鉆孔灌注樁樁端樁側后壓漿技術與應用

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,基礎埋深 4.5 m,框剪結構,中柱荷重9 000 kN,邊柱荷重6 500 kN,柱網尺寸7 m×8 m,采用鋼筋混凝土灌注樁基礎。本工程重要性等級二級,地基等級二級,建筑結構安全等級為二級。

1.2 工程水文地質概況

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

根據場地地層巖性,物理力學性質,自上而下依次分為五大層(十二個亞層):第①層為雜填土;第②層由黃褐色的粉土、粉質黏土、黏土組成,夾淤泥質黏土和粉砂薄層,分五個亞層;第③層由灰褐色、青灰色粉土粉質黏土、粉砂互層狀組成,局部含淤泥質,分三個亞層;第④層由粉砂、粉細砂、細中砂及礫卵石組成,分四個亞層,較密實,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定,中部粉砂、細砂、細中砂層平面分布及巖性都較穩定,該層頂板埋深45 m左右。

1.3 樁基設計

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

2 后壓漿施工技術方案

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、壓漿開關及排氣閥、樁端壓漿閥等。

2.3 單樁壓漿參數

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

2)壓漿量:水泥及摻劑1 800 kg～2 500 kg(樁側+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)壓漿時間:樁體混凝土澆灌3 d～10 d后即可進行樁側、樁端壓漿,壓漿順序先樁側后樁端。正常樁側壓漿完畢后停置12 h,再進行樁端壓漿。

4)終壓標準: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 3 MPa以上,并持續5 min以上。c.注漿總量達設計要求的70%,且樁頂或地面流漿。d.當出現注漿壓力長時間低于0.4 MPa,注漿總量低于700 kg,即出現冒漿或周圍孔竄漿時,應改為間歇壓漿,間歇時間為30 min～180 min,宜壓入清水清洗管閥。

2.4 后壓漿技術施工方法

2.4.1 后壓漿管路安裝

1)壓漿導管采用內徑不小于25 mm的鋼管,其壁厚2.5 mm～3 mm,樁側壓漿導管內徑為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,每節連接長度同鋼筋籠長度,每節鋼管需注水試驗,以不漏水為標準,然后將壓漿導管用12號～14號鉛絲每隔2 m綁扎在鋼筋籠的主筋外側,樁端壓力閥超出鋼筋籠0.3 m,導管上部超出樁頂,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

按設計水灰比攪拌水泥漿并加入適量外摻劑→水泥漿經過濾至儲漿罐,準備灌漿→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→關閉排氣閥壓漿,終止標準由壓漿量、壓力以及地面是否返漿情況來綜合控制。終止壓漿時關閉止漿閥靜置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或混凝土強度達75%,可進行后壓漿施工,在壓漿前必須對壓漿設備和壓漿管路進行檢查,使用清水注入管路,檢查壓漿導管是否暢通。

壓漿施工時,嚴格按前面所寫技術參數執行,每根樁壓漿必須一次完成,樁側注漿完畢后12 h,可進行樁端壓漿施工。

2.4.4 樁基后壓漿質量保證措施

1)根據設計圖在鋼筋籠制作和下籠時安裝壓漿管。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、強行扭轉、沖撞;2)成孔時孔的傾斜度小于1%,孔深大于設計值不超過100 mm,嚴禁超深鉆進,使壓漿閥直達孔底。混凝土灌注應連續,防止斷樁和縮頸;3)壓漿管連接時要保證其密封性,管口用堵絲并纏生膠帶擰緊,防止泥漿進入管中造成堵塞;孔口位置應保證樁側壓漿閥順利通過孔口護筒;4)在下導管及灌注混凝土等施工過程中采取措施加強對壓漿管的保護,防止受到施工機具的碰撞而損壞;5)混凝土灌注過程中應防止導灰管拉掛鋼筋籠,防止鋼筋籠上浮;6)壓漿施工中掌握整體先外后內、局部先上后下的原則;7)水泥及摻料應進行多次過濾,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,應進行清洗,壓漿泵應專人操作;9)由于壓漿設備在高壓力下工作,操作人員應戴安全帽,做好安全防護。

3 壓樁試驗與成果分析

1號試樁:總加荷量為8 000 kN,沉降累計為12.08 mm,未出現任何破壞特征,其Q—s曲線形態表現為緩變形,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;當荷載為8 000 kN時,沉降增量接近上一級荷載的兩倍。從s—lgQ曲線形態看,荷載為8 000 kN時,曲線已出現陡降的趨勢,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,沉降量累計值為9.52 mm,也未出現任何破壞特征,其 Q—s和s—lg Q曲線形態與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,沉降量累計值為10.75 mm,也未出現任何破壞特征,其 Q—s和s—lgQ曲線形態與1號、2號樁相似,其極限承載力 Qu3=8 000 kN。經對1號、2號、3號三根試樁的極限承載力計算,Qum=8 000 kN;α1=α2=α3=1.0,其標準差 Sn=0＜0.15,故 Quk=Qum=8 000 kN,即單樁豎向極限承載力標準值為8 000 kN。

根據巖土工程勘察報告資料,按照JGJ 94-94規范的相關表格取值,該部分樁側摩阻力可取 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準值為8 000-337=7 663 kN。

4 結語

在砂礫石土層基礎采用鋼筋混凝土灌注樁時,選用較密實的地層為持力層可以適當減短樁長,降低造價。成樁后進行樁端樁側后壓漿(對于群樁側壓漿部位要注意受力的對稱性)技術,由于改善了樁端基層及側壓漿影響區的圍土承載能力,有效提高了單樁的承載力,本文φ 600灌注樁試驗成果表明提高承載力大于30%,是值得推行和進一步研究的方法。

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