灌注樁聲測管代替樁底注漿管的理論研究與應用實踐

谷金省,宋 超,唐道浩

(浙江江南工程管理股份有限公司,浙江 杭州 310007)

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灌注樁聲測管代替樁底注漿管的理論研究與應用實踐

谷金省,宋 超,唐道浩

(浙江江南工程管理股份有限公司,浙江 杭州 310007)

聲波透射法是檢測基樁樁身完整性的可靠手段,樁底后注漿技術能大幅度提高基樁的單樁承載力,理論研究及應用實踐證明,灌注樁聲測管代替樁底注漿管是可行的。

聲波透射法；聲測管；后注漿法；可行性

隨著我國城市化進程的加快,建筑業得到了長足的發展,一些體量大,難度高的工程大量涌現,大直徑(≥800 mm)、超長的灌注樁得到了大量的應用。樁基工程屬地下工程,地質情況復雜多變,隱蔽性強,成樁過程可變性較大,因此成樁可靠性較低,聲波透射法(以下簡稱“聲測法”)就是檢測成樁質量比較可靠的方法。樁底后注漿技術,能較大幅度地提高單樁承載力,降低基樁沉降,近年來應用日趨廣泛。研究用聲測管來代替注漿管的可行性是降低工程造價、提高資源利用率的有效途徑,也是節能減排的重要方法。

1 聲測法的必要性

1.1 聲波透射法的原理與特點

聲波透射法是在預埋聲測管之間發射并接收聲波,通過實測聲波在混凝土介質中傳播的聲時、頻率和波幅衰減等聲學參數的相對變化,對樁身完整性進行檢測的方法。聲波透射法彌補了低應變法的缺陷,它不受樁長、長徑比的限制,具有準確度高的特點。它能定量分析出樁身缺陷的大小和確切部位,能更好地對基樁的成樁質量進行判斷,因此對大直徑、超長樁采用無損檢測,預埋聲測管采用聲波檢測是有必要的。但單純的預埋聲測管進行基樁檢測,既給施工帶來了不便,又增加了成本,另外現場檢測費時,檢測效率較低。

1.2 聲測管的埋設要求

聲測管一般采用的是內徑50～60 mm鋼管,管口下端采用螺紋連接專用封堵器封閉,管內應防止異物進入,否則將影響檢測探頭放到樁底,而且容易導致探頭卡在管中,造成不必要的損失。

連接接長一般采用螺紋連接,以保證接口處平滑過渡。聲測管一般放在鋼筋籠內側,與鋼筋籠綁扎連接,并使之成樁后相互平行。聲測管的放置數量根據樁徑的大小進行劃分,最少不得少于2根。

2 灌注樁后注漿技術

2.1 后注漿技術介紹

灌注樁后注漿技術是建筑業推廣的新技術之一,后注漿是指在灌注樁成樁后一定時間,通過注漿閥及與之相連的預設在樁身內的注漿導管注入水泥漿。注漿目的一是通過樁底后注漿加固樁底沉渣(虛土)和樁身泥皮,二是對樁底和樁側土體通過滲入(粗顆粒土)、劈裂(細粒土)和壓密(非飽和松散土)注漿起到加固作用,從而增大樁側阻力和樁端阻力,提高單樁承載力,減少樁基沉降。在優化注漿工藝參數的前提下,可使單樁承載力提高40%～120%,粗粒土增幅高于細粒土,樁側、樁底復式注漿高于樁底注漿；樁基沉降減小30%左右,而成本增加有限,因此應用日趨廣泛[1]。

2.2 注漿管的制作與埋設要求

后注漿的注漿導管,注漿孔可采用砂輪切割鋸在底部500 mm范圍內,沿底部往上間隔100 mm交錯切割出不大于管周長1/3的縫隙作為注漿孔。為防止泥漿或混凝土等異物灌入,可采用膠帶或廢舊內輪胎箍筋,防止脫落。見圖1、圖2。

圖1 注漿孔圖示

圖2 導管及注漿孔的封堵

注漿管一般采用內徑不小于30 mm的鋼管,與聲測管相比,注漿管內徑要小,連接、埋設方法與制作工藝與聲測管基本相同,埋設數量也是按樁徑進行劃分,要求低于聲測管的數量要求。一般來說,只要是預埋鋼管滿足了聲測的要求,均能滿足樁底注漿的要求。

3 聲測管代替注漿管的可行性

預埋的聲測管在內徑、數量等“硬件”上滿足了注漿的要求,但如果用聲測管代替樁底注漿管來進行注漿,在“軟件”上也必須滿足注漿要求,那么在注漿前就必須首先完成聲波透射檢測。因為如先完成注漿,將會堵塞聲測管,導致檢測無法進行。聲波檢測是有先決條件的,那就是“受檢樁的樁身混凝土強度至少要達到設計強度的70%,且不小于15 MPa”[2]。由于混凝土配比不同,實際養護環境不同,水下混凝土的強度增長在時間上存在差異,宜通過現場取樣檢測進行判斷。基樁后注漿開始的時間按照《建筑基樁技術規范(JGJ 94—2008)》的規定,宜在2 d后開始,沒有規定具體的最晚開始時間。樁底注漿過早,會導致因樁身混凝土強度過低而破壞樁本身；注漿過晚,樁身與泥皮固化,可能難以使注漿漿液沖破泥皮,降低樁側的注漿高度,從而降低注漿效果[3]。一般來講,在聲測管來代替注漿管的情況下,樁底的后注漿宜在混凝土灌注完成后7～12 d內完成。

4 聲測管代替注漿管的應用實踐

4.1 案例概況

某體育場,設計采用樁基礎,樁身混凝土強度等級為C40,其中直徑為800(樁長53 m)的鉆孔灌注樁采用樁底后注漿法。抽檢的聲測樁埋設3根外徑60內徑50的低壓流體輸送用焊接鋼管作為聲測管,同時兼做注漿管,聲測抽檢比例為20%。注漿水泥選用42.5級普通硅酸鹽水泥,水灰比控制在0.5～0.7,注漿最大壓力控制在10 MPa,平均注漿壓力2.5 MPa,注漿速率不大于75 L/min,單樁注漿量(水泥用量)2 500 kg。注漿時以注漿量控制為主,以注漿壓力控制為輔。

4.2 基樁施工及聲測檢測

施工前,首先根據混凝土強度進行了配合比的試配。經試驗顯示,在標養情況下,混凝土試塊在7 d 時其強度就達到31.1 MPa,達到了設計強度的77.8%。施工時,對擬進行聲測的基樁選取了10組標養試塊進行7 d強度檢測,經檢測其強度均達到75%以上,在混凝土強度上滿足聲測檢測的要求。后考慮到基樁施工齡期達到7 d時的受檢樁數量較少,檢測起來比較繁瑣,樁身混凝土所處環境與標養環境不盡一致,同時考慮到注漿時周邊可能正在施工其他基樁,漿液可能流到正在施工的樁孔等因素的影響,把基樁進行聲測檢測的日期范圍定在了10～12 d。

4.3 后注漿施工與檢測

聲測檢測完成,立即進行注漿。注漿時,先施工齡期長的基樁,后施工齡期短的,當聲測樁所在位置為群樁時,先四周后中間,以使注漿效果達到設計要求。注漿所用水泥漿采取先稀后濃的方法進行施工,即先讓水灰比大,流動性好的漿液沖破與樁身固化的泥皮,提高樁側注漿高度,形成注漿通道；后使用水灰比小,流動性小的漿液來擠密樁側和樁底,從而達到增大樁側阻力和樁端阻力,提高單樁承載力,減少基樁沉降的目的。注漿時先進行試注漿,確定工藝參數。現場注漿采用3根聲測管依次、等量注漿,水灰比按0.7、0.7、0.6逐級配置,最終壓力控制在8～10 MPa,水泥用量不小于設計用量的75%。

注漿施工完成后20 d后對基樁進行了承載力

的檢測,檢測方法采用慢堆維持荷載法。經檢測,承載力均達到了不小于9 500 kN的設計要求。

5 結 語

樁底后注漿技術,能較大幅度的提高單樁承載力,降低基樁沉降,而且聲測法對超長樁能可靠地檢測樁身質量完整性。理論研究及應用實踐證明,混凝土灌注樁在混凝土早期強度能得到保證,且樁底后注漿采取適當工藝參數的情況下,聲測管兼作樁底后注漿管是可行的。

[1] 住房和城鄉建設部質量安全監管司. 建筑業10項新技術(2010)[M].北京：中國建筑工業出版社,2010．

[2] 中國建筑科學研究院.JGJ 106—2014 建筑基樁檢測技術規范[S]. 北京：中國建筑工業出版社,2014．

[3] 吳志敏,徐愛民,吳慶勇. 樁端后注漿施工工藝及應用[J].低溫建筑技術,2006(6)：115-117．

Theory Study and Application Practice of the Pile Acoustic Measurement Tube Instead of the Pile Bottom Grouting Pipe

GUJinsheng,SONGChao,TANGDaohao

2016-07-01

谷金省(1980—),男,山東陽谷人,工程師,主要從事建筑工程的技術與管理工作。

TU473.1+6

B

1008-3707(2016)11-0029-03