鉆孔灌注樁后壓漿法樁端地基加固施工技術(shù)

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近年來我國的高層建筑迅猛發(fā)展,對地基承載力的要求越來越高,基礎(chǔ)形式一般采取灌注樁基礎(chǔ),為了滿足設(shè)計要求,灌注樁的持力層要求是較為完整的巖石層,樁長和樁徑尺寸往往做的很大,使得地下部分的造價在整個工程總造價中占有較大的份額,同時,由于樁長很長,給施工造成很大的困難。在我國有些地區(qū),地貌屬于山前沖積平原單元,地質(zhì)在穿過粘土層后,是一層較厚的碎石層,能否將這一地層加固,達到設(shè)計要求,作為基礎(chǔ)的持力層呢?基于這種考慮,我國設(shè)計和施工工作者經(jīng)過多年的探索和實踐,總結(jié)了一套鉆孔灌注樁后壓漿法加固樁端地基的方法,大大縮短了樁長,取得了良好的經(jīng)濟效益。 
    1、適用的地質(zhì)條件 
    本文介紹的施工方法適用于灌注樁的持力層應為碎石層,碎石含量應在50 %以上,充填土與碎石無膠結(jié)或者為輕微膠結(jié),碎石的石質(zhì)要堅硬,碎石分布均勻,碎石層厚度要滿足設(shè)計要求。
    2、加固機理 
    在灌注樁施工中將鋼管沿樁鋼筋籠外壁埋設(shè),樁混凝土強度滿足要求后,將水泥漿液通過鋼管由壓力作用壓入樁端的碎石層孔隙中,使得原本松散的沉渣、碎石、土粒和裂隙膠結(jié)成一個高強度的結(jié)合體。水泥漿液在壓力作用下由樁端在碎石層的孔隙里向四周擴散,對于單樁區(qū)域,向四周擴散相當于增加了端部的直徑,向下擴散相當于增加了樁長;群樁區(qū)域所有的漿液連成一片,使得碎石層成為一個整體,從而使得原來不滿足要求的碎石層滿足結(jié)構(gòu)的承載力要求。在鉆孔灌注樁施工過程中,無論如何清孔,孔底都會留有或多或少的沉渣;在初灌時,混凝土從細長的導管落下,因落差太大造成樁底部位的混凝土離析形成“虛尖”、“干碴石”;孔壁的泥皮阻礙了樁身與樁周土的結(jié)合,降低了摩擦系數(shù),以上幾點都影響到灌注樁的樁端承載力和側(cè)壁摩阻力。漿液壓入樁端后首先和樁端的沉渣、離析的“虛尖”、“干碴石”相結(jié)合,增強該部分的密實程度,提高了承載力;漿液沿著樁身和土層的結(jié)合層上返,消除了泥皮,提高了樁側(cè)摩阻力,同時漿液橫向滲透到樁側(cè)土層中也起到了加大樁徑的作用。以上幾點均對提高灌注樁的單樁承載力起到不可忽視的作用。
    3、壓漿參數(shù)的設(shè)定
    壓漿參數(shù)主要包括壓漿水灰比、壓漿量以及閉盤壓力,由于地質(zhì)條件的不同,不同工程應采用不同的參數(shù)。在工程樁施工前,應該根據(jù)以往工程的實踐情況, 先設(shè)定參數(shù),然后根據(jù)設(shè)定的參數(shù),進行試樁的施工,試樁完成后達到設(shè)計的強度,進行樁的靜載試驗,最終確定試驗參數(shù)。 
    (1) 水灰比　水灰比一般不宜過大和過小,過大會造成壓漿困難,過小會使水泥漿在壓力作用下形成離析,一般采用015～017。 
    (2) 壓漿量　壓漿量是指單樁壓漿的水泥用量,它與碎石層的碎石含量以及樁間距有關(guān),取決于碎石層的孔隙率,在碎石層碎石含量為50 %～70 % ,樁間距為4～5m 的條件下,壓漿量一般為115～210t 。它是控制后壓漿施工是否完成的主要參數(shù)。
    (3) 閉盤壓力　閉盤壓力是指結(jié)束壓漿的控制壓力,一般來說什么時候結(jié)束一根灌注樁的壓漿,應該根據(jù)事先設(shè)定的壓漿量來控制,但同時也要控制壓漿的壓力值。在達不到預先設(shè)定的壓漿量,但達到一定的壓力時就要停止壓漿,壓漿的壓力過大,一方面會造成水泥漿的離析,堵塞管道,另一方面,壓力過大可能擾動碎石層,也有可能使得樁體上浮。一般閉盤的最大壓力應該控制在018MPa。 
    根據(jù)預先設(shè)定的參數(shù),進行試驗樁的施工,再根據(jù)試樁的靜載試驗結(jié)果,最后確定工程樁的壓漿參數(shù),就可以進行工程樁的施工了。
    4、后壓漿施工工藝 
    4.1 　施工工藝流程 
    灌注樁成孔鋼筋籠制作壓漿管制作灌注樁清孔壓漿管綁扎下鋼筋籠灌注樁混凝土后壓漿施工 
    4.2 　施工要點 
    (1) 壓漿管的制作　在制作鋼筋籠的同時制作壓漿管。壓漿管采用直徑為25mm 的黑鐵管制作,接頭采用絲扣連接,兩端采用絲堵封嚴。壓漿管長度比鋼筋籠長度多出55cm,在樁底部長出鋼筋籠5cm,上部高出樁頂混凝土面50cm但不得露出地面以便于保護。壓漿管在最下部20cm制作成壓漿噴頭(俗稱花管) ,在該部分采用鉆頭均勻鉆出4 排(每排4 個) 、間距3cm、直徑3mm的壓漿孔作為壓漿噴頭;用圖釘將壓漿孔堵嚴,外面套上同直徑的自行車內(nèi)胎并在兩端用膠帶封嚴,這樣壓漿噴頭就形成了一個簡易的單向裝置:當注漿時壓漿管中壓力將車胎迸裂、圖釘彈出,水泥漿通過注漿孔和圖釘?shù)目紫秹喝胨槭瘜又?而混凝土灌注時該裝置又保證混凝土漿不會將壓漿管堵塞。
    (2) 壓漿管的布置　將2 根壓漿管對稱綁在鋼筋籠外側(cè)。成孔后清孔、提鉆、下鋼筋籠,在鋼筋籠吊裝安放過程中要注意對壓漿管的保護,鋼筋籠不得扭曲,以免造成壓漿管在絲扣連接處松動,噴頭部分應加混凝土墊塊保護,不得摩擦孔壁以免車胎破裂造成壓漿孔的堵塞。按照規(guī)范要求灌注混凝土。
     (3) 壓漿樁位的選擇　根據(jù)以往工程實踐,在碎石層中,水泥漿在工作壓力作用下影響面積較大。為防止壓漿時水泥漿液從臨近薄弱地點冒出,壓漿的樁應在混凝土灌注完成3～7d后,并且該樁周圍至少8m 范圍內(nèi)沒有鉆機鉆孔作業(yè),該范圍內(nèi)的樁混凝土灌注完成也應在3d 以上。 
     (4) 壓漿施工順序　壓漿時最好采用整個承臺群樁一次性壓漿,壓漿先施工周圈樁位再施工中間樁;壓漿時采用2根樁循環(huán)壓漿,即先壓第1 根樁的A 管,壓漿量約占總量的70 %(111～114t 水泥) ,壓完后再壓另1 根樁的A 管,然后依次為第1 根樁的B 管和第2根樁的B 管,這樣就能保證同一根樁2 根管壓漿時間間隔30～60min 以上,給水泥漿一個在碎石層中擴散的時間。壓漿時應做好施工記錄,記錄的內(nèi)容應包括施工時間、壓漿開始及結(jié)束時間、壓漿數(shù)量以及出現(xiàn)的異常情況和處理的措施等。
    5、壓漿施工中出現(xiàn)的問題和相應措施 
    (1) 噴頭打不開　壓力達到10MPa 以上仍然打不開壓漿噴頭,說明噴頭部位已經(jīng)損壞,不要強行增加壓力,可在另一根管中補足壓漿數(shù)量。
    (2) 出現(xiàn)冒漿　壓漿時常會發(fā)生水泥漿沿著樁側(cè)或在其他部位冒漿的現(xiàn)象,若水泥漿液是在其他樁或者地面上冒出,說明樁底已經(jīng)飽和,可以停止壓漿;若從本樁側(cè)壁冒漿,壓漿量也滿足或接近了設(shè)計要求,可以停止壓漿;若從本樁側(cè)壁冒漿且壓漿量較少,可將該壓漿管用清水或用壓力水沖洗干凈,等到第2天原來壓入的水泥漿液終凝固化、堵塞冒漿的毛細孔道時再重新壓漿。 
    (3) 單樁壓漿量不足　壓漿時最好采用整個承臺群樁一次性壓漿,壓漿先施工周圈樁形成一個封閉圈,再施工中間,能保證中間樁位的壓漿質(zhì)量,若出現(xiàn)個別樁壓漿量達不到設(shè)計要求,可視情況加大臨近樁的壓漿量作為補充。
    6、結(jié)語 
    不同的工程地質(zhì)條件有很大的差異,不可能有相同的壓漿參數(shù),預先設(shè)定的壓漿參數(shù)往往參考相似工程的經(jīng)驗,壓漿參數(shù)的最終確定要依賴于試驗樁的結(jié)果,而全國可以借鑒的經(jīng)驗并不多,有待進一步的積累,再加上理論的探討,最終形成一個成熟的技術(shù)。灌注樁后壓漿具有提高單樁承載力,提高生產(chǎn)率,節(jié)約建設(shè)資金的優(yōu)點,所以,在具備條件的工程中推廣后壓漿施工工藝有著重要的意義和廣闊的前景。