探討工程中復式注漿施工技術

趙偉峰

摘 要: 作者根據工程案例，對灌注樁復式注漿施工技術進行闡述，介紹了注漿工藝、施工設備、注漿管制作及高壓注漿等技術措施,有效的保證了施工質量，并提出有效的措施。

關鍵詞:地基處理;灌注樁;后壓漿;復式注漿;承載力;施工技術

一、工程概況

某工程總建筑面積63300㎡。地下1層,地上7層,均采用框架結構。工程地基處理采用鋼筋混凝土灌注樁,應用復式注漿工藝,設計樁徑800mm, 共628 根。工程±0.0 絕對標高為77516m,場地地坪標高- 210m, 工程樁樁頂標高- 8.6m,設計樁長33m。根據該建設項目巖土工程勘察報告,以⑨粉質黏土作為樁端持力層,要求樁端全斷面進入持力層深度2m。設計樁混凝土強度等級為C30,靜載試驗測得樁的混凝土強度等級為C35,設計承載力特征值3 000kN。每根樁設樁底注漿管2根,采用外徑25mm、壁厚215mm的焊接鋼管。樁側設注漿管2根,采用外徑20mm、壁厚215mm的焊接鋼管。

二、復式注漿施工

在普通成孔灌注樁施工工藝的基礎上,后壓漿灌注樁增加了放置壓漿管、注漿準備及壓漿3個步驟,并于樁成孔后在孔底投放0.5m厚ф1～3cm的碎石。目的在于利用碎石空隙作為注漿通道,粗骨料中注入漿液可形成擴大頭樁。

1.注漿工藝流程

注漿工藝流程:制作注漿管、注漿閥、注漿器→埋設注漿系統→通管開孔→配制水泥漿→注漿泵、注漿管路連接→樁側注漿→連續配制水泥漿,注漿→觀察注漿壓力表、穩壓→統計注漿量→樁底注漿→注漿管封堵。

2.后壓漿設備及材料準備

后壓漿工藝設備如圖1所示。BW2150型注漿泵3臺(壓力不大于5MPa) ,水泥漿攪拌機3臺(攪拌容量不小于2m3) ,儲漿筒5 個(過濾漿液用,容量不小于2m3) ,壓力表,套絲機2臺,臺鉆2臺,切管器2臺,高壓注漿管, 管鉗, 袋裝P?S3215 礦渣硅酸鹽水泥,ф25mm、ф20mm鋼管, PVC管,管箍、堵頭、三通、楔形接頭,樁端壓漿閥和鐵絲若干。

圖1后壓漿工藝設備示意

3.后壓漿注漿管、注漿閥、注漿器加工制作及固定

注漿管使用ф25mm、ф20mm (壁厚3mm)的國標無縫鋼管制作,在現場加工區套絲機上兩端套絲,套絲長度不小于30mm。注漿管加工長度2～6m,供不同長度的注漿管安裝時選用。注漿管間連接使用管箍,接口處纏繞生料帶并用管鉗擰緊。

樁底注漿閥使用長400mm的ф25mm短鋼管加工成花管,在臺鉆上按80mm間距對稱打孔,呈梅花形布置,打孔數量不少于8個,孔徑5mm。注漿閥端部套國標螺紋扣,加堵頭封堵。注漿閥與注漿管采用套絲加相應直徑管箍連接,注漿閥全長用橡膠皮包裹,用鐵絲綁扎嚴密,外部用膠帶纏繞緊密,防止注漿口在施工中堵塞。

兩根樁底注漿管對稱擺放于鋼筋籠外側,保證上下垂直,并與鋼筋籠綁扎固定后電焊點焊牢固,隨鋼筋籠一同下放,下放過程中注意不得碰撞。

起吊鋼筋籠時,及時將樁底注漿管與加工好的注漿閥連接,注漿閥伸出鋼筋籠底長度與實測孔深及超打部分深度相符,確定為300mm。

樁側注漿器使用PVC管加工而成,管長環繞樁身一周,每隔500mm對稱打孔,孔徑5mm,注漿孔外包裹高壓防水膠帶和橡膠套,并用塑料膠帶封閉孔眼。連接閥由三通和180mm長短管接頭組成,注漿器安裝下放時, PVC管兩端與連接閥上的短管接頭連接牢固。注漿器水平設置在標高- 17m和- 25m兩處,在鋼筋籠下放至標高位置時,及時將加工好的PVC管套穿在鋼筋籠外側,注漿孔位置預留一定長度凸出鋼筋籠,以減少注漿對樁身混凝土影響,使用12 號鉛絲綁扎牢固。并通過連接閥與豎向樁側注漿管底部連接,隨鋼筋籠一同下放。

通過注漿管向樁側注入水泥漿液,水泥漿滲擴、擠密和劈裂土體,破壞和消除泥皮,填充樁側的間隙,提高樁側與土體間的結合力,形成包圍樁身橫向及縱向一定范圍、強度較強的水泥加固體,改善樁土界面,土體得到加固,增大樁側摩阻力,大幅度提高單樁抗壓承載力和單樁豎向抗拔承載力。

注漿管接長伸出護筒孔口500mm以上,并及時用堵頭將注漿管封堵,防止雜物堵塞。

4.注漿準備及水泥漿配制

注漿前安裝好注漿泵、水泥漿攪拌機和儲漿筒,將高壓注漿管與注漿泵連接,并試噴清水確定注漿系統工作狀態完好。

水泥漿按水灰比0.5～0.7配制,并摻入水泥用量12%的UEA。水泥漿攪拌前,先在水泥漿攪拌機筒內做出加水位置標示,當清水加放至標示處時停止加水,開始倒入水泥,啟動水泥漿攪拌機將水泥漿攪拌均勻后,由流漿口流入儲漿筒,儲漿筒口放置細篩網防止雜物流入儲漿筒內。

攪拌好的水泥漿應具有黏度低、流動性好、飽和度高、凝結時間適當的性質,以提高漿液與樁身混凝土的親和性,保證注漿質量。

5.通管開孔

灌注樁成樁24h后及時用高壓清水對注漿管道實施預壓水工作,以預先劈裂花管側邊的混凝土保護層和花管端部膠帶,打通注漿通道,確保后期注漿順利進行。通管開孔時注意壓力由小逐步加大,直到清水打通。通管結束后,再將注漿管頂部用堵頭擰緊。

正式壓漿前分3次進行通水試驗, 提前發現堵管問題,及時解決。

5.1第1次通水試驗在鋼筋籠、注漿管下放完畢后進行,以確保下放鋼筋籠過程中注漿管暢通。發現不通時,應提出鋼筋籠,重新安放。

5.2第2次通水試驗在混凝土灌注完畢后進行,確保灌注混凝土過程中注漿管暢通。

5.3第3次通水試驗在正式壓漿前進行,以確定注漿初壓力,壓力以保證疏通注漿管為準,確保注漿管不發生堵塞。

6.高壓注漿

6.1成樁7d后開始注漿,混凝土強度等級達到C20以上。

6.2按樁側注漿量110t、樁底注漿量115t設計。

6.3注漿作業離成孔作業點的距離大于8m,應對同一根樁的各注漿管依次實施樁端注漿,對樁群注漿宜先外圍、后內部。

6.4壓漿時將注漿泵的一端放入儲漿筒,一端用專用高壓注漿軟管與樁端注漿管連接,開啟注漿泵電源開始注漿。注漿中需嚴密監視注漿壓力,保持一定的注漿流速,至注漿量達到設計要求。

6.5注漿開始后,水灰比由0.7逐漸降至0.5,注漿壓力控制在3MPa內,防止初始注漿壓力過大導致水泥漿液沿樁側上冒。維持樁端注漿壓力,注漿時間應控制在30～40min。樁側注漿以水泥注入量控制為主、泵送終止壓力控制為輔。若水泥漿從樁側溢出,應調小水灰比,改間歇注漿至水泥量滿足設計值。

6.6當滿足下列條件之一時可終止注漿: ①注漿總量和注漿壓力均達到設計要求; ②注漿總量已達到設計值的75% , 且注漿壓力超過設計值; ③樁體上抬3mm或個別壓力大于4MPa或7min后注漿量仍未達到設計注漿量。出現下列情況之一時應改為間歇注漿,或調低漿液水灰比: ①注漿壓力長時間低于正常值; ②地面出現冒漿或周圍樁孔串孔。注漿間歇時間宜為30～60min。

三、結 語

對3根試樁進行靜載荷試驗,試樁采用慢速加荷法,總荷載為4500kN。卸載后的最終沉降量分別為5.31、6.02、5.68mm,樁身質量完好。全部樁基施工完畢后,又進行了PDA高應變測試及小應變動測,被測樁的單樁極限承載力均超過3500kN,樁身質量均滿足設計要求。

采用后注漿技術,把樁基礎與地基加固處理的方法有效結合起來,可大幅度提高鉆孔灌注樁的單樁承載力,有效減少樁基的沉降,可減少樁基礎的埋置深度,從而節省投資、縮短工期,且操作簡單、施工方便、質量穩定可靠、無噪聲、無振動、無污染,可與樁基施工穿插進行,具有良好的技術經濟效益,在地基基礎工程中得到廣泛應用。

注：文章內所有公式及圖表請以PDF形式查看。