鋼筋混凝土灌注樁后壓漿技術(shù)在工程中的應(yīng)用

張希宏

鉆孔灌注樁以其適應(yīng)性廣、承載力大、技術(shù)經(jīng)濟效益好等優(yōu)勢,已成為我國高層建筑、公路、橋梁的主導(dǎo)基礎(chǔ)形式,但是鉆孔樁在成孔過程中,孔壁殘留泥皮和孔底難以清理干凈的沉渣,減弱了樁側(cè)摩阻力和樁端阻力,從而導(dǎo)致樁基沉降較大,灌注樁后壓漿技術(shù)正是針對這一問題而成為近年來新興的一種補償性工藝,而且由于其良好的應(yīng)用效果,使得后壓漿技術(shù)已被納入樁基設(shè)計的技術(shù)參數(shù)。

1 后壓漿對樁基承載力的增強機理

樁端(側(cè))后壓漿是用注漿泵將漿液(常為水泥類漿液)通過注漿管(可以是預(yù)埋在樁端,也可以成樁后打孔安裝注漿管)壓入到樁端持力層來提高樁端和樁側(cè)土體強度的一種注漿技術(shù)。實質(zhì)上樁底注漿的漿液使能固化的漿液(常為水泥漿)注入各種樁底土與樁側(cè)土介質(zhì)中,充填和擴展各種孔隙,并通過壓縮擠密和膠結(jié)以達(dá)到改善和提高土的物理力學(xué)性能的強制性注漿工藝。

2 工程概況

西山煤電某煤礦擬建的三幢高層住宅樓為地上28層,地下1層,擬采用框剪結(jié)構(gòu),筏板基礎(chǔ)?；茁裆罴s5.7 m,地基處理采用混凝土灌注樁。7號、9號樓試樁采用C45混凝土,工程樁采用C30混凝土,樁徑 800 mm,1 000 mm,有效樁長均為21 m,圖紙設(shè)計要求超灌0.8 m,其中樁徑800 mm的58根,樁徑1 000 mm的10根,7號、9號樓各三組試樁,錨樁12根;8號樓試樁采用C55混凝土,工程樁采用 C35混凝土,樁徑600 mm,800 mm,有效樁長均為21 m,圖紙設(shè)計要求超灌0.8 m,其中樁徑600 mm的 58根,樁徑800 mm的61根,8號樓三組試樁,錨樁15根。7號～9號樓均采用沖擊鉆機成孔,用導(dǎo)管水下灌注混凝土灌注成樁,7號、9號樓試樁要求單樁承載力極限值樁徑800 mm的為7 200 kN、樁徑1 000 mm的為10 800 kN;7號、9號樓工程樁要求單樁承載力特征值樁徑800 mm的為3 600 kN、樁徑1 000 mm的為7 200 kN;8號樓試樁要求單樁承載力極限值樁徑600 mm的為5 000 kN,樁徑800 mm的為8 600 kN。8號樓工程樁要求單樁承載力特征值樁徑800 mm的為3 600 kN,樁徑600 mm的為2 500 kN。

3 地質(zhì)概況

根據(jù)建設(shè)單位提供的該場地巖土情況,可重點利用以下4層:

第①1層雜填土,第①2層素填土;第②層中粗砂;第③層粉質(zhì)黏土;第④層卵石

4 灌注樁施工工藝及要求

4.1 工藝流程

機械就位安裝→十字線定樁位→埋設(shè)護筒→鉆孔→清孔→打樁機械移位→安放鋼筋籠→安裝導(dǎo)管、漏斗、料斗→灌注水下混凝土→拆除導(dǎo)管和漏斗、料斗→拔出護筒→打樁機移位進行下一根樁施工。

4.2 操作要點

1)機械就位安裝:本機械就位采用“自牽法”,要求場地平坦、實在。就位時機械前后軸用2根250 mm×250 mm×4 000 mm的方木順機向墊高,輪胎懸空,讓方木承受整個機體重量,并找平、安穩(wěn)。2)十字線定樁位、埋設(shè)護筒:埋設(shè)護筒時孔位樁要挖掉,所以要在護筒外50 cm～80 cm處打入土中4個小栓樁,小栓樁的兩條直線的交點對正孔位樁,機械就位后按護筒直徑加20 cm以孔樁為圓心就地畫圓作為開挖護筒坑范圍?？油诤煤笥脵C械將護筒吊入坑內(nèi),拉栓樁的兩條交點與護筒中心對正、安穩(wěn),護筒外圍10 cm空隙用黏土分層夯實。此時,校正鉆機主繩與十字同心,若不同心,需調(diào)整機械到同心為止,并應(yīng)對四個栓樁加以保護,以便在施工中檢查,校正中心之用(也可采用前方木點距離定樁位法)。3)鉆孔:開機前護筒內(nèi)填入適量黏土并加水,使開機就能造出泥漿護壁和護筒連成整體,否則,護筒下口處易出現(xiàn)塌方。剛開始應(yīng)低沖程,慢進尺,使孔口形成圓滑、密實、直順狀態(tài),這樣既可控制孔口塌方,也可起導(dǎo)向作用,當(dāng)鉆頭全部進入護筒后再正常鉆進。鉆孔和抽渣過程中,要勤加壓力水,使孔內(nèi)水位經(jīng)常保持在護筒口以下0.30 m處,并視地質(zhì)情況適時調(diào)整泥漿比重。一般地層鉆孔時泥漿比重控制在1.20～1.25左右,易塌孔的地層或遇有流砂層時可加大到1.30～1.40左右。4)清孔:當(dāng)鉆孔達(dá)到設(shè)計深度后,停機往孔內(nèi)填入適量黏土,使孔內(nèi)懸浮顆粒沉淀后,再開機沖擊數(shù)分鐘,使沉渣與黏土混合后再抽查,這樣重復(fù)幾次,清孔比較徹底。清孔后開灌前泥漿比重一般控制在1.10以內(nèi)。清孔后應(yīng)及時驗孔。驗孔內(nèi)容包括:孔深、成孔垂直度、沉渣厚度、泥漿比重等內(nèi)容。具體檢測方法如下:a.測孔深:清孔后用測繩測量。b.測垂直度:用測斜儀器測量或吊起驗孔器,從孔口下到孔底測量鋼絲繩,當(dāng)驗孔器在孔口、孔底時的偏移變化,以求出成孔垂直度的偏差。c.測量沉渣厚度:清孔后測量一次孔深,下鋼筋籠之前再測量一次孔深,第一次測量值減去第二次測量值的結(jié)果即為沉淀厚度。d.測量泥漿比重:在清孔結(jié)束前用泥漿比重計測試孔口排出的置換漿液。5)安放鋼筋籠:鋼筋籠加工按圖紙要求進行,要求焊接順直,為控制保護層厚度,應(yīng)在鋼筋籠主筋上加焊扶正器,每4個為一組,一組2 m,沿鋼筋籠同一截面外圍均勻布置,扶正器用φ 8鋼筋制作。鋼筋籠運輸、吊裝入孔要采取保護措施,防止扭曲變形。6)安裝導(dǎo)管、漏斗、料斗:安裝導(dǎo)管的基本要求是直順,不漏氣。導(dǎo)管直徑250 mm,每節(jié)長度1 m～3 m,兩節(jié)導(dǎo)管連接時,兩法蘭螺栓應(yīng)對頭擰緊,嚴(yán)禁一個螺栓擰緊后再擰別的螺栓,這樣法蘭會張嘴漏氣,造成灌注混凝土?xí)r導(dǎo)管內(nèi)進水。導(dǎo)管底口距孔底距離一般在0.40 m～0.60 m為宜,太低混凝土出導(dǎo)管口不暢,過高則影響樁尖混凝土強度。導(dǎo)管安裝完畢,將漏斗吊起,嘴子插入導(dǎo)管上口部安穩(wěn),以便于吊放和倒混凝土為宜。7)灌注水下混凝土:a.首灌混凝土在導(dǎo)管上口和漏斗嘴之間要設(shè)置隔水栓(用砂球、砂包等即可),漏斗的容積要大于首次封底后導(dǎo)管埋深1 m所需混凝土量的體積。b.灌注混凝土過程中,設(shè)專人測量、記錄混凝土灌入量、孔內(nèi)混凝土面升高值、導(dǎo)管埋深等數(shù)據(jù)。8)拆除導(dǎo)管、漏斗、料斗及護筒:混凝土灌注到設(shè)計標(biāo)高以后(一般應(yīng)考慮浮漿層0.80 m)即停止灌混凝土,拆除孔內(nèi)導(dǎo)管及上部漏斗,拔出護筒,并清洗干凈,以備下次再用。

5 后壓漿施工工藝及參數(shù)

5.1 施工參數(shù)

在鋼筋籠上裝配壓漿管,一根樁側(cè)壓漿管,兩根樁端壓漿管下入孔底,超出籠底300 mm,樁側(cè)壓漿管設(shè)在距樁頂15 m。樁身混凝土養(yǎng)護7 d后進行壓漿,首先注水確定管路通暢后方可注漿。注漿材料選用32.5礦渣硅酸鹽水泥,水灰比0.6,注漿壓力約1 MPa～4 MPa,可通過實驗調(diào)整。水泥用量:樁底注水泥量1 500 kg,樁側(cè)注水泥量800 kg。

5.2 施工工藝

套管下料→安管固定→安裝底閥→安裝側(cè)管→封口注漿開管→放水制漿→注入→記錄→完成。

5.3 工程做法

1)加工注漿管:注漿管采用φ 20鋼管,根據(jù)成孔應(yīng)高出地面30 cm～50 cm,以便注漿,在下籠過程中禁止強行扭籠、墩籠及其他粗暴動作,上部用管帽封閉加以保護,防止損壞。2)制漿:攪拌池直徑為1.45 m,放入定量水后再加定量水泥攪拌,放入下池備用。為防止水泥沉淀,下池待用仍需攪拌。3)注漿:確定高壓管連接于樁底(側(cè))管一側(cè),即用清水打開,壓力表現(xiàn)為慢高突低。一般開閥壓力大于5 MPa,小于10 MPa,一般工作壓力 1 MPa～3 MPa。確定打開后,放底閥(吸漿管)于待用漿池中,開始注漿、記錄、觀察。注完側(cè)閥后待6 h即可開底閥,注完后記錄。有返漿現(xiàn)象時,采用間歇注漿,直到注完規(guī)定水泥漿量,記錄完成注漿。注漿速率 32 L/min～60 L/min。4)量化:注側(cè)管時,注入 27 cm或53 cm高的水,投入800 kg或1 500 kg水泥攪拌均勻后過濾放入待用漿池中,即成0.6∶1的水泥漿。5)終止條件:a.注漿總量和注漿壓力均達(dá)到設(shè)計要求;b.注漿總量已達(dá)到設(shè)計值的75%,且注漿壓力超過設(shè)計值。

6 技術(shù)經(jīng)濟效益

灌注樁后壓漿技術(shù)是建設(shè)部推廣的新技術(shù)之一,施工中通過優(yōu)化工藝參數(shù),使單樁承載力提高40%～120%,樁基沉降減少30%左右,有效地降低了工程建設(shè)成本。

[1] 郝曉光.淺談鉆孔樁施工工藝[J].山西建筑,2008,34(8):137-138.