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鉆孔灌注樁樁底后壓漿應(yīng)用與分析

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隨著我國城市建筑的不斷發(fā)展,對樁基礎(chǔ)的承載力提出了更高的要求。一般方法是加大加深樁身,然而這將大大提高單樁的成本和施工難度。同時由于鉆孔灌注樁施工工藝本身存在樁的缺陷,尤其是灌注樁樁底存在的沉渣很大程度上影響著樁的承載力。灌注樁后壓漿技術(shù)很好地解決鉆孔灌注樁施工工藝本身存在著樁的缺陷,并提高了樁的承載力。
  灌注樁后壓漿技術(shù)是土體加固技術(shù)與樁工技術(shù)的有機結(jié)合。要點是在樁身砼達(dá)到預(yù)定強度后,用注漿泵將水泥漿或水泥與其他材料的混合漿液,通過預(yù)置于樁身中的管路壓入樁周或樁端土層中,樁周(身)壓漿會使樁土間界面的幾何和力學(xué)條件得以改善,樁端壓漿將使樁底沉渣、施工樁孔時樁端受到擾動的持力層得到有效的加固或壓密,進(jìn)而提高樁的承載力。在上海河濱圍城工程的施工中,我們采用灌注樁后壓漿技術(shù)并取得了很好的效果。
  一、樁端后注漿施工工藝分類
  目前可歸納為兩大類。一類是在樁底預(yù)置柔性注漿腔(囊),通過樁內(nèi)預(yù)置的導(dǎo)管向腔中壓入水泥漿形成擴大頭,并擠壓加密周圍土體,簡稱樁底封閉式后注漿法。另一類是在樁底由預(yù)置管式單向閥與內(nèi)導(dǎo)管組成后壓漿裝置,簡稱開式后壓漿工法。上海河濱圍城工程采用的是開式后壓漿工法。
  二、樁端后注漿方法技術(shù)
  當(dāng)樁沉入土層后,由于地層和施工工藝等因素造成的樁底沉渣,是屬于高壓縮性、低強度的流塑型沉淀物。采用開式樁底注漿工法,將配制好的水泥漿往高壓漿泵加壓,沿事先預(yù)埋于鋼筋籠上的注漿管,使水泥漿在高壓力作用下沖擊導(dǎo)管底部的單向閥,水泥漿將滲入或劈裂注入樁底部一定范圍的疏松土層中,固化沉渣。而且通過滲透注漿(粗粒土)或劈裂注漿(細(xì)粒土)作為對樁底一定范圍的土體相應(yīng)的加固,同時有一部分水泥漿沿軟弱樁土界面上擴至樁底以上的樁側(cè)部(一般可高達(dá)10~20米)。
  三、河濱圍城樁基試樁實例
  在上海河濱圍城樁基后壓漿試樁(完成試樁3根),試樁樁長48米,設(shè)計樁徑0.8米,混凝土強度等級為C30,采用樁底預(yù)置管式單向閥與內(nèi)導(dǎo)管組成后壓漿工藝,故鋼筋籠采用通長配置。采用兩對半鍍鋅鋼管,漿泵壓力1~2MPa,水灰比為0.6:1,并配以少量的膨脹劑,每根樁的水泥用量約1000~1500公斤。
  1、水泥漿體當(dāng)水灰比小于0.8特別是達(dá)到0.5~0.6時,水泥漿體是塑性體而非牛頓體,在小管徑管內(nèi)流動時較困難,需要克服較大阻力,要求加大供漿泵壓。雖然壓力大易于流動,但會使?jié){液在漿管出口及滲入膠腔中的流動狀態(tài)和條件出現(xiàn)變化,如紊流等,這將不利于滲入注漿與壓密擴腔作業(yè)。因此,國內(nèi)外許多注漿工法都建議,對水灰比小于0.6的漿液注漿時,注漿管徑不小于30毫米。河濱圍城樁基后壓漿試樁注漿管徑為30毫米。再者,為增加漿液的流動性,加入適量的木鈣等減水劑是可行的。同時加入少量的漿液懸浮穩(wěn)定劑。漿液結(jié)石率一般為85-88%,平均為86%,在腔內(nèi)充填粒料設(shè)計合理,漿液中加必要的防止失水收縮的微膨脹劑,會取得更好的注漿結(jié)石效果。
  2、注漿用水泥材料宜選用PO型普通硅酸鹽水泥,而不宜選用PS型礦渣水泥,后者早期強度低,干縮性大,且抗碳化能力差。
  四、承載性能測試及機制分析
  1、首先應(yīng)了解灌注樁本身的完整性,可采用注漿管在注漿前1~2天對樁進(jìn)行超聲波測試,判斷樁自身是否存在離析、夾泥、斷樁等嚴(yán)重缺陷,最終了解、判斷其樁身的完整性;若樁本身存在缺陷,即使注漿再多也無法達(dá)到提高承載力的目的。
  2、用底應(yīng)變反射波測試,可以了解樁身完整性,同時了解樁底的沉渣情況。在實測中當(dāng)樁底的沉渣多時,動測波形中可明顯見到樁底反射,注漿后再進(jìn)行動測時,樁底反射已基本見不到,說明在樁底注漿后,由于樁底沉渣中的孔隙部分被漿液所充填,散粒被膠結(jié),土體強度和變形模量大幅度地提高,其ρ和V均與混凝土樁相接近,反射系數(shù)較小,動測波形圖中反射曲線趨近于零。
  3、通過對試樁的靜載試驗(分注漿前和注漿后兩次進(jìn)行),實測Q-S曲線,注漿前、后,樁的沉降及極限承載力均有明顯改善。
  五、結(jié)論
  1、采用后壓漿工法對提高基樁豎向承載力的效果是顯著的。提高幅度與采用的工藝參數(shù)、方法、持力地層條件及樁的長度(入土深度)等因素有關(guān)。
  2、由于樁端持力層的壓力注漿,在樁底和樁周形成砂卵石土漿倉,并與樁身端部膠結(jié)成整體,可視為改變樁型形成了擴底樁,因此,注漿后提高了樁土的承載能力,增強了樁端持力層的剛度,使得單樁承載力從注漿前到注漿后其增幅值超過20%,同時擴大了樁端土和樁周土的剛度比Ep/Es,調(diào)整了樁體荷載的傳遞量,使Qpu/Qu值由注漿前的20%左右調(diào)整為注漿后的50%左右,而Qsu/Qu則由注漿前的80%左右降到注漿后的50%左右,從而極大地增加了樁的抗荷載能力。
  3、注漿后減少了樁底的沉降量,試樁在注漿前當(dāng)荷載增至7200kN時,樁頂沉降僅為8.77毫米。同樣荷載下,樁頂沉降僅為8.77毫米,由此可見樁底注漿在很大程度上改善了樁的沉降指標(biāo)。  

發(fā)布:2007-07-27 12:17    編輯:泛普軟件 · xiaona    [打印此頁]    [關(guān)閉]
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