摘要:当前建筑工程的质量要求越来越高。例如在高层建筑中进行桩基工程的施工,需要在注浆技术上运用新技术、新材料,因此技术的应用上不仅要对施工要点进行论证和应用,还要注意采用施工技术管理进行质量的保障。在运用灌注桩后注浆技术中,对于灌注桩管布设、压浆时间顺序、浆液配比等等技术施工要点的把控,必须配合施工质量管理要求,保证技术环节的应用到位,才能确保建筑工程质量得到保障。
关键词:灌注桩后注浆;施工技术;建筑工程
一、后注浆机理
钻孔灌注桩在成桩前事先在钢筋笼侧边和底边上预埋注浆管,在混凝土灌注桩成桩后且达到预定强度后,采用高压注浆泵注入水泥浆,水泥浆液渗透到桩侧疏松的土体或桩端沉渣中,通过渗入、劈裂、充填、挤密、固集等作用与桩体周围土体结合,固化桩底沉渣和桩侧泥皮,形成强度较高的复合土体,一方面桩侧注浆区形成的“扩径”效应增大了侧摩阻力,另一方面桩端注浆区的“扩底效应”增加了桩端持力层承压面积,此两方面相互作用共同提高了单桩承载力,降低了基础沉降。
二、施工工艺
灌注桩成孔→钢筋笼预埋注浆管→混凝土浇筑成桩→高压力水流清洗疏通注浆管→均匀注浆→注浆量或注浆压力达到设计要求停止注浆。
1.注浆管埋设
注浆管宜用直径3.0-4.5cm的黑铁管或镀锌钢管。注浆管下部20cm处采用钻头均匀钻出四排出浆口,平面布置宜采用梅花状,此种方法更利于均匀出浆。现场常用图钉封住出浆口,外面套上尺寸合适的松紧型皮带(可用自行车内胎代替),两端用胶带封严,注浆管端口才有管帽封死,以防灌注混凝土时堵住出浆口,由此便形成了单侧注浆阀,当注浆开始时,依靠注浆压力将皮带和图钉挤开,浆液由注浆口和图钉空隙流出,停止注浆时,皮带回缩将出浆口堵塞,防止浆液回流。实践证明采用该出浆阀后注浆成功率达90%以上。
目前常用的注浆一般在钢筋笼桩侧对称布置两根注浆管,桩底注浆管压入孔底土层30cm-50cm,以防混凝土将注浆口埋入,难以开塞注浆。
2.注浆参数选择及技术要点
影响注浆效果的原因是多方面的,注浆浆液水灰比、注浆量是最主要的因素;除此之外,注浆时间、注浆压力、泵流量也对注浆效果有着重要影响。
(1)注浆时间
桩身混凝土初凝后,用高压水(8.0MPa)开塞,2-3后开始注浆,注浆压力控制在2-5MPa,且不宜迟于成桩后30天,
(2)注浆浆液水灰比
注浆浆液水灰比应满足设计及施工验收规范要求,过大时虽然便于施工但会影响桩基土体加固质量,过小会导致施工困难,从而使地基加固匀质性降低,也会影响质量。所以后注浆水泥浆的水灰比与土的饱和度和渗透性具有密切的关系,无当地经验数据时可先小范围试验,然后大面积施工。同时,我们通过对单桩的压缩实验,在不同地方针对不同地层,如济南、菏泽、青岛、潍坊等地,经过大量实验,总结出针对不同土层适合的水灰比,如下表所示。
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(3)注浆压力
注浆压力应根据土层性质以及注浆深度确定,对于风化岩、非饱和粘性土及粉土,注浆压力宜为3~10MPa;对于饱和土层压力宜为1.2~4MPa,软土宜取低值,密实粘性土取高值。
(4)注浆量
设计上常以《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)给出的注浆量计算公式:
GC=αPd+αsnd估算注浆量,αP,αs分别为桩端、桩侧注浆量经验系数,αP=1.5~1.8,αs=0.5~0.7;对于卵砾石、中粗砂取较高值。
(5)注浆顺序
对于饱和土中的复式注浆顺序宜先桩侧后桩端;对于非饱和土宜先桩端后桩侧;多断面桩侧注浆宜先上后下;对于整个承台群桩应一次性注浆,注浆先周围桩后中间桩;注浆采用两根桩循环注浆,即先注第一根桩A管,注浆量约占总量70%,再注另一根桩的A管,然后依次为第一根桩的B管,第二根桩的B管,如此保证同一根桩两根管注浆时间间隔30min~60min以上,给了水泥浆在碎石桩中扩散的时间。桩端注浆应对同一根桩的各注浆导管依次实施等量注浆。
三、后注浆对单桩承载力的影响
本文以某工程为例,探讨了后注浆对桩基承载力的提高作用。
本工程采用端承摩擦型钻孔灌注桩后注浆工艺,本工程在拟建场地选取最不利地层施工6根试验性试桩(编号S1~S5),为工程桩提供设计依据。桩顶端持力层为第8层粉土层,混凝土强度为C45,进入持力层深度不小于2.0d,桩径800mm,桩长25m,设计的单桩极限承载力标准值应大于6000KN,重点探究了后注浆钻孔灌注桩对桩基承载力的提高作用。
1.参照JGJ94-2008《建筑桩基技术规范》, Quk=Qsk+Qpk=u Σ ψsiqsikli+ψpqpkAp
我们根据勘察报告选取了S1~S5 桩所在的钻孔地层,对建筑进行桩基承载力验算。(不考虑后注浆对桩基承载力的影响)具体验算结果见下表。
桩基承载力验算
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2.根据设计要求,试桩采用桩端桩侧注浆,桩端注浆导管沿钢筋笼圆周对称设置,桩端两根,桩侧一根。后注浆采用P·O42.5普通硅酸盐水泥。终止注浆压力不小于6Mpa,单桩设计注浆量不小于2t。
3.在桩身混凝土强度达到设计要求的条件下,我们在注浆完成20天后进行桩基静载实验,确定单桩在竖向荷载作用下,达到破坏状态前或出现不适合继续承载的变形时所对应的最大荷载,即单桩竖向抗压极限承载力。由此得到试验结果,见表3。
表3单桩竖向极限抗压承载力试验汇总表
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通过单桩竖向极限抗压承载力试验结果分析, 单桩极限承载力标准值试验数据比验算的单桩极限承载力标准值提高了160%~180%,满足设计单桩极限承载力大于6000KN 的要求。
四、结束语
为保证注浆效果达到提高预期承载力的效果,在后注浆实施工艺中,应严格按照规范和设计要求,严格控制成桩质量、注浆压力、注浆量、水灰比等施工参数,并做好相应记录。总而言之,后注浆技术随着城市高层建筑的不断开发及旧城改造中深基坑开挖场地狭小的限制,灌注桩后注浆已越来越广泛地应用于土建工程,其设计、施工、检测经验也将日臻成熟,前景看好。
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