復合注漿法在大直徑鉆孔灌注樁加固中的應用

于建國

1 工程概況

廣州郵件處理中心工程是廣東省重點工程,其基礎采用嵌巖鉆孔灌注樁,樁徑分別為φ 800,φ 1 000,φ 1 300,單樁承載力設計值φ 800 為 3 000 kN,φ 1 000為 5 500 kN,φ 1 300 為 8 000 kN 。 場地內溶(土)洞發育,是場地的主要不良現象,影響鉆孔灌注樁的質量,尤其是影響樁底持力層的承載力。基樁施工過程中發現多處溶洞,且溶洞體積大,并產生塌孔埋鉆現象,基樁施工完成后進行了大小應變檢測,發現多條樁有樁身明顯缺陷和樁底軟弱現象,為保證基樁的整體質量,需在對各缺陷樁進行抽芯校核的基礎上確定每條缺陷樁的加固方案。

2 工程地質情況

根據該場地地質勘察報告和超前鉆報告,其地層情況概述如下:

①人工素填土(Qml):灰黃、灰黑色,由砂土、碎石、粉質黏土堆積而成,稍濕,松散狀。厚度多在1.10 m～4.00 m,平均2.27 m,標貫試驗7次,擊數6.6擊～18.8擊,平均10.8擊。②第四系沖積土(Qml4):根據土性組合可劃分為黏土(粉質黏土),礫砂2個土性層。③第四系殘積土(Qel):根據土性組合可劃分為粉質黏土、黏土層,含角礫、碎石粉質黏土、粉土層2個土性層。第四系殘積土在近巖面處由于地下徑流及溶洞的影響,局部發育土洞,土質松軟。④中上石炭統壺天群微風化灰巖(C2+3ht):揭露厚度3.00 m～8.50 m,溶蝕裂隙和溶洞發育。⑤下石炭統梓門橋組灰巖(C1dz):強風化巖帶:頂面埋深8.30 m～28.10 m,厚度0.90 m～8.80 m,平均3.98 m,標貫擊數58.9擊;中風化巖帶:頂面埋深16.20 m～59.90 m,厚度0.70 m～6.90 m,平均 3.56 m;微風化巖帶:頂面埋深15.10 m～61.70 m,厚度1.45 m～7.40 m,部分鉆孔發現溶洞。

3 樁基質量情況檢測

根據基樁各次大、小應變結果確定缺陷樁總計72條,其中樁底軟弱(包括樁身存在缺陷)的樁36條,僅有樁身明顯缺陷的樁36條。其中樁底軟弱的樁高應變動測檢測出承載力遠小于設計要求,有代表性的樁基檢測結果如表1所示。

表1 樁底軟弱的樁高應變動測結果表

從檢測結果可知,該批樁基需要對樁底軟弱層、樁身缺陷處進行加固后,其承載力才能達到設計要求;對于僅有樁身缺陷的樁也需進行加固處理,才能保證其樁身完整性,達到承載力設計值的要求。

4 樁基加固方案的確定

1)進行鉆孔抽芯校核。

對動測樁底軟弱的樁進行抽芯檢驗,以確定樁底質量情況,并且抽芯鉆孔為加固樁底提供通道。對樁徑為800 mm的樁各鉆一孔,鉆孔孔深到樁底微風化持力層5.0 m;對樁徑為1 000 mm,1 300 mm的樁鉆兩孔,其中1孔鉆孔孔深到樁底微風化持力層5.0 m,另一孔到樁底微風化持力層0.5 m。若鉆孔中發現樁底軟弱持力層連續厚度超過3.5 m,則重點加固。

2)采用復合注漿技術加固樁底。

對動測樁底軟弱的Ⅲ類樁及鉆孔抽芯確認樁底持力層達不到設計要求的動測樁底軟弱的Ⅱ類樁,采用復合注漿技術加固樁底。根據抽芯校核結果,分別制定各缺陷樁的具體加固方案。

加固方法為:先采用高壓旋噴注漿加固,待加固體有一定強度后,再進行靜壓注漿。靜壓注漿一方面可以填充由于旋噴樁體收縮而造成的旋噴加固體與工程樁之間的空隙,還可以通過較高的注漿壓力劈裂旋噴加固,產生脈狀或樹根狀加固體,進一步提高樁基的承載能力,另外對于本工程還可以填充一些未填滿的溶洞。

3)加固技術保證措施。

a.復合注漿應嚴格按預定技術方案進行,各項技術指標應達到設計要求,同時應視具體情況,作出方案調整,如發現大量漏漿,則采用雙液注漿使水泥漿速凝的方法堵塞漏漿通道,待水泥漿達到強度后再進行注漿。b.多孔處理時,應先施工完成一孔后,再進行鉆孔、注漿等下一孔的處理。c.由于高壓旋噴加固方法本身的特性,一定要在適當的時間再進行靜壓灌漿,只有完成這一步,才能算完成整個復合注漿工法,才能保證加固效果。d.施工期間,及時進行抽查,檢驗旋噴注漿效果。e.加固效果檢查可采用靜載荷試驗或高應變動測的方法進行檢測。

5 樁基加固效果檢測

由于樁底軟弱的缺陷樁經大應變檢測達不到承載力設計值,而僅存在樁身缺陷的樁基對承載力的影響較小,因此對于樁底軟弱的缺陷樁的加固效果采用大應變方法進行檢測其承載力設計值是否達到設計要求,而對于僅存在樁身缺陷的樁的加固效果則采用小應變檢測方法進行檢測,對比加固前后的波形是否有改善,其質量等級是否有改善。

各缺陷樁的高應變檢測結果、低應變檢測結果如表2,表3所示。

表2 加固樁低應變檢測結果

表3 加固樁高應變動測結果

從低應變檢測結果可知:僅存在樁身缺陷的樁經過加固后小應變波形均有所改善,樁的質量等級得到提高。從高應變檢測結果可知:樁底軟弱的缺陷樁經過加固后其承載力全部達到設計值。

6 結語

1)工程應用結果表明,復合注漿法在處理樁身有缺陷、樁底持力層未達到設計要求、樁底溶洞等樁基質量問題時具有良好的加固效果,而且可大幅度降低工程成本,值得在國內大力推廣應用。2)在采用復合注漿法對缺陷樁基進行加固時,應在現場調查和采用大、小應變等檢測手段對樁基進行檢測的基礎上,采用最優化的方案對缺陷樁基進行加固處理。

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