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【摘要】本文通过工程实例,对高压注浆法处理灌注桩缺陷的具体施工工艺、特殊情况的处理和效果进行了论述。
【关键词】桩基缺陷处理;高压注浆法;特殊情况的处理
【Abstract】Project example, high-pressure grouting method pile defects concrete construction technology, processing and effects of the special circumstances discussed.
【Key words】Pile defect treatment;Grouting method;Special case handling
1. 高压注浆法处理桩基缺陷概述
在我国现代建筑物中,灌注桩因其具有承载力高、无挤土、无振动、能贴近已建建筑物施工、适应性强等优点,已在桩基工程中得到广泛应用。但是机械灌注桩的质量事故时常发生,严重影响了其承载力。灌注桩的质量事故发生后,如果单纯的采取补桩或在原地凿除重浇的方法,往往费用很高,有的时候也是不必要的。而采用高压注浆法,可以处理好原钻孔桩胶结不好或较差的地段,使混凝土达到尽可能高的强度,既经济又能够缩短工期。
2. 处理实例
本工程为一26层高的高层建筑,基础采用人工挖孔灌注桩,桩端持力层为中风化粉砂质泥岩,承载力特征值为2000KPa,现有一桩桩径1400mm,桩端扩大头2400mm,桩身砼强度等级为C30,单桩承载力特征值9000KN。经声波检测结果为:桩长19.9m,桩身6.9~7.6m段缺陷明显,评价类别为Ⅱ类桩。基桩芯砼质量评述:钻孔孔深20.1m,砼桩长19.8m,钻入桩端持力层中风化粉砂质泥岩0.3m。0.0~5.5m:混凝土,骨料分布基本均匀,胶结较好,砼芯样完整。5.5~11.5m:混凝土,骨料局部分布不均匀,胶结较差,砼芯样呈短柱状,连续,表面粗糙、麻面,局部见沟槽。11.5~19.8m:混凝土,骨料分布基本均匀,胶结较好,砼芯样完整。桩底无沉渣。19.8~20.1m:中风化粉砂质泥岩,粉砂泥质结构,致密、坚硬。
3. 处理方案
对桩身采用高压注浆充填处理。在桩基上均匀布置4个钻孔,对混凝土骨料局部分布不均匀,胶结较差段采用高压注浆进行补强加固。
4. 灌浆处理主要设计参数与设备
4.1 主要设计参数。
(1)灌浆材料:普通硅酸盐水泥(P.O.52.5)及膨胀材料。
(2)水泥浆配合比:采用分段灌注,浆液由稀至浓进行灌注,水灰比为2:1→1:1→0.8:1→0.6:1→0.45:1。
(3)灌浆压力为1~5MPa,开始应尽量将压力控制在1MPa左右。
4.2 主要设备(见表1)。
5. 具体施工方案
5.1 抽芯成孔。
(1)均匀布置4个灌浆孔,每个孔分担的面积应尽量相等。
(2)用长沙矿探机械厂150型地质钻机成孔,单动双管金刚石钻进取芯,开孔径为110。
(3)采用清水高压循环给水,严禁采用水泥浆护壁。
(4)钻机必须平稳、调平,尽量用低压高速钻进,防止孔身倾斜,垂直度控制在0.3%以内。
(5)孔身必须超过桩身硅胶结差部位为3m,抽芯孔约20m深。
(6)岩芯必须逐一放置岩芯箱内,统一编号,顺序摆放,并作好记录,以便于观察桩身质量,指导灌浆作业。
(7)在钻孔过程中发现塌孔现象时,应先进行注浆固结松散部位,然后再往下钻进。
(8)钻至设计深度后,应先采用钻具进行第一次清孔。
5.2 安装循环注浆装置并高压清洗孔身。
(1)注浆管采用6分的镀锌管,前端2m开8@300孔。
(2)注浆管由上往下放,直至孔底。
(3)在孔口管安装三通连接补芯,且与注浆管连接。
(4)采用自来水高压清洗各孔,压力为3~5MPa,把孔内存留的岩粉铁屑、粘土等杂物冲离孔内并将桩底沉渣置换出来。
(5)清孔标准为:排出的液体基本无浮粒、无混浊。
5.3 压水试验。
(1)灌注水泥浆前应对各孔进行简易压水试验。
(2)封闭返浆阀,加压灌入自来水,观察吸水情况以及孔与孔之间是否连通。
5.4 全孔段高压循环灌浆。
5.4.1 灌浆材料:普通硅酸盐水泥(P.O.52.5)及膨胀材料。
5.4.2 水泥浆配合比:采用分段灌注,浆液由稀至浓进行灌注,水灰比为2:1→1:1→0.8:1→0.6:1→0.45:1。
5.4.3 灌浆压力为1~5MPa,开始应尽量将压力控制在1MPa左右。
5.4.4 灌浆过程应根据吃浆量和压力变化来改变水灰比,这是保证灌浆质量的关键。
具体按如下进行调整:(1)当某一水灰比浆液灌人300L左右或同一水灰比浆液的灌浆时间超过20分钟,可变浓一级。(2)如单位吸浆量及灌浆压力没有改变或改变不明显时,可变浓一级。(3)当压力突然降低或吸浆量增大时,应增大水灰比浓度;反之则减小水灰比浓度。
5.4.5 灌浆要持续进行,不能中断。如特殊原因中断,应在水泥初凝前半小时恢复灌浆;若不能恢复,则应用低压水进行清洗,正常后再重新灌浆。
5.4.6 灌浆结束标准:浆液浓度为0.45:1、压力为4MPa时,稳压持续时间为30min,桩身停止吸浆或吸浆量不大于0.2L/min时,可结束灌浆。
5.5 封孔。 灌浆完毕检查合格后,采用1:1水泥砂浆封孔。
6. 特殊情况处理
6.1 串浆处理:
注浆过程中发生串浆时,如串浆孔具备条件可采用同时进行注浆,应一泵一孔,否则应将注浆孔堵塞,待注浆结束后,串浆孔再进行扫孔、冲洗,而后继续注浆。
6.2 冒浆、漏浆处理:
应根据具体情况采用封墙、低压、浓浆、限流、限量、间歇注浆等方法进行处理。
6.3 注浆工作因故中断时的处理。
(1)及早恢复注浆,否则立即进行冲洗钻孔,而后恢复注浆。若无法冲洗,或冲洗无效,则进行扫孔,而后恢复注浆。
(2)恢复注浆后,如注入率与中断前相比减少很多,且较短时间停止吸浆,则应采取补救措施。
(3)对吸浆量大、注浆难以结束地段,采取低压、浓浆、限流、限量、间歇注浆或掺加速凝剂、回填等方式处理。
(4)注浆过程中,注浆压力或注入率突然改变较大时,应立即查明原因,采取相应的措施处理。
7. 工程质量保证措施
(1)钻孔施工:开钻前,严格按照施工布置图,布好孔位。钻机定位要准确,开钻前的钻头点位与布孔点之距相差不得大于2cm,钻杆度不得大于1°。
(2)配料:采用准确的计量工具,严格按照设计配方配料施工。
(3)注浆:注浆一定要按程序施工,每段进浆要准确,注浆压力一定要严格控制在设计注浆压力范围内,专人操作。当压力突然上升或从孔壁溢浆,应立即停止注浆,每段注浆量应严格按设计进行,跑浆时,应采取措施确保注浆量满足设计要求。
(4)注浆完成后,应采用措施保证注浆不溢浆跑浆。
(5)每道工序均要安排专人负责每道工序的操作记录。
8. 灌浆处理效果总结
经过上述程序对该桩进行处理后,经声波检测已顺利通过验收。而高压注浆处理所需费用远远小于补桩或凿桩重新浇注的费用。由此可见,高压注浆法进行桩基缺陷处理的效果还是非常显著的。但需要注意的是,如果桩底沉渣高度超过0.5m,则单纯采用高压注浆处理就很难达到要求,可采用钢管桩+高压注浆进行处理。
参考文献
[1] 建筑地基处理技术规范.
[2] 汪庆辉、黎胜勇;高压旋喷注浆法处理桩基缺陷的一个工程实例.
[文章编号]1619-2737(2016)03-22-603
【关键词】桩基缺陷处理;高压注浆法;特殊情况的处理
【Abstract】Project example, high-pressure grouting method pile defects concrete construction technology, processing and effects of the special circumstances discussed.
【Key words】Pile defect treatment;Grouting method;Special case handling
1. 高压注浆法处理桩基缺陷概述
在我国现代建筑物中,灌注桩因其具有承载力高、无挤土、无振动、能贴近已建建筑物施工、适应性强等优点,已在桩基工程中得到广泛应用。但是机械灌注桩的质量事故时常发生,严重影响了其承载力。灌注桩的质量事故发生后,如果单纯的采取补桩或在原地凿除重浇的方法,往往费用很高,有的时候也是不必要的。而采用高压注浆法,可以处理好原钻孔桩胶结不好或较差的地段,使混凝土达到尽可能高的强度,既经济又能够缩短工期。
2. 处理实例
本工程为一26层高的高层建筑,基础采用人工挖孔灌注桩,桩端持力层为中风化粉砂质泥岩,承载力特征值为2000KPa,现有一桩桩径1400mm,桩端扩大头2400mm,桩身砼强度等级为C30,单桩承载力特征值9000KN。经声波检测结果为:桩长19.9m,桩身6.9~7.6m段缺陷明显,评价类别为Ⅱ类桩。基桩芯砼质量评述:钻孔孔深20.1m,砼桩长19.8m,钻入桩端持力层中风化粉砂质泥岩0.3m。0.0~5.5m:混凝土,骨料分布基本均匀,胶结较好,砼芯样完整。5.5~11.5m:混凝土,骨料局部分布不均匀,胶结较差,砼芯样呈短柱状,连续,表面粗糙、麻面,局部见沟槽。11.5~19.8m:混凝土,骨料分布基本均匀,胶结较好,砼芯样完整。桩底无沉渣。19.8~20.1m:中风化粉砂质泥岩,粉砂泥质结构,致密、坚硬。
3. 处理方案
对桩身采用高压注浆充填处理。在桩基上均匀布置4个钻孔,对混凝土骨料局部分布不均匀,胶结较差段采用高压注浆进行补强加固。
4. 灌浆处理主要设计参数与设备
4.1 主要设计参数。
(1)灌浆材料:普通硅酸盐水泥(P.O.52.5)及膨胀材料。
(2)水泥浆配合比:采用分段灌注,浆液由稀至浓进行灌注,水灰比为2:1→1:1→0.8:1→0.6:1→0.45:1。
(3)灌浆压力为1~5MPa,开始应尽量将压力控制在1MPa左右。
4.2 主要设备(见表1)。
5. 具体施工方案
5.1 抽芯成孔。
(1)均匀布置4个灌浆孔,每个孔分担的面积应尽量相等。
(2)用长沙矿探机械厂150型地质钻机成孔,单动双管金刚石钻进取芯,开孔径为110。
(3)采用清水高压循环给水,严禁采用水泥浆护壁。
(4)钻机必须平稳、调平,尽量用低压高速钻进,防止孔身倾斜,垂直度控制在0.3%以内。
(5)孔身必须超过桩身硅胶结差部位为3m,抽芯孔约20m深。
(6)岩芯必须逐一放置岩芯箱内,统一编号,顺序摆放,并作好记录,以便于观察桩身质量,指导灌浆作业。
(7)在钻孔过程中发现塌孔现象时,应先进行注浆固结松散部位,然后再往下钻进。
(8)钻至设计深度后,应先采用钻具进行第一次清孔。
5.2 安装循环注浆装置并高压清洗孔身。
(1)注浆管采用6分的镀锌管,前端2m开8@300孔。
(2)注浆管由上往下放,直至孔底。
(3)在孔口管安装三通连接补芯,且与注浆管连接。
(4)采用自来水高压清洗各孔,压力为3~5MPa,把孔内存留的岩粉铁屑、粘土等杂物冲离孔内并将桩底沉渣置换出来。
(5)清孔标准为:排出的液体基本无浮粒、无混浊。
5.3 压水试验。
(1)灌注水泥浆前应对各孔进行简易压水试验。
(2)封闭返浆阀,加压灌入自来水,观察吸水情况以及孔与孔之间是否连通。
5.4 全孔段高压循环灌浆。
5.4.1 灌浆材料:普通硅酸盐水泥(P.O.52.5)及膨胀材料。
5.4.2 水泥浆配合比:采用分段灌注,浆液由稀至浓进行灌注,水灰比为2:1→1:1→0.8:1→0.6:1→0.45:1。
5.4.3 灌浆压力为1~5MPa,开始应尽量将压力控制在1MPa左右。
5.4.4 灌浆过程应根据吃浆量和压力变化来改变水灰比,这是保证灌浆质量的关键。
具体按如下进行调整:(1)当某一水灰比浆液灌人300L左右或同一水灰比浆液的灌浆时间超过20分钟,可变浓一级。(2)如单位吸浆量及灌浆压力没有改变或改变不明显时,可变浓一级。(3)当压力突然降低或吸浆量增大时,应增大水灰比浓度;反之则减小水灰比浓度。
5.4.5 灌浆要持续进行,不能中断。如特殊原因中断,应在水泥初凝前半小时恢复灌浆;若不能恢复,则应用低压水进行清洗,正常后再重新灌浆。
5.4.6 灌浆结束标准:浆液浓度为0.45:1、压力为4MPa时,稳压持续时间为30min,桩身停止吸浆或吸浆量不大于0.2L/min时,可结束灌浆。
5.5 封孔。 灌浆完毕检查合格后,采用1:1水泥砂浆封孔。
6. 特殊情况处理
6.1 串浆处理:
注浆过程中发生串浆时,如串浆孔具备条件可采用同时进行注浆,应一泵一孔,否则应将注浆孔堵塞,待注浆结束后,串浆孔再进行扫孔、冲洗,而后继续注浆。
6.2 冒浆、漏浆处理:
应根据具体情况采用封墙、低压、浓浆、限流、限量、间歇注浆等方法进行处理。
6.3 注浆工作因故中断时的处理。
(1)及早恢复注浆,否则立即进行冲洗钻孔,而后恢复注浆。若无法冲洗,或冲洗无效,则进行扫孔,而后恢复注浆。
(2)恢复注浆后,如注入率与中断前相比减少很多,且较短时间停止吸浆,则应采取补救措施。
(3)对吸浆量大、注浆难以结束地段,采取低压、浓浆、限流、限量、间歇注浆或掺加速凝剂、回填等方式处理。
(4)注浆过程中,注浆压力或注入率突然改变较大时,应立即查明原因,采取相应的措施处理。
7. 工程质量保证措施
(1)钻孔施工:开钻前,严格按照施工布置图,布好孔位。钻机定位要准确,开钻前的钻头点位与布孔点之距相差不得大于2cm,钻杆度不得大于1°。
(2)配料:采用准确的计量工具,严格按照设计配方配料施工。
(3)注浆:注浆一定要按程序施工,每段进浆要准确,注浆压力一定要严格控制在设计注浆压力范围内,专人操作。当压力突然上升或从孔壁溢浆,应立即停止注浆,每段注浆量应严格按设计进行,跑浆时,应采取措施确保注浆量满足设计要求。
(4)注浆完成后,应采用措施保证注浆不溢浆跑浆。
(5)每道工序均要安排专人负责每道工序的操作记录。
8. 灌浆处理效果总结
经过上述程序对该桩进行处理后,经声波检测已顺利通过验收。而高压注浆处理所需费用远远小于补桩或凿桩重新浇注的费用。由此可见,高压注浆法进行桩基缺陷处理的效果还是非常显著的。但需要注意的是,如果桩底沉渣高度超过0.5m,则单纯采用高压注浆处理就很难达到要求,可采用钢管桩+高压注浆进行处理。
参考文献
[1] 建筑地基处理技术规范.
[2] 汪庆辉、黎胜勇;高压旋喷注浆法处理桩基缺陷的一个工程实例.
[文章编号]1619-2737(2016)03-22-603