桩端后压浆施工技术在桥梁桩基工程中的应用.pdf

'桩端后压浆施工技术在桥梁桩基工程中的应用王瑞亮，向继兴(中铁三局集团有限公司运输分公司，山西榆次030600)摘要：柱端后压浆技术可减少桩底的沉渣和桩周泥皮对桩基的不利影响，改善桩土相互作用关系，能大幅度提高桩基承栽力、降低桩基最终沉降量。本文结合具体工程实例对桩基端后压浆的施工工艺进行了描述。为了判定桩端后压浆承我力提高幅度及压浆效果，选择4’主墩7。、9。桩进行后压浆竖向静载荷试验，验证了该技术在桩基施工中的效果。关键词：端后压浆；承载力；沉降量；静载荷试验中图分类号：U443．15文献标识码：B文章编号：1672—4011(2012)06—0185—020前言目前，钻孔灌注桩是桥梁工程常用的一种基础形式，由于具有对各种地质条件适应性强、无噪音、无挤土效应等诸多优点而被广泛应用于各种基础工程中。然而在工程实践中也存在一定的缺陷，如位于地下水位以下的灌注桩施工时通常采用泥浆护壁成孔工艺。成孔后孔底沉渣厚度多达0．2～0．6rfl，且难以清除，形成了桩底端支承在软土。在工作荷载下，桩端虚土极易使桩发生刺人沉降，沉降值较大。同时许多试桩报告都显示即使在规范允许的变形范围内，桩端承载力仍未能充分发挥。因此改善桩底土的工作性能成为急切需要解决的技术问题，桩端后压浆技术应运而生。桩端后压浆技术是指钻孔灌注桩在成桩后，通过预埋的压浆通道用压浆泵将一定压力的水泥浆压人桩底，使浆液对桩底沉渣和桩底土层及桩周泥皮起到渗透、填充、压密、劈裂、固结等作用，从而来提高桩承载力、减少变形量的一项技术措施。桩基后压浆处治地基技术对持力层为卵砾石层最为有效，其压浆后比压浆前单桩竖向极限承载力可提高50％左右。该技术通过端后压浆，使桩周及桩底土体得以加固，从而大大提高灌注桩的桩侧阻力和桩端阻力，达到增加灌注桩承载力的目的，具有很高的技术、经济效益。1工程概况及端后压浆工艺1．1工程概况某高速铁路连续梁桥为三跨连续梁，中心桩号为DKl61+001，墩号为3。一6。。基础为钻孑L灌注桩基础，其中4’主墩桩基根数为20根，桩径1．5nl，桩长为44—46m；承台截面尺寸均为22．6X14．6×5(m)，墩身均采用圆端形实心墩，墩身截面尺寸为9．5×4．6(m)。桩基平面布置图如图1所示。承台基础位于河谷，主要在一、二、三级阶地、河床、河漫滩上。桥址范围内主要地层为第四系全新统人工填土、砂质黄土、粉质粘土、粗圆砾土、卵石土、泥岩。土层分布及主要力学指标见表1。作者简介：王瑞亮(1975一)，男，湖北武汉人，工程师，主要研究方向：铁路路基及边坡加固；向继兴(1984一)，男，湖南湘西人，工程师，主要研究方向：铁路路基及边坡加固。图14’主墩桩基平面布置图表1土层分布及主要力学指标层底标高桩周极限桩端极限端土层号土层名称侧摩阻力标准值阻力标准值(n1)q，(kPa)1素填土O^．62粘质黄土6～18303粉质粘土18—35424卵石土35—486718005泥岩48～60801．2端后压浆工艺及参数根据现场地质条件，为提高主墩桩基的承载力，特对主墩桩基进行端后压浆处理，后压浆施工工艺包括如下四个流程。(1)压浆导管敷设。桩端后压浆采用PVC钢丝软管3根(国际普通低压流体焊管)，壁厚3．25into，通至桩底。PVC钢丝软管用管箍连接，用铅丝将压浆导管同时敷设在钢筋笼箍筋内侧。(2)桩端压浆阀的安装。制作钢筋笼时，将桩端压浆阀与相应压浆导管连接。桩底压浆阀底部超出钢筋笼200mln，超出部分钻上花孔，并用生胶带密封，以防止桩身混凝土水泥浆液堵塞压浆管，桩底压浆管可兼用于超声波检测。(3)压浆。由于压浆有较高的压力，必须要等到桩身具有一定的强度之后才可压浆。根据经验，当桩身混凝土强度达到设计强度的80％并且混凝土试块强度大于20MPa之后可开始压浆。本工程选用压浆泵采用3SNSA型压浆泵，功率18kW，压浆终止压力为1．5MPa，采用P．042．5号普通硅酸盐水泥，掺8％AEA膨胀剂，水灰比(0．5—0．6之间)按先稀后浓的原则进行施工。压浆分两次进行，第一次压入量为总量的65％。(4)压浆结束时，做好记录，用清水将高压管冲洗干净放好。2试验设计及结果分析为了判定桩端后压浆承载力提高幅度及压浆效果，特选择4。主墩7。、9’桩进行后压浆竖向静载荷试验。桩端后压浆有关试验参数如表2所示。＼。．苫／●0●垮●加●●，●H●悖●_B．埽．●他●"●／“=．＼ 表2桩端后压浆有关试验参数桩号桩径(mm)桩长(m)压浆量(t)压力(MPa)水灰比1#12004431．2—2．5O．69’1200463．21．2～2．50．6同时试桩经端后压浆后，其沉降量大大降低，7。桩端后压浆试桩的最终沉降量是未压浆的三分之一，主要是因为水泥浆与持力层土体相胶结，在桩端形成胶结体，增加了桩端承压面积，提高了桩端承载力，降低了桩基沉降量。到两裂装黠薏票蓊茹鬻麓2需测赢得3总结到两试桩压浆前后的承载力位移曲线如图所示。～⋯lO20304050S(mm)图2试桩压浆前后的P～S曲线图(1)端后压浆技术是具有技术含量的施工技术，需要工艺合理，措施得当，管理严格，施工精心，才能得到预期的效果。否则将会造成压浆管被堵，压浆装置被包裹，地面冒浆等质量事故。(2)端后压浆技术能大大提高单桩极限承载力，同时也能减少桩基沉降，试桩荷载一沉降曲线由压浆前的陡变型变化为压浆后的平缓型。(3)采用端后压浆技术，可以根据地质条件更合理地确定桩长，对于减小桩基沉降、稳定基桩质量、提高桩基的承载力、节约工程造价，缩短工期有显著效果。[ID：7739]根据试桩压浆前、压浆后试验结果对比可以看出，试谬芎叉献：桩经后压浆处理后，单桩承载力有显著提高。证明后压浆[1]冯守中．公路软基处理新技术[M]．北京：人民交通出版社。技术的确能够大幅度地提高钻孔灌注桩的承载力。从图中2008．可以看出，压浆前两试桩P—S曲线属陡变型，桩顶荷载6[2]龚维明，戴国亮．大型深水钻孑L灌注桩桩端后压浆技术[M]．北oookN左右d自线斜率突然增大，沉降急剧增大，主要是由京：人民交通出版社，2009．于桩底有沉渣，桩端阻力没发挥作用。根据结果，压浆前[3]黄生根．超长大直径桥桩的压浆效果研究[J]·公路交通科技，7’桩极限承载力取5800kN。而压浆后两试桩P—S曲线属2004，【))：70—73．平缓型，按照桩顶沉降近似的原则，压浆后7·桩的极限承[4]袁聚云，李镜培·基础工程设计原理[M]·上海：同济大学出版鍪耄塑竺8竺三鼍：l曼愁要篓妻兰黧』慧』警阻力[5]王’：E国,ZU际U．I压．浆技术理论与实践[M]．徐州：中国矿业大学出版大幅增加，使得7。桩由摩擦桩逐渐向端承摩擦桩转化。⋯。：：：=：：二一”～”一“7““⋯”””⋯“⋯’一”⋯“一￡g，=!，c!，。E，2E，。E，：E，。E，2E，2E，2c，!￡，，￡，2fMil!；i!：!：，，￡!，=!，￡!，c!，2E，E!，=!≈cg，。E，f!，=g!=s，=g}=g：；#㈣(上接第184页)大混凝土结构的截面面积，在构建的各个角部包上一层型钢，提高刚度、或者采用预应力方法加固、增设支点加固以及使用喷射混凝土的方法加固。电化学方法是利用施加电场在介质中的电化学作用，以此来改变混凝土或钢筋混凝土所处的环境，使钢筋钝化，减缓腐蚀反应，以达到防腐的目的。碱性复原法、氯盐提取法、阴极防护法是化学防护法中最常用并有效的方法。混凝土置换修补法是处理较严重的损坏混凝土方法，此方法是将损坏的混凝土扣除掉，然后再置换新的混凝土或者其他的材料，以修补裂缝。灌浆、嵌缝修补法主要用对结构整体性有影响或对防渗有要求的裂缝，它是利用一些压力设备将胶结材料压入裂缝中，密实裂缝，胶结材料凝结硬化后与混凝土形成一个整体，进而起到加固封堵的作用。一些常用的胶结材料有环氧树脂、水泥浆、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化学材料。嵌缝法是密封中最常用的封堵方法，它经常是沿裂缝凿槽，在槽中填充刚性或塑型防水材料，以达到封闭裂缝的目的。聚乙烯胶泥是常用的塑性止水材料，聚合物水泥砂浆是常用的刚性IE水材料。5大体积混凝土我国《混凝土结构工程施工及验收规范》中规定，建筑物的基础最小边的尺寸在1—3111范围内属于大体积混凝土。大体积混凝土结构的截面尺寸较大，裂缝一般在混凝土浇注短期内形成，此时设计荷载尚未作用于结构上，因此，由于外荷载引起裂缝的可能性很小。大体积混凝土内部有一定的温度储存，内部温度升高程度比外部温度升高程度大，而在降温过程中，内部降温也比外部降温快，在此过程中，当由温度差异产生的温度应力超过混凝土所能承受的拉力极限值时，混凝土将会出现裂缝。由于大体积混凝土裂缝是由于温度差异产生的，因此，选择合适的组成材料、合理的施工安排、浇筑前后降低混凝土温度和控制养护温度等措施，在一定范围内，可以避免裂缝的产生。适量的掺合一些减水剂和掺和一些粉煤灰，可减少水的用量和水泥的用量，以降低水化热，减缓裂缝的发生。在配筋方面应采用小直径、小间距，构造钢筋略微大一些，可提高抗裂性能¨j。6结语裂缝是混凝土桥梁结构耐久性的一种普遍存现象，它的出现不仅会降低建筑物的抗渗性能，还会影响建筑物的使用功能，而且还会引起钢筋的锈蚀、混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响建筑物的承载能力，严重的可能造成重大工程事故。我们应该在施工过程中针对季节的不同和工程的特点，同设计院、商品混凝土厂家等各方相互交流沟通，制定详细可行的预防保证措施，是防控混凝土裂缝产生的最有效的方法。应该对现浇混凝土结构裂缝进行认真观察分析鉴定，在鉴定裂缝性质的前提下，结合工程特征和重要性等级，慎重采用合理的修补方法，以保证建筑物和构件安全、稳定的工作。[ID：7801]参考文献：[1]周晓龙．浅谈混凝土裂缝及其防治[J]．科技情报开发与经济，2010，(20)：221—222．[2]段海淼．浅谈混凝土裂缝[J]．同煤科技，2007。(3)：43—44．[3]谭灵坚．浅谈混凝土桥梁施工裂缝有效控制[J]．科学之友，2010，(5)：65．[4]陈智．混凝土裂缝的防治与处理[J]．经济研究导刊，2010。(28)：217—218．'