆孔,孔径~,相邻孔交错布置,孔口毛刺挫平(此为桩底综合压浆)。沿桩身间距用高压复合软管做成环形管,实现注浆器的连接,同时与纵向注浆导管连通。通常每个环形管上沿圆周对称设置个注浆器,注浆器为单向阀式构造(此为桩侧综合压浆)。
       
        图环形注浆器
        安装前根据冲孔桩上返上来的石屑,分析桩身范围上软弱夹层位置,据此最终确定高压注浆环形管的沿桩身的具体位置,达到有针对性的加强桩身抗拔承载力的目的。
        判岩标准如下:
        对全风化及强风化界限判岩的初步标准:挖出的土体内部呈青褐色,手捏即散,内夹有碎块,可初步判定已进入强风化岩层。
        对强风化及中风化界限判岩的初步标准:挖出的土体内部呈浅灰色,内有大块石,可初步判定已进入中风化岩层,如有白色石英砂岩,则仍在强风化中。
        连接套管与注浆管之间应焊接密实。每节注浆管套管连接后向管内注满水以检查连接处的密实性,不合格要补焊。注浆管安装完毕后,其上端应露出地面~,且不宜太长,以防损坏管头。注浆管上端接头用堵头封堵,以备压水,注浆时接装闸阀。
        3.4 预压水疏通注浆通道:
        对注浆管预压清水,以便劈裂桩桩底破碎软弱层,并打通注浆通道,这是提高注浆管安装成功率的有效办法之一。预压清水量以清底扩底为目的,并压通的注浆通道,压水压力可提高到15MPa。
        3.5 注浆施工:
        材料:水泥采用PO32.5级,UEA膨胀剂掺量12%。采用浓浆、低压慢注及间歇注浆,以利于将定量水泥浆体留驻桩底有效范围内。根据压注实时情况,一般情况下注浆工艺参数可按实情在如下范围内调控:
        (1)注浆前压水试验的压力:注浆前压水试验是桩底注浆一道重要工序,除起到一般注浆工程的三个重要作用:①疏通注浆通道;②将沉渣及泥皮中的细粒部分推至加固范围外;③检查两根注浆管的联通性,以便采取措施充分发挥两根管的可灌性。若只有一根管可灌,应调整注浆工艺参数,使注浆均匀有效。压水量、压力时间根据实际情况定。
        (2)注浆过程压力:以可注入为准,控制在6MPa以下。本工程注浆过程压力控制在4.0~6.0MPa之间。注浆过程中应密切注意注浆压力变化,根据以下情况实时调整施工:①压力逐渐上升,但达不到要求的压力,这可能是浆液在粘土中形成脉状劈裂渗透,或浆液浓度低、凝胶时间长,或部分浆液溢出。②注浆开始后压力不上升,甚至离开初始压力值呈下降趋势,这可能是浆液外溢。③压力上升后突然下降,这可能是浆液从注浆管周围溢走,或注速过大,扰动土层,或遇到空隙薄弱部位。④压力上升很快,而速度上不去,表明土层密实或胶凝时间过短。⑤压力有规律上升,即使达到容许压力,注浆速度也很正常(变化不大),这表明注浆是成功的。⑥压力上升后又下降,而后再度上升,并达到预定的要求值,可以认为是第③种情况的空隙部位已被浆液填满,这也是注入成功地例子。本工程根据已注浆经验,注浆压力变化可能基于第⑤种情况。注浆终压比初压提高1MPa以上。
        (3)浆液浓度(水灰比):1:1~0.6:1 ,先稀后浓。每料水泥浆搅拌时间1~3分钟。浆液浓度对注浆效果的影响:先灌注稀浆的目的在于稀浆的流动性好,裂隙无论宽窄,均易进浆,先将细缝填灌充实,而后浆液再逐级变浓,使中等或较大的裂隙也得到充实。本工程取其中的两个级别(1:1、0.6:1)用于灌注桩注浆。
        (4)注入量及注浆时间:对于每桩注入水泥量具体量视情况而定。注浆过程采用间歇注浆,每桩注浆时间1个小时左右,其中间歇时间大于等于实注时间。可灌性较差桩须小泵量连续灌注。
        (5)注浆顺序:先注场地周边的桩孔,由外而内逐层内推,最后注场地中央部分桩孔。
        4、结果对比
        通过采用综合压浆技术,施工冲孔桩312根,经过设计确认,桩长可缩短,且经抗拔试验结果显示,抗拔承载力提高了。
        表4.综合压浆技术的桩与未采用综合压浆技术的桩抗拔承载力对比表
        ZJ1型桩对比(原设计要求入强风化不小于12m,并且总桩长不小于20m)
综合压浆桩 普通桩

        5、结语
        由本文的研究可以发现:
        5.1 灌注桩采用综合压浆技术处理后,桩基抗拔承载力有较大幅度的提高,可消除桩端或部分桩侧的施工缺陷,消除沉渣对早期沉降的不利影响。
        5.2采用综合压浆技术试桩后测试数据可直接提供设计单位使用。设计单位根据数据相应缩短桩入持力层深度,达到缩短桩长,加快桩基施工速度的效果。
        5.3灌注桩综合压浆技术可在安装前根据冲孔桩上返上来的石屑,分析桩身范围上软弱夹层位置,据此最终确定高压注浆环形管的沿桩身的具体位置,达到有针对性的加强桩身抗拔承载力的目的。
        参考文献:
        【1】王杰,岩土注浆理论与工程实例,2001.4;
        【2】万征、秋仁东,桩侧桩端后注浆灌注桩水平静载特性研究,《岩石力学与工程学报》2015年S1期;
        【3】刘影;姚勇;彭陆;肖军;;砂卵石地层中灌注桩后压浆模型试验设计与分析[J];四川建筑科学研究;2009年05期
        【4】周红波,陈竹昌;施工工艺对桩基桩端效应的影响研究与应用[J];地下空间与工程学报;2005年S1期;

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