鉆孔灌注樁樁端樁側(cè)后壓漿技術(shù)與應(yīng)用

王春江

1 工程概況

1.1 工程簡介

長江水利委員會長江防汛科技大樓主樓16層,附樓3層,地上總高度為 64.8 m,基礎(chǔ)埋深 4.5 m,框剪結(jié)構(gòu),中柱荷重9 000 kN,邊柱荷重6 500 kN,柱網(wǎng)尺寸7 m×8 m,采用鋼筋混凝土灌注樁基礎(chǔ)。本工程重要性等級二級,地基等級二級,建筑結(jié)構(gòu)安全等級為二級。

1.2 工程水文地質(zhì)概況

場地第四系全新統(tǒng)沖積層(Qal4)具有典型的二元結(jié)構(gòu),上部為厚約17 m的黏性土,由黏土、粉質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、粉土夾粉砂組成,下部為砂性土層,由粉砂、粉細(xì)砂,細(xì)中砂及礫卵石組成,厚度近30 m,并具隨深度增加顆粒由細(xì)漸粗漸密實(shí)的特點(diǎn)。

根據(jù)場地地層巖性,物理力學(xué)性質(zhì),自上而下依次分為五大層(十二個(gè)亞層):第①層為雜填土;第②層由黃褐色的粉土、粉質(zhì)黏土、黏土組成,夾淤泥質(zhì)黏土和粉砂薄層,分五個(gè)亞層;第③層由灰褐色、青灰色粉土粉質(zhì)黏土、粉砂互層狀組成,局部含淤泥質(zhì),分三個(gè)亞層;第④層由粉砂、粉細(xì)砂、細(xì)中砂及礫卵石組成,分四個(gè)亞層,較密實(shí),深度30 m左右,有一定持力能力;第⑤層由礫巖組成,覆蓋層平面展布較為穩(wěn)定,中部粉砂、細(xì)砂、細(xì)中砂層平面分布及巖性都較穩(wěn)定,該層頂板埋深45 m左右。

1.3 樁基設(shè)計(jì)

樁基采用鋼筋混凝土灌注樁,混凝土強(qiáng)度等級為C30,因建筑物荷載大,灌注樁直徑為600 mm,以第④層含礫中細(xì)砂為樁基持力層,有效樁長33 m,樁端進(jìn)入持力層3 m,單樁豎向承載力特征值不小于5 500 kN。施工時(shí)采用后壓漿工藝進(jìn)行加固處理,混凝土灌注的充盈系數(shù)不小于1.05。

2 后壓漿施工技術(shù)方案

2.1 后壓漿施工工藝流程

后壓漿施工工藝流程見圖1。

2.2 后壓漿主要設(shè)備

水泥漿攪拌桶、BW-250注漿泵、高壓注漿管及附件、注漿閥儲漿罐、壓漿開關(guān)及排氣閥、樁端壓漿閥等。

2.3 單樁壓漿參數(shù)

1)壓漿壓力:一般情況樁端終止壓力為1.5 MPa～2 MPa,樁側(cè)終止壓力為1.0 MPa～1.5 MPa,公司施工的幾項(xiàng)工程樁端壓力為1.9 MPa～2.0 MPa。

2)壓漿量:水泥及摻劑1 800 kg～2 500 kg(樁側(cè)+樁端),水泥漿水灰比0.5～0.6,比重約1.6,UEA-T膨脹劑摻量為水泥摻量的5%,減水劑摻量為水泥摻量的0.25%。

3)壓漿時(shí)間:樁體混凝土澆灌3 d～10 d后即可進(jìn)行樁側(cè)、樁端壓漿,壓漿順序先樁側(cè)后樁端。正常樁側(cè)壓漿完畢后停置12 h,再進(jìn)行樁端壓漿。

4)終壓標(biāo)準(zhǔn):a.由壓漿量、壓力以及地面是否返漿情況來綜合控制。b.注漿壓力達(dá) 3 MPa以上,并持續(xù)5 min以上。c.注漿總量達(dá)設(shè)計(jì)要求的70%,且樁頂或地面流漿。d.當(dāng)出現(xiàn)注漿壓力長時(shí)間低于0.4 MPa,注漿總量低于700 kg,即出現(xiàn)冒漿或周圍孔竄漿時(shí),應(yīng)改為間歇壓漿,間歇時(shí)間為30 min～180 min,宜壓入清水清洗管閥。

2.4 后壓漿技術(shù)施工方法

2.4.1 后壓漿管路安裝

1)壓漿導(dǎo)管采用內(nèi)徑不小于25 mm的鋼管,其壁厚2.5 mm～3 mm,樁側(cè)壓漿導(dǎo)管內(nèi)徑為18.5 mm～25 mm,壁厚同樁端。

2)管路連接方法是螺紋管箍,鋼管套絲,用生膠帶連接,每節(jié)連接長度同鋼筋籠長度,每節(jié)鋼管需注水試驗(yàn),以不漏水為標(biāo)準(zhǔn),然后將壓漿導(dǎo)管用12號～14號鉛絲每隔2 m綁扎在鋼筋籠的主筋外側(cè),樁端壓力閥超出鋼筋籠0.3 m,導(dǎo)管上部超出樁頂,但露出孔口不宜過長,并不得高出地面,以免施工碰壞。壓漿管上口使用堵頭擰緊,確保壓漿道路暢通。

2.4.2 后壓漿壓漿工序

按設(shè)計(jì)水灰比攪拌水泥漿并加入適量外摻劑→水泥漿經(jīng)過濾至儲漿罐,準(zhǔn)備灌漿→將泵漿管活接頭與樁身壓漿管連接→打開排氣閥并開泵放氣→關(guān)閉排氣閥壓漿,終止標(biāo)準(zhǔn)由壓漿量、壓力以及地面是否返漿情況來綜合控制。終止壓漿時(shí)關(guān)閉止?jié){閥靜置5 min～10 min再拆卸管件,壓漿管頭用堵頭再次堵上。

2.4.3 鉆孔灌注樁后壓漿

灌注樁澆灌完畢后3 d～7 d或混凝土強(qiáng)度達(dá)75%,可進(jìn)行后壓漿施工,在壓漿前必須對壓漿設(shè)備和壓漿管路進(jìn)行檢查,使用清水注入管路,檢查壓漿導(dǎo)管是否暢通。

壓漿施工時(shí),嚴(yán)格按前面所寫技術(shù)參數(shù)執(zhí)行,每根樁壓漿必須一次完成,樁側(cè)注漿完畢后12 h,可進(jìn)行樁端壓漿施工。

2.4.4 樁基后壓漿質(zhì)量保證措施

1)根據(jù)設(shè)計(jì)圖在鋼筋籠制作和下籠時(shí)安裝壓漿管。鋼筋籠吊放不得彎曲,并保證壓漿閥完好無損,鋼筋籠下放孔底后不得懸吊、墩放、強(qiáng)行扭轉(zhuǎn)、沖撞;2)成孔時(shí)孔的傾斜度小于1%,孔深大于設(shè)計(jì)值不超過100 mm,嚴(yán)禁超深鉆進(jìn),使壓漿閥直達(dá)孔底。混凝土灌注應(yīng)連續(xù),防止斷樁和縮頸;3)壓漿管連接時(shí)要保證其密封性,管口用堵絲并纏生膠帶擰緊,防止泥漿進(jìn)入管中造成堵塞;孔口位置應(yīng)保證樁側(cè)壓漿閥順利通過孔口護(hù)筒;4)在下導(dǎo)管及灌注混凝土等施工過程中采取措施加強(qiáng)對壓漿管的保護(hù),防止受到施工機(jī)具的碰撞而損壞;5)混凝土灌注過程中應(yīng)防止導(dǎo)灰管拉掛鋼筋籠,防止鋼筋籠上浮;6)壓漿施工中掌握整體先外后內(nèi)、局部先上后下的原則;7)水泥及摻料應(yīng)進(jìn)行多次過濾,防止壓漿過程中堵塞壓漿管;8)壓漿泵及高壓管路使用完畢或停用3 h以上,應(yīng)進(jìn)行清洗,壓漿泵應(yīng)專人操作;9)由于壓漿設(shè)備在高壓力下工作,操作人員應(yīng)戴安全帽,做好安全防護(hù)。

3 壓樁試驗(yàn)與成果分析

1號試樁:總加荷量為8 000 kN,沉降累計(jì)為12.08 mm,未出現(xiàn)任何破壞特征,其Q—s曲線形態(tài)表現(xiàn)為緩變形,即該樁屬于端承摩擦樁。荷載在6 000 kN以前,各級荷載下的沉降增量基本一致,6 000 kN以后沉降增量明顯;當(dāng)荷載為8 000 kN時(shí),沉降增量接近上一級荷載的兩倍。從s—lgQ曲線形態(tài)看,荷載為8 000 kN時(shí),曲線已出現(xiàn)陡降的趨勢,可將最終荷載8 000 kN作為1號樁的極限荷載,即 Qu1=8 000 kN。

2號試樁:總加荷量亦為8 000 kN,沉降量累計(jì)值為9.52 mm,也未出現(xiàn)任何破壞特征,其 Q—s和s—lg Q曲線形態(tài)與1號樁相似,其極限承載力Qu2=8 000 kN。

3號試樁:總加荷量同1號、2號樁,沉降量累計(jì)值為10.75 mm,也未出現(xiàn)任何破壞特征,其 Q—s和s—lgQ曲線形態(tài)與1號、2號樁相似,其極限承載力 Qu3=8 000 kN。經(jīng)對1號、2號、3號三根試樁的極限承載力計(jì)算,Qum=8 000 kN;α1=α2=α3=1.0,其標(biāo)準(zhǔn)差 Sn=0＜0.15,故 Quk=Qum=8 000 kN,即單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值為8 000 kN。

根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告資料,按照J(rèn)GJ 94-94規(guī)范的相關(guān)表格取值,該部分樁側(cè)摩阻力可取 Qsk= μ∑qsikli=0.8π(20×3.1+40×1.8)≈337 kN。因此,建議取單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值為8 000-337=7 663 kN。

4 結(jié)語

在砂礫石土層基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土灌注樁時(shí),選用較密實(shí)的地層為持力層可以適當(dāng)減短樁長,降低造價(jià)。成樁后進(jìn)行樁端樁側(cè)后壓漿(對于群樁側(cè)壓漿部位要注意受力的對稱性)技術(shù),由于改善了樁端基層及側(cè)壓漿影響區(qū)的圍土承載能力,有效提高了單樁的承載力,本文φ 600灌注樁試驗(yàn)成果表明提高承載力大于30%,是值得推行和進(jìn)一步研究的方法。

[1] 葉 峰,陳帝江,劉小飛.關(guān)于樁端注漿提高樁基承載力試 驗(yàn)效果的研究[J].山西建筑,2008,34(23):130-131.