高层建筑桩基工程中灌注桩后压浆技术应用

'广东建材2012年第3期施工技术高层建筑桩基工程中灌注桩后压浆技术应用谢晓锋(福建省轻纺工程建设有限公司)摘要：本文结合工程实例，阐述了高层建筑冲孔灌注桩应用压浆工法的应用，并根据工程的检测成果，分析了该工法对提高单桩竖向承载力、改善桩基承载工作性能的效果。关键词：灌注桩压浆工法；注浆性能分析；承载力机理1前言拟建建筑物层高l6层，主楼地上16层，总高度53．2mI结构为框剪结构，经过多个设计方案论证，桩基进入2l世纪以来，某地兴建了大量的高层住宅楼工程采用后压浆冲孔灌注桩，桩荷载形式为入岩端承及高层办公楼，该地区地层中有1．6～18．4m的淤泥层桩，共布设后压浆钻冲灌注桩82根，其中800桩31和i～12．2m的全风化花岗岩层，一般淤泥层埋藏在约根，单桩承载力设计值为3200kN：①900桩51根，单3~21m，卵砾层均在21～38m之间，通常该地区对高层桩承载力设计值为3800kN。该工程工程地质条件(见表建筑物设计①800冲孔灌注桩，将桩端落在中风化花岗1)。岩层内1～2m左右，但由于用此工艺施工，施工周期长，施工难度大，并且桩长及桩径受到局限，满足不了高层表1工程地质描述层号层厚(m)土性描述建筑要求，采用普通冲孔桩能保证桩长及桩径，但冲穿10．3～5．3杂填土：灰黄色，湿，松，新近回填强风化花岗岩层却成本高，施工也非常难，而采用桩后2O．7～2．9粉质粘土：褐黄色、硬塑、具湿陷性桩底注浆工艺施工，可以做到保证桩径、桩长及单桩承31．6～18．4淤泥：深灰色，饱和，流塑载力要求。桩底后注浆工艺是在桩身混凝土达到终凝41．1～12．9粉质粘土：姜黄，灰绿色，湿，可塑51．6～l2．3淤泥质土：深灰色，饱和、软塑后，通过桩身预留注浆管，将具有流动性的水泥浆液，按60．6～lO．2残积砂质粘性土：褐黄、灰黄色、稍湿一定的压力作用下压入桩底或桩身侧面缝隙，使其充填7O．8～12．2全风化花岗岩：黄褐色、稍湿湿，硬塑密实，固化与桩身形成整体，从而达到提高单桩承载力80．9～7．5强风化花岗岩：黄褐、灰绿色，岩石风化明显目的。该地某大楼在桩基础施工中成功应用了桩底压浆3后注浆钻孔灌注桩施工工艺工艺，取得了良好的效果。后注浆冲孔灌注桩施工工序为：冲击成孔一吊放钢2工程概况筋笼(同时预埋注浆管)一浇灌混凝土一成桩后注浆。及后续施工方的肯定，总结如下：(4)搅喷桩止水帷幕具有造价低、易施工、进度快、能(1)从基坑开挖后的情况来看，总体止水效果良好，保证施工质量的特点，适合于在控制地下水抽取情况下在围护结构开挖暴露期间，未发现搅喷桩因变形破坏而的工程建设中运用。●出现渗水的情况。(2)从搅喷桩止水帷幕的防渗功能看，其完整性和连【参考文献】续性是关键，因此施工中应特别注意控制桩位偏差及桩[1]钱万周，深层搅拌桩止水帷幕在软土地层施工中的应用[J]体垂直度。山西建筑．2008(09)[2]建筑地基处理技术规范[S]，JGJ79-2oo2．(3)在设计支护方案时分别采用了土钉墙、护坡桩及[3]建筑地基基础工程施工质量验收规范[S]，(6B50202—2002)护坡桩+土钉墙等方案，充分考虑了后续地下基础施工、防水施工及各类出结构的管线甩口碰头施工等。——87—— 施工技术广东建材2012年第3期3．1成孔工艺(5)注浆阀门设计：根据注浆内径在下部打孔，孔径采用卷扬机悬吊冲击钻头(又称冲锤)上下往复冲累计面积与注浆端面积之比>1．05，且保证喷射有效面击成孔工艺。冲孔前在桩位处埋设大于桩径200mm的护积。筒，冲孔机对位偏差不大于±20mm，开始低锤(小冲程)(6)投石高度为50cm，注浆阀的有效长度设计为密击，锤高0．4～0．6m，并及时加块石与粘土泥浆护壁，30cm。泥浆密度和冲程可按表7—81选用，使孔壁挤压密实，直3．4．2注浆施工至孔深达护筒下3～4m后，才加快速度，加大冲程，将锤压浆采用2SNS型高压注浆泵并配以YJ340型泥浆提高至1．5～2．Om以上，转入正常连续冲击，在造孔时搅拌机，总功率14kW。采用纯压式灌浆法，成桩3～5天要及时将孔内残渣排出孔外，以免孔内残渣太多，出现后，把地面注浆系统与孔内一根注浆管连接，另一个注埋钻现象。浆管丝堵打开，压入适量清水，冲洗孔底内注浆腔室，待3．2吊放钢筋笼(预埋注浆管)另一注浆管内出清水后，开始注入按设计水灰比配制的水泥浆液，待另一注浆管内流出水泥浆液时，停注，安装(1)在成孔后把两根注浆管连同钢筋笼下入孔内。上丝堵，继续注浆，待压力达到1．5MPa时，稳压15min(2)注浆管检查。注浆管必须经过检查，无锈蚀，无裂左右，堵上此注浆管，换另一注浆管二次注入水泥浆液，痕，耐压性能好，尤其管内不得有锈蚀及其它杂物，防止压力达到1．8~2MPa时，稳压15min，拆洗上部注浆系铁锈及杂物进入注浆阀，使注浆阀堵塞，造成注浆失败。统，进入下一条桩施工。桩底注浆示意图见图1。(3)预埋注浆管：成孔检查合格后，两根后注浆管随钢筋笼下入孔内，注浆管绑扎在钢筋笼上对称安装，压浆导管的上端设计高出自然地坪200mm，下端接管箍后距孔底80Orion，压浆导管接管处采用套管焊接。套管直径32n~n，长度150mm，材质与压浆导管相同。随钢筋笼入孔时不得反复冲撞孔底，不得悬吊，施工时必须避免压强图2桩底注浆机理示意图浆管路漏水和弯曲，以确保压浆通畅。注意：为确保压浆管进入沉渣和桩尖影响土层，桩孔深度严禁超深，同时图1桩底注浆示意图钢筋笼和压浆管制作时，底部加劲箍往下钢筋和压浆管4注浆效果及特点分析均适当加固，以便压浆管进入沉渣和桩尖影响土层，确根据质量监督部门桩基检测结果，该工程单桩承载保压浆阀能正常打开，顺利实施后压浆工艺。力提高60％~800％。且强风化花岗岩层固化良好，达到3．3混凝土灌注微风化岩层效果。开挖到基础桩顶标高一1．7m处，可见混凝土采取水下灌注，混凝土标号为C30，在对孔部分桩身有3～lOmm水泥浆层护裹桩身，还有部分脉状深、泥浆等相关性指标验收合格后开始灌注。灌注时要水泥延伸，厚度50～150mm，长度2～3m。由此可见后注求导管离孔底0．3～0．5m，初灌量应保证导管埋深浆工艺产生的固化、劈裂、扩底扩径效应，达到了后注浆1．0～1_5m，灌注混凝土应连续进行，并严禁把导管底拔工艺提高承载力的目的。该大楼钻孔灌注桩施工中成功出混凝土面。地使用了桩后注浆这种新技术工艺，取得了较好的效3．4成桩后注浆果，其特点为：3．4．1注浆技术参数4．1有效提高单桩端承力(1)采用42．5矿渣水泥，水灰比为0．7。由于后注浆的挤压、充填固结作用，在桩底形成扩(3)注浆量：单桩设计注浆量为5．Om。，必须严格按设大头且消除了钻孔灌注桩沉渣的存在，使桩体与桩端持计注浆，实际注浆时需大于或等于设计注浆量。力层有效地结合在一起，且由于高压注浆使桩底产生反(3)压浆速度：5O～75L／min。向预应力，能有效地发挥和增加单桩端承力。根据该大(4)注浆压力：初始0．5～1MPa。正常1．5~2MPa，最楼桩基检测中心做的高应变测试曲线分析，由于后注浆大3MPa。稳压时间15min左右。工艺使桩端持力层(卵石层)端阻进入微风化岩层，进一一88一 广东建材2012年第3期施工技术步证实桩端注浆的有效性。握裹作用的范围，参照梅霍耶夫承载力公式解约为桩径4．2有效提高桩侧摩阻力的4～8倍，甚至更大，并随桩端处土体抗剪强度增大而增加。桩底沉渣软层的压实硬化，桩端土层的压密，相应由于浆液沿桩周向上扩散泛浆，能部分增加单桩摩阻力，根据现场开挖情况，部分桩在桩上部可见5～的支承面积的扩大以及在桩身下段土层对桩体产生的握裹效应等综合作用，使桩端压浆能提高桩的承载力。15ram厚的注浆层。关于采用压浆工法提高单桩竖向承载力的数值，4．3能消除一些不明不良地质现象，改善桩身受对于不同持力地层、不同长度的桩，据已有注浆桩与普力情况通桩试桩资料对比，综合为0．2～2．0倍(这里的0．2倍在施工中，桩注浆量均大于设计注浆量5t，部分桩是指桩端持力层为软弱的粉质黏土土层)。本地区的持浆量大于7．5t，个别桩达到9t。根据基础开挖到桩顶标力层多为全风化花岗岩或强风化花岗岩，桩端压浆桩的高时(一1．7m左右)发现脊脉状注浆物存在，厚为50～极限承载力较未压浆桩增幅一般达到60％~200％。其变150mm不等，且不规则，说明后注浆工艺能消除部分不动幅值是与桩端持力层条件、桩土工作体系状况、工艺良地质的影响。条件及工艺参数诸因素密切相关。当持力层为粉土、粉4．4加固地基细砂层时增幅小。由于全部工程均采用后注浆法施工，由于浆液对桩6结，’束j．话，一周土的压密作用，并使部分浆液渗透土粒、砂粒、砾石粒之间的间隙里，使其固结与四周地层紧密相依，从而使桩底后注浆法具有可靠性好、附加费用低、承载力增幅大等优点，尤其是桩底后注浆后单桩承载力提高，整个地基得到加固。使桩数减少或桩长减短，工作量减少，施工周期缩短，桩4．5工艺先进基工程费用大大节约，并能消除一些不良地质现象，改后注浆工艺在我国是20世纪90年代初形成的一善桩的受力情况。关于后压浆工艺的进一步推广应用，种先进的施工工艺，是科学技术在工程施工中的具体运还有以下问题有待于进一步探讨：后压浆工艺参数、压用，由于其科学性和先进性，已在世界范围内多领域得浆设备的进一步优化，以确保压浆效果稳定可靠。应对到了广泛的应用和发展。现有试验资料进行搜集整理，规范设计参数，尽快确定4．6不足之处相关设计方法。●高压注浆易损件多，易坏，成本升高，地质情况复杂时，注浆量不易控制。【参考文献】5桩端压浆工艺提高承载力机理简析[1]沈保汉1桩基础施工技术现状及发展方向[J]1施工技术，2000由于此工法应用时间尚短，研究有待深入，对其机[2]编委会1桩基工程手册[M]1北京：中国建筑工业出版社，理简述如下：2003对于采用泥浆护壁工艺成桩时，往往在孔底形成一[3]编写组1建筑施工手册[第四版]1北京：中国建筑工业出版个沉渣软弱层，即使通过置换泥浆或抽渣筒排渣等认真社，2003，第426页清底措施，也很难达到清除沉渣的标准。通过设置于桩底的柔性注浆腔压入水泥浆，浆泡逐步扩大并向外挤压，就会压密沉渣软层而硬化此层，继而对桩端土层产生压密，从而大大提高桩底土层的刚度和强度，促使端阻同步甚至超前发挥。同时，压力胶囊在注浆压力作用下产生径向扩张的过程中，将使其周围梨形区范围内的土体受到挤压和剪力作用(近似于图2中的I区、II区)，将迫使III区土体压密并对桩身下端产生握裹效应，使得桩侧阻力也会有所提高。至于能够对桩身下端产生一89—'