樁端后壓漿施工技術(shù)在高層建筑樁基工程中的應(yīng)用

摘要:本文結(jié)合工程實(shí)例及工程地質(zhì)條件，對(duì)鉆孔灌注樁后壓漿施工技術(shù)提高樁基承載力的作用過程進(jìn)行了分析;在此基礎(chǔ)上，對(duì)后壓漿施工技術(shù)及質(zhì)量保證措施進(jìn)行了深入探討，并對(duì)施工效果與檢測(cè)進(jìn)行了具體分析評(píng)價(jià)。實(shí)踐證明，鉆孔灌注樁后壓漿施工技術(shù)對(duì)提高單樁整體承載力作用明顯。

關(guān)鍵詞:高層建筑;鉆孔灌注樁;后壓漿;單樁豎向承載力;壓密注漿;壓漿量

中圖分類號(hào):TU973+.35

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

文章編號(hào):1008-0422(2009)11-0103-02

1工程概況

湖南株洲某高層綜合樓項(xiàng)目，地上23層，地下1層，結(jié)構(gòu)形式為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)擬采用Φ800mm鉆孔灌注樁163根，樁長(zhǎng)32～35m，設(shè)計(jì)要求的單樁承載力特征值Ra=5500kN。場(chǎng)地地層情況如表1。

場(chǎng)地地基土的特點(diǎn)是，基巖為埋深較深的夾泥礫巖，其承載力比卵石層低。故應(yīng)選擇密實(shí)的卵石層為樁端持力層，樁端進(jìn)入持力層的深度≥2d，取1.7m。根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007-2002)，普通鉆孔灌注樁單樁豎向承載力特征值為:

Ra=qpaAp+up∑qsiali=(π/4)×0.82×1200+π×0.8(13×2.8+30×2.2+18×2.7+20×7.3+22×4+32×23.3+60×1.7=3700kN。

由此可見，采用普通鉆孔灌注樁，單樁豎向承載力特征值遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的5500kN。因此，本工程鉆孔灌注樁在樁側(cè)樁端采用后壓漿工藝，以提高樁基的承載力。

2鉆孔灌注樁后壓漿提高樁基承載力的作用過程分析

本工程地面以下12m及22m處的樁側(cè)土分別為滲透系數(shù)較小的稍密狀態(tài)的粉土和稍密狀態(tài)的粉細(xì)砂，壓水泥漿主要對(duì)粉土和粉細(xì)砂起擠密作用(隨著灌漿壓力的增大有部分劈裂作用和滲透作用)，在注漿點(diǎn)形成高度為0.5m的環(huán)狀漿泡，漿泡凝結(jié)固化后局部擴(kuò)大了樁身截面積，從而可以發(fā)揮出樁側(cè)土的端承力。

本工程樁端進(jìn)入卵石層1.7m，由于樁端卵石層的滲透系數(shù)較大，故樁端主要是滲入性灌漿，滲透灌漿是指在壓力作用下，使?jié){液充填土的孔隙，排擠出孔隙中存在的自由水，而基本上不改變?cè)瓲钔恋慕Y(jié)構(gòu)和體積，一般只有在中砂以上的砂性土和有裂隙的巖石中才有滲透作用。

假定水灰比a=0.6，水泥的相對(duì)密度dc=3.0，水的相對(duì)密度ρw=1.0，則Mc=800kg和Mc=2400kg的水泥可拌制的水泥漿體積V按(2)式計(jì)算分別為0.747m3和2.24m3。

V=Mc (1+adc)/dc ρw (2)

如果樁側(cè)段的加固高度為0.5m，則樁側(cè)壓漿處的樁身橫截面積擴(kuò)大了:

S側(cè)=V/0.5=0.747/0.5=1.5m2

由于樁端卵石層的滲透系數(shù)較大，漿液滲透擴(kuò)散范圍相對(duì)較廣，且對(duì)樁底沉渣也可起到滲透加固作用。經(jīng)過樁底壓漿處理的鉆孔灌注樁可按預(yù)制樁在相應(yīng)土層樁端阻力特征值來計(jì)算單樁承載力特征值。

在進(jìn)行了樁側(cè)兩處壓漿和樁底壓漿后，同樣的條件下，單樁承載力特征值Ra

Ra=3700+1.5(200+200)+(4200-1200)(π/4)×0.82=5807kN﹥5500kN，

能夠滿足設(shè)計(jì)要求。

3 鉆孔灌注樁后壓漿施工工藝

樁側(cè)和樁端后壓漿施工應(yīng)在鉆孔灌注樁成樁后3～7天進(jìn)行，壓漿過程中應(yīng)控制灌漿壓力以避免過分壓裂土層，具體施工技術(shù)要點(diǎn)如下:

3.1壓漿管布設(shè)

3.1.1樁底壓漿管

對(duì)于樁徑較大(≥1.0m)的鉆孔灌注樁，可沿圓周方向均勻布置3根灌漿管。由于本工程鉆孔灌注樁直徑為0.8m，沿圓周對(duì)稱地布置直徑為25.4mm鍍鋅壓漿管2根，壓漿管底部超出鋼筋籠底端300mm，在壓漿管底部500mm長(zhǎng)度范圍內(nèi)每間隔100mm沿灌漿管四周鉆4個(gè)Φ6mm的灌漿孔眼。為防止灌注樁身混凝土?xí)r漿液堵塞壓漿管的灌漿孔眼，在下放壓漿管之前，先用生膠帶和條帶狀橡皮內(nèi)胎包住孔眼，最下面的一環(huán)條帶狀橡皮內(nèi)胎必須用細(xì)鐵絲綁牢。壓漿管連接好后，綁扎在鋼筋籠螺旋筋內(nèi)側(cè)上，隨鋼筋籠下放。壓漿管與壓漿管之間采用絲扣連接，連接時(shí)絲扣處需用防水膠帶纏繞。

3.1.2樁側(cè)壓漿管

在地面以下-12m和-22m的樁側(cè)各布置 Φ15mm鍍鋅壓漿管1根，綁扎在鋼筋籠螺旋筋內(nèi)側(cè)，壓漿管之間采用絲扣連接，連接時(shí)絲扣處需用防水膠帶纏繞。樁側(cè)壓漿管底部通過三通與一段高壓PVC塑料管相連，PVC塑料管沿鋼筋籠主筋轉(zhuǎn)一圈，其上等間距地鉆一排 Φ6mm的孔眼，孔眼間距為100mm，包好條帶狀橡皮內(nèi)胎作好標(biāo)記，使孔眼開口朝樁周外側(cè)。

3.2工藝流程

工藝流程見圖1。

3.3壓漿參數(shù)

3.3.1壓漿時(shí)間和順序

成樁后3天用清水壓通壓漿管道，7天后壓漿，先對(duì)埋深12m處的粉土層進(jìn)行樁側(cè)壓漿;漿液終凝后，再對(duì)埋深22m處的粉細(xì)砂層進(jìn)行樁側(cè)壓漿;漿液終凝后，最后對(duì)樁底的卵石層進(jìn)行樁底壓漿;淺部漿液終凝后對(duì)深部進(jìn)行壓漿，可保證深部灌漿壓力和灌漿量。

3.3.2漿液配比

水灰比0.6，使用p.o.52.5R普通硅酸鹽水泥，摻入占水泥用量0.5%的減水劑。

3.3.3壓漿量

單樁壓漿用干水泥總量不少于4t，樁側(cè)距地表12m處為0.6～0.8t，樁側(cè)距地表22m處為0.8～1.0t，樁側(cè)壓漿總量不少于1.6t，樁端壓2.4t。

3.3.4容許灌漿壓力

由于漿液的擴(kuò)散速度和擴(kuò)散能力與灌漿壓力的大小密切相關(guān)，所以不少人傾向采用較高的灌漿壓力。但是當(dāng)灌漿壓力超過地層的壓重和強(qiáng)度時(shí)，將可能導(dǎo)致地基土甚至樁基的破壞，因此一般都以不使地層結(jié)構(gòu)破壞或僅發(fā)生局部的和少量的破壞作為容許灌漿壓力的原則，限制灌漿壓力。本工程參考文獻(xiàn)[3]，容許灌漿壓力按(1)式確定:

[P]=(0.075+0.06c)h (1)

式中:[P]——容許灌漿壓力，MPa;

c——與地層性質(zhì)有關(guān)的系數(shù)，可在0.5～1.5之間選擇，結(jié)構(gòu)疏松、滲透性強(qiáng)的地層取低值，結(jié)構(gòu)緊密、滲透性弱的地層取高值，本工程粉土、粉細(xì)砂、卵石層c值分別取1.5、1.1、0.5;

h——灌漿段深度。

故樁側(cè)12m處、22m處和樁底端灌漿容許灌漿壓力分別為2、3和4.5MPa。

4后壓漿施工質(zhì)量保證措施

鉆孔灌注樁后壓漿施工是一項(xiàng)提高樁端承載力及樁側(cè)摩阻力的質(zhì)量加固措施，必須按設(shè)計(jì)及規(guī)范要求施工，確保施工效果，具體施工質(zhì)量保證措施要點(diǎn)如下:

4.1成孔時(shí)要保證鉆孔垂直度，盡量避免縮徑，以保證鋼筋籠和壓漿管的順利下入，否則鋼筋籠上下提動(dòng)多次會(huì)損壞壓漿管。

4.2下鋼筋籠前應(yīng)先下孔徑規(guī)(自制)測(cè)量孔徑，發(fā)現(xiàn)有縮徑或孔斜超差、沉渣過多等現(xiàn)象必須及時(shí)處理后方可下鋼筋籠。

4.3樁端的壓漿管超出鋼筋籠端部300mm以上，鋼筋籠下到孔底時(shí)，壓漿管靠鋼筋籠和重力壓入樁端土或孔底沉渣內(nèi)。

4.4壓漿管接頭要牢固、密封，接牢后注清水檢查是否有滲漏現(xiàn)象(注清水還有平衡管內(nèi)外壓力的作用)。壓漿管高出地面0.3m，并用堵頭堵嚴(yán)，以防泥漿進(jìn)入。

4.5壓漿前要檢查設(shè)備是否能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，要用測(cè)錘在空心壓漿管內(nèi)探測(cè)有無堵塞現(xiàn)象。壓漿完畢要及時(shí)清洗地面管路及灰漿泵。

4.6水泥漿攪拌時(shí)間應(yīng)大于10min，且不超過4h，超過4h沒有灌注的水泥漿作廢漿處理。

4.7壓漿管堵塞壓不進(jìn)漿或者單樁壓注水泥漿量達(dá)不到設(shè)計(jì)壓漿量的90%，按壓漿失敗處理。若壓漿失敗，用工程勘察鉆機(jī)在樁側(cè)施工 75mm的鉆孔，鉆孔深度與原壓漿管長(zhǎng)度相同，提鉆時(shí)邊提鉆邊灌水泥粘土漿(配比為:水泥:粘土:水=1:1:2)，然后立即下人同等長(zhǎng)度的壓漿管，待3天后水泥粘土漿產(chǎn)生一定強(qiáng)度再進(jìn)行壓漿。

5檢測(cè)分析與施工效果評(píng)價(jià)

本工程樁基靜載荷試驗(yàn)共進(jìn)行了3根單樁靜載荷試驗(yàn)，極限承載力分別為13200、10350和13500kN，其平均值為12350kN，極差與平均值之比為25.5%，小于30%，按《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007-2002)，對(duì)于3根樁以上的樁下承臺(tái)，單樁極限承載力可取12350kN，單樁豎向承載力特征值Ra=12350/2=6175kN。

基坑開挖后，本工程還對(duì)7根工程樁進(jìn)行了高應(yīng)變動(dòng)測(cè)，極限承載力分別為13230、13410、12980、12280、12380、13780、12890kN。

大樓建成后，經(jīng)過兩年的沉降觀測(cè)，該23層大樓兩年內(nèi)沉降只有11mm，且沉降均勻。

6結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本工程在樁側(cè)和樁端后壓漿技術(shù)后，單樁豎向承載力特征值由原來的3700kN提高到了6175kN，提高了67%。獲得相同的單樁承載力特征值時(shí)，樁側(cè)和樁端后壓漿樁比不壓漿樁可節(jié)約工程造價(jià)約30%。

在實(shí)施樁側(cè)和樁端壓漿時(shí)，應(yīng)按先樁側(cè)后樁端，先淺部后深部的順序，且應(yīng)控制灌漿壓力不超過容許灌漿壓力。盡量以灌漿量進(jìn)行樁側(cè)樁端后壓漿質(zhì)量控制，在滲透性較小的地層進(jìn)行后壓漿時(shí)，其作用機(jī)理主要是壓密注漿;在滲透性較大的地層進(jìn)行后壓漿時(shí)，其作用機(jī)理主要是滲透注漿。

參考文獻(xiàn):

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[2]JGJ79-91.建筑地基處理規(guī)范[S].

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[5]陳小明，林山.泥漿護(hù)壁灌注樁樁底后壓漿技術(shù)及其單樁豎向承載力的估算方法[J].探礦工程，1999，(5).