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桩端后注浆技术在红楼饭店工程中的应用

时间:2014-01-13  来源:  编辑:  浏览:6200次
原考虑以-②中风化泥灰质粉砂岩为持力层,但需穿越厚约m的中密卵砾石混砂层才能嵌入,且钻进相当困难…本工程各桩均达到设计要求的注浆量,平均注浆压力MPa开塞压力.MPa,注入速度~L/min…这些参数的确定请参见《地基处理手册》中国建筑工业出版社,…结论及前景桩端后注浆技术,使桩底虚土得到固结挤密,减少了群桩的桩土相对变形,降低了桩群内
桩端后注浆技术在红楼饭店工程中的应用1、概述

目前高层建筑大多采用钻孔灌注桩基础,而钻孔灌注桩最大的缺点就是:桩底虚土较难清理,桩身泥皮影响侧摩阻力进一步发挥;或为获得良好的持力层不得不穿越厚实的饱和性土层而达到坚硬的风化层,但这不利于钻进、清孔和浇捣等。采用桩端后注浆技术可较好地解决这些难题。杭州红楼饭店改扩建工程正是由于成功地运用了这一技术,起到了固结桩底虚土、提高桩端承载力的作用。

工程位于城东铁路新客站广场西侧,建筑面积35913m2,主楼25层,裙楼5层,地下室2层,总投资近1.4亿元,由省级机关事务管理局筹建,省建科院设计所设计,省地矿工程公司施工桩基础部分,浙江泛华工程监理公司监理。

表1红楼饭店静载荷试验成果

桩底注浆桩号桩长(m)桩径(mm)成桩天数(d)极限承载力(kN)最终沉降(mm)

注浆前SZ244.3180037>869426.32

注浆后SZ244.3180059>993617.15

SZ144.1080044>867821.68

桩基为800钻孔灌注桩,共235根,有效桩长36.4~38.2m。原考虑以10-②中风化泥灰质粉砂岩为持力层,但需穿越厚约15m的中密卵砾石混砂层才能嵌入,且钻进相当困难。采用桩端后注浆技术,通过对试桩注浆前后静荷载试验对比,认为可用9-②卵砾石混砂层作为持力层,桩端进入该层3.2m后,单桩承载力标准值可达4200kN,单桩注浆1.5t(水泥量)。试验情况见表1。

2、施工工艺

(1)先准备直径25.4mm、长度比孔深长20cm的钢管两根,作为注浆管。在其底部长约25cm范围内梅花状布孔12个,孔径5mm,并用编织袋将管底口及小孔包扎封牢。在按正常施工工艺施打钻孔桩(成孔并清孔)后,将注浆管绑扎在钢筋笼两侧,同步放入孔内,伸至孔底,而顶部露出桩孔口20cm。随后下导管、清孔、浇灌混凝土,待成桩1d后,以约2MPa压力的清水冲开管底封口。7d后,压力注浆约2h。

(2)注浆浆液由水泥搅拌机(300L)、滤网、储浆桶(500L)、注浆泵(设最大压力10MPa的压力表)、桩孔口压力表、注浆管而达到桩底。注浆时将水灰比3∶1的水泥量120kg、0.8∶1的360kg及0.5∶1的1020kg依次注入。当注浆压力达到5MPa并稳压3~5min后或注完设计要求注浆量后,即可终止注浆;

(3)施工中考虑到注浆路程远造成的压力损失,用桩孔口压力表测得实际注浆压力(实际压力损失值约1.2~1.5MPa),从而避免了注浆压力值失实。

(4)本工程各桩均达到设计要求的注浆量,平均注浆压力3MPa(开塞压力2.2MPa),注入速度10~20L/min。

3、几个问题讨论

(1)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。水利行业用于防渗的帷幕灌浆分9个级别的水灰比,本工程取其中的3个级别用于钻孔灌注桩注浆。

(2)注入压力对注浆效果的影响:注浆压力与岩层地质的渗透性、浆液浓度有关。目前主要有“一次升压法”和“分级分压法”。当正常压力下注入速度缓慢时,可提高压力尽量使一些细小的裂隙不致在低压下提前被封堵,可较多地灌入一些浆液,即所谓“”一次升压法“。但较高的压力也会使浆液在较宽的裂隙中流窜过远,造成浪费。当在正常压力下就很容易可将浆液较轻松地压入时,说明岩层吸浆量大,这时可改用较低一级的压力进行注浆,于吸浆量逐渐减少时,再加一级压力,如此反复升高压力,直至达到规定的压力,一般为2~3级(即0.5P、1.0P或0.4P、0.7P、1.0P),是“分级分压法”。

(3)容许注浆压力、注浆量、渗透半径:一般当压力升至某一数值时,注浆量突然增大,表明地层结构已发生破坏或空隙已被扩大,此时的压力即为容许注浆压力。另两个重要参数就是注浆量Q和渗透半径r。这些参数的确定请参见《地基处理手册》(中国建筑工业出版社,1998)。

4、几点经验

(1)串孔现象:由于地层空隙率及持力层裂隙的存在,在A桩进行注浆时可能会有水泥浆从邻近B桩已开塞但未注浆的管中喷出,造成注浆管堵塞,致使B桩今后可能注浆失败。这种串孔扩散现象还可能引起周边土体固结,造成邻近桩机难以钻进,为避免因串孔而造成注浆失败,本工程采用分片开塞,分片注浆的施工流水作业。保证成桩1d后开塞,7d后注浆,从场地外围向内共分3~4片完成全场注浆任务。至于何时开始注浆,其实只要桩身混凝土强度大于岩石强度且不致因高压注浆而破坏混凝土自身结构即可。

(2)注浆管:注浆是通过注浆管来完成的。若注浆管长度不够,则桩底承载力得不到加强,影响桩端承载力。若注浆管焊接质量不高,则在高压力下,浆液会在接缝处逸出,压力骤变,导致注浆失败。若用回转盘式钻机成孔,则注浆管不宜高出孔身太多,否则影响钻机移位。

(3)二次注浆:若采取二次注浆则效果可能会更好。一般二次注浆量约为第一次的1/3~1/4,水灰比可适量提高。

(4)清水:开塞清水不宜过多,压力也不宜过大,以免桩身混凝土强度受到影响。注浆后再注入大致等于输浆管容积的清水,以免浆液回流至注浆泵与注浆管之间的一段输浆管内。

(5)注浆压力: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,或部分浆液逸出。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,这可能是浆液外逸。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,表明土层密实或凝胶时间过短。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,这也是注入成功的例子。本工程压力变化属于第⑤种情况。

5、结论及前景

(1)桩端后注浆技术,使桩底虚土得到固结挤密;减少了群桩的桩土相对变形,降低了桩群内部侧阻力发挥,提高了桩周下部侧摩阻力和端阻力且使沉降变形减小而均匀。因而使桩承载力得到提高,在相同条件下可优化桩长、桩数、桩径、桩距。本工程结束后,进行了5根桩的高应变及机械阻抗法动测,试验表明均达到Ⅰ类桩标准。

(2)本工程所用浆液为水泥类浆液,来源广泛易控制。而水玻璃类浆液由于具有无毒性、凝结时间可控制且价格便宜,国际上应用已较广泛。

(3)双层管双栓塞注浆法即SRF法,由于可在不同地层不同时间注浆,有逐渐取代本工程花管法的趋势,但其成本较高,注浆所需压力也较大。

(4)压力注浆理论很早就被广泛用于地铁、盾构隧道的加固及坝基帷幕等工程,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,灌注桩桩端后注浆自1994年被开发利用后,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。

(杨顺)

来源:水利工程网

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