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摘要:随着社会经济的发展,建设数量日益增加,城市的扩张建设使我们的建设战场转移,新环境、新工艺及复杂的区域地质条件加大了施工难度,迫使建设者考虑在不利地质条件下如何有效降低成本投入,保证质量、保证工程进度,取得良好的综合经济效益。桩基施工承荷补强后压浆技术有效地解决了上述部分问题,在工程实例运用中取得了很好的效果。
关键词:后压浆 压浆管 压浆阀 压力注浆
1 工程概况
汉中市体育场工程,建筑面积43108m2,框架结构,局部4层,基础桩基工程采用人工挖孔桩,设计单桩端阻力要求≥10500KPa。根据钻探揭露、室内土工试验、野外原位测试成果综合分析,按工程性能可将钻探深度范围内地层自上面下划分为5个工程层,即:①杂填土;②粉质粘土;③-1粗砂;③-2中砂;④砾砂;⑤卵石。场地地貌单元系汉江北岸一级阶地,地下水类型属第四系松散岩类孔隙水,勘察最大孔深21.0m,勘察深度的地下水为潜水,钻孔实测浅水位埋深15.3-15.5m不等。但在施工过程中现场实际情况与勘察报告结论实际不符,第四层砾砂层为松散层未有胶结力,且浅水位深度为8.5m-9m不等。经过现场排水试验开挖,未能达到效果且存在较大安全隐患。按照目前开挖深度及桩身直径,桩身摩擦力及桩端阻力均无法满足设计要求,为确保桩端阻力本工程采用后压浆技术,目的为提高单桩端阻力值,达到设计值。
2 桩基后压浆的工艺原理
本类桩属于按设计参数,用人工的方法开挖桩基孔洞,然后按设计要求往孔内浇筑桩芯材料至设计高度。将上部建筑的荷载传递至地基持力层,以支撑上部结构。如果遇到特殊地质条件或不可预见性复杂情况无法正常施工,但要达到设计要求,可根据上部设计传荷值进行调节,可调整桩身摩擦面积或适当扩大桩端承载力面积,提高地基的承载力值或平衡各部位地基受压的均衡性,确保桩设计承载力数值达到设计要求,满足工程安全及质量。
3 适应范围
①持力层埋深度不足10m,不适宜机械施工或机械施工成本过高的地区。
②在软石地层区或强风带厚度在10m左右的地区。
③地下水位较高非机械桩施工,无法正常降水施工确保安全质量要求。
④基桩加基梁结构基础;基桩加承台结构基础;设备基础下的群桩基础;桥梁墩台基础;抗滑桩等。
4 后压浆的施工工序
4.1 施工工序
①按后压浆管的构造和设置要求,加工制作压浆管,联结并设置管箍、变径管箍和堵头。
②将设置压浆管的钢筋笼下入桩孔,在压浆管下端分别安装桩端压浆阀。
③基桩施工完成后,必须清理桩顶浮浆和混凝土,完整露出压浆管顶部,不得损坏压浆管。
④检查压浆管是否通畅(正式压浆前先注水试验)。
⑤按设计规定的水量、水泥用量和水灰比配制水泥浆并过滤,放入储浆筒。
⑥将泥浆泵联结的输浆管分别与水泥储浆筒、桩顶压浆管联结。
⑦泥浆泵开动,将浆液压入压浆管。
⑧按设计规定,达到压浆控制指标,即停止注浆。
⑨采取每桩注浆管连续等量进行后压浆施工,并做好注浆记录。
⑩每桩2~3根桩端压浆管,分别注浆后,该桩压浆即告结束。
4.2 施工参数
①根据设计要求,部分工程桩要进行桩端后压浆施工。
②桩端后压浆,需在桩内设置注浆管(DN25)。
③桩内注浆管,全桩通长设置,桩顶以上与桩的露出钢筋同长,桩端则与孔底接触。
④桩端注浆管下端的变径管箍上,连接桩端压浆阀,该压浆阀必须埋入桩端卵石层中,避免被灌注的桩身混凝土包裹。
⑤桩端压入水泥用量与桩端扩底直径相关,根据JGJ94-2008规范的规定按下列计算水泥用量Gc(吨):
Gc=αp*D
αp=1.80
D=扩底直径
规范规定:对于独立单桩,桩距大于6d的群桩和群桩初始注浆的数根基桩的注浆量应按上述估算值乘以1.2的系数。
⑥注浆压力,将根据试桩施工与试桩承载力检验结果,满足桩端承载力的要求下,予以确定,应大于5MPa。
⑦后压浆桩桩端卵石层的承载力,要求达到:
qpk≥11000KPa
4.3 后压浆管的构造
①压浆管采用普通焊接钢管(钢管标准:GB/T3092-
93)。
桩端压浆管:公称直径25mm,壁厚不小于2.5mm。
②压浆管上端,设管箍并用管堵堵住,安装压浆联结阀时取下管堵。
③压浆管间联结为钢管套丝后,用管箍连接。
④桩端压浆阀通过变径管箍与压浆管联结。
⑤钢筋笼一次全长制作,注浆管也一次全长联结后,绑扎在钢筋笼内的加劲筋上。
⑥以上套丝管连接件:管箍、堵头、变径管箍等均为水暖标准件。
5 施工控制指标
5.1 桩基施工控制指标(对桩基施工的要求)
①桩基施工单位应严格按设计图纸及《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002进行桩基部分施工,保证施工质量达到要求,后压浆桩的特定要求为桩孔深度不超过设计深度。
②桩基施工在成孔结束,应量测孔径、孔深和桩端扩底直径,进入卵石层深度。
③保证压浆管内不进泥浆,不进混凝土,使其畅通、无损。如压浆管头及管在施工工程中损坏,应及时按要求修复。④灌注成桩后,应立即或在混凝土初凝前清理桩顶浮浆,暴露压浆管管头,如果未及时清理,则应在后压浆施工前破除桩顶浮浆,完整暴露桩顶压浆管头,如压浆管头及管损坏,应修复。
5.2 材料控制指标
5.2.1 压浆水泥采用P.C 32.5R复合水泥。
5.2.2 压浆水泥用量(定量压浆):
根据桩的荷载传递规律,端阻力的发挥效果对桩承载力的影响,确定桩端注浆水泥基本用量如下:
2000kg/桩~3500kg/桩。 5.2.3 注浆水泥浆液的配置
①水泥浆液水灰比(重量比):0.5~0.6。
②定量配置:在水泥浆液搅拌罐内,定量注入0.25m3~0.30m3的水,达到罐内悬挂的标尺标线,经确认后,将500kg水泥(袋装水泥10袋),开袋倒入搅拌罐。
③在搅拌罐内连续搅拌1分钟,检查水泥浆是否搅拌均匀。
④将搅拌后的水泥浆液过筛注入储浆筒备用。
⑤将泥浆泵的吸浆管放入储浆筒,并用人工不停搅拌水泥浆,以防沉淀,开泵吸浆泵入压浆管。
⑥严格控制单罐水和水泥用量,浆液搅拌均匀,全部吸出泵入压浆阀,均予以记录,供业主和监理检查确认。
5.3 注浆压力控制
后压浆应采取双控指标,以定量压浆水泥用量控制为主,以注浆压力控制为辅。
定量注浆压力控制的最小工作压力:
Pmin≥5.0MPa
采取以上措施,就能保证有效加固桩端土层,按设计要求,达到预计之桩端阻力提高幅度和数值,以满足设计承载力要求。
5.4 注浆施工时间
后压浆施工根据混凝土灌注桩完成情况进行安排,一般应在成桩3天以后,欲进行压浆施工的桩周边10m范围内应无未打桩和正在施工的桩。桩顶要有足够压浆管头露出并完整无损,保证后压浆能连续施工。
6 质量保证措施
6.1 压浆管、阀制作质量保证措施
①根据桩的设计、施工参数,设计桩端压浆管阀,下达加工任务。
②购买优良管材,加工制作桩端压浆阀。
③专人检验验收已加工制作的桩端压浆阀质量,并备足数量。
④向业主和监理出具压浆管阀自检验收合格证明文件。
6.2 灌注桩后压浆施工质量保证措施
①后压浆施工应依次序完成单桩中各压浆管的桩端压浆阀注浆。
②注浆前先确认注浆的桩号,压浆阀的编号、位置、注浆水泥量。
③注浆前检查输浆管,压浆管及管头,输浆管与压浆管的连接是否安全可靠。
④开始注浆时,和注浆过程,记录注浆起始压力,正常注浆压力范围,注浆终止压力,注浆时间,注浆量等数据。
⑤单桩注浆完毕,经自检合格,报监理检查验收。
⑥注浆水泥用量准确计量,不发生数量不足的现象。
⑦如定量注浆压力偏小,小于设计注浆压力,经业主、监理同意,可适当增加注浆水泥用量,但需经业主、监理确认。
⑧施工时严格按《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008执行,桩端注浆时,如发生桩侧或桩间土溢浆,可采用间歇压浆。溢浆现象是后压浆工艺的正常情况,其造成的少量水泥浆损耗均包含在桩端的各自压浆水泥用量中。
7 安全施工措施
①所有工作人员,进场施工前必须进行三级安全教育,必须严格执行有关规范、规程及安全生产操作规程。
②现场供电线路的设计、安装要安全、合理、牢固,移动性用电设备必须用电缆供电并安装漏电保护装置,主电线路必须有专职人员负责,任何人员不得随意用电。
③压浆泵输浆软管应定期检查,存在问题隐患的应及时修复或更换。
8 结束语
采用后压浆技术,提高单桩端阻力值,通过静载试验,最大承载桩端阻力值为12000KPa,满足设计要求,且成为陕西省桩基检查静载试验超1000吨试验工程,此技术运用不但降低了建设单位成本投入;提高了施工生产进度,还达到了广泛推广运用。
参考文献:
[1]中华人民共和国行业标准《建筑桩基技术规范》JGJ94-
2008北京.中国建筑工业出版社.
[2]《建筑地基处理技术规范》GJG79-2002.北京.中国建筑工业出版社.2005.
[3]《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106-2003)].北京.中国建筑工业出版社.2003.
[4]费鸿庆编撰《西安地区钻孔灌注后压浆桩研究与应用论文
集》.
关键词:后压浆 压浆管 压浆阀 压力注浆
1 工程概况
汉中市体育场工程,建筑面积43108m2,框架结构,局部4层,基础桩基工程采用人工挖孔桩,设计单桩端阻力要求≥10500KPa。根据钻探揭露、室内土工试验、野外原位测试成果综合分析,按工程性能可将钻探深度范围内地层自上面下划分为5个工程层,即:①杂填土;②粉质粘土;③-1粗砂;③-2中砂;④砾砂;⑤卵石。场地地貌单元系汉江北岸一级阶地,地下水类型属第四系松散岩类孔隙水,勘察最大孔深21.0m,勘察深度的地下水为潜水,钻孔实测浅水位埋深15.3-15.5m不等。但在施工过程中现场实际情况与勘察报告结论实际不符,第四层砾砂层为松散层未有胶结力,且浅水位深度为8.5m-9m不等。经过现场排水试验开挖,未能达到效果且存在较大安全隐患。按照目前开挖深度及桩身直径,桩身摩擦力及桩端阻力均无法满足设计要求,为确保桩端阻力本工程采用后压浆技术,目的为提高单桩端阻力值,达到设计值。
2 桩基后压浆的工艺原理
本类桩属于按设计参数,用人工的方法开挖桩基孔洞,然后按设计要求往孔内浇筑桩芯材料至设计高度。将上部建筑的荷载传递至地基持力层,以支撑上部结构。如果遇到特殊地质条件或不可预见性复杂情况无法正常施工,但要达到设计要求,可根据上部设计传荷值进行调节,可调整桩身摩擦面积或适当扩大桩端承载力面积,提高地基的承载力值或平衡各部位地基受压的均衡性,确保桩设计承载力数值达到设计要求,满足工程安全及质量。
3 适应范围
①持力层埋深度不足10m,不适宜机械施工或机械施工成本过高的地区。
②在软石地层区或强风带厚度在10m左右的地区。
③地下水位较高非机械桩施工,无法正常降水施工确保安全质量要求。
④基桩加基梁结构基础;基桩加承台结构基础;设备基础下的群桩基础;桥梁墩台基础;抗滑桩等。
4 后压浆的施工工序
4.1 施工工序
①按后压浆管的构造和设置要求,加工制作压浆管,联结并设置管箍、变径管箍和堵头。
②将设置压浆管的钢筋笼下入桩孔,在压浆管下端分别安装桩端压浆阀。
③基桩施工完成后,必须清理桩顶浮浆和混凝土,完整露出压浆管顶部,不得损坏压浆管。
④检查压浆管是否通畅(正式压浆前先注水试验)。
⑤按设计规定的水量、水泥用量和水灰比配制水泥浆并过滤,放入储浆筒。
⑥将泥浆泵联结的输浆管分别与水泥储浆筒、桩顶压浆管联结。
⑦泥浆泵开动,将浆液压入压浆管。
⑧按设计规定,达到压浆控制指标,即停止注浆。
⑨采取每桩注浆管连续等量进行后压浆施工,并做好注浆记录。
⑩每桩2~3根桩端压浆管,分别注浆后,该桩压浆即告结束。
4.2 施工参数
①根据设计要求,部分工程桩要进行桩端后压浆施工。
②桩端后压浆,需在桩内设置注浆管(DN25)。
③桩内注浆管,全桩通长设置,桩顶以上与桩的露出钢筋同长,桩端则与孔底接触。
④桩端注浆管下端的变径管箍上,连接桩端压浆阀,该压浆阀必须埋入桩端卵石层中,避免被灌注的桩身混凝土包裹。
⑤桩端压入水泥用量与桩端扩底直径相关,根据JGJ94-2008规范的规定按下列计算水泥用量Gc(吨):
Gc=αp*D
αp=1.80
D=扩底直径
规范规定:对于独立单桩,桩距大于6d的群桩和群桩初始注浆的数根基桩的注浆量应按上述估算值乘以1.2的系数。
⑥注浆压力,将根据试桩施工与试桩承载力检验结果,满足桩端承载力的要求下,予以确定,应大于5MPa。
⑦后压浆桩桩端卵石层的承载力,要求达到:
qpk≥11000KPa
4.3 后压浆管的构造
①压浆管采用普通焊接钢管(钢管标准:GB/T3092-
93)。
桩端压浆管:公称直径25mm,壁厚不小于2.5mm。
②压浆管上端,设管箍并用管堵堵住,安装压浆联结阀时取下管堵。
③压浆管间联结为钢管套丝后,用管箍连接。
④桩端压浆阀通过变径管箍与压浆管联结。
⑤钢筋笼一次全长制作,注浆管也一次全长联结后,绑扎在钢筋笼内的加劲筋上。
⑥以上套丝管连接件:管箍、堵头、变径管箍等均为水暖标准件。
5 施工控制指标
5.1 桩基施工控制指标(对桩基施工的要求)
①桩基施工单位应严格按设计图纸及《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002进行桩基部分施工,保证施工质量达到要求,后压浆桩的特定要求为桩孔深度不超过设计深度。
②桩基施工在成孔结束,应量测孔径、孔深和桩端扩底直径,进入卵石层深度。
③保证压浆管内不进泥浆,不进混凝土,使其畅通、无损。如压浆管头及管在施工工程中损坏,应及时按要求修复。④灌注成桩后,应立即或在混凝土初凝前清理桩顶浮浆,暴露压浆管管头,如果未及时清理,则应在后压浆施工前破除桩顶浮浆,完整暴露桩顶压浆管头,如压浆管头及管损坏,应修复。
5.2 材料控制指标
5.2.1 压浆水泥采用P.C 32.5R复合水泥。
5.2.2 压浆水泥用量(定量压浆):
根据桩的荷载传递规律,端阻力的发挥效果对桩承载力的影响,确定桩端注浆水泥基本用量如下:
2000kg/桩~3500kg/桩。 5.2.3 注浆水泥浆液的配置
①水泥浆液水灰比(重量比):0.5~0.6。
②定量配置:在水泥浆液搅拌罐内,定量注入0.25m3~0.30m3的水,达到罐内悬挂的标尺标线,经确认后,将500kg水泥(袋装水泥10袋),开袋倒入搅拌罐。
③在搅拌罐内连续搅拌1分钟,检查水泥浆是否搅拌均匀。
④将搅拌后的水泥浆液过筛注入储浆筒备用。
⑤将泥浆泵的吸浆管放入储浆筒,并用人工不停搅拌水泥浆,以防沉淀,开泵吸浆泵入压浆管。
⑥严格控制单罐水和水泥用量,浆液搅拌均匀,全部吸出泵入压浆阀,均予以记录,供业主和监理检查确认。
5.3 注浆压力控制
后压浆应采取双控指标,以定量压浆水泥用量控制为主,以注浆压力控制为辅。
定量注浆压力控制的最小工作压力:
Pmin≥5.0MPa
采取以上措施,就能保证有效加固桩端土层,按设计要求,达到预计之桩端阻力提高幅度和数值,以满足设计承载力要求。
5.4 注浆施工时间
后压浆施工根据混凝土灌注桩完成情况进行安排,一般应在成桩3天以后,欲进行压浆施工的桩周边10m范围内应无未打桩和正在施工的桩。桩顶要有足够压浆管头露出并完整无损,保证后压浆能连续施工。
6 质量保证措施
6.1 压浆管、阀制作质量保证措施
①根据桩的设计、施工参数,设计桩端压浆管阀,下达加工任务。
②购买优良管材,加工制作桩端压浆阀。
③专人检验验收已加工制作的桩端压浆阀质量,并备足数量。
④向业主和监理出具压浆管阀自检验收合格证明文件。
6.2 灌注桩后压浆施工质量保证措施
①后压浆施工应依次序完成单桩中各压浆管的桩端压浆阀注浆。
②注浆前先确认注浆的桩号,压浆阀的编号、位置、注浆水泥量。
③注浆前检查输浆管,压浆管及管头,输浆管与压浆管的连接是否安全可靠。
④开始注浆时,和注浆过程,记录注浆起始压力,正常注浆压力范围,注浆终止压力,注浆时间,注浆量等数据。
⑤单桩注浆完毕,经自检合格,报监理检查验收。
⑥注浆水泥用量准确计量,不发生数量不足的现象。
⑦如定量注浆压力偏小,小于设计注浆压力,经业主、监理同意,可适当增加注浆水泥用量,但需经业主、监理确认。
⑧施工时严格按《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008执行,桩端注浆时,如发生桩侧或桩间土溢浆,可采用间歇压浆。溢浆现象是后压浆工艺的正常情况,其造成的少量水泥浆损耗均包含在桩端的各自压浆水泥用量中。
7 安全施工措施
①所有工作人员,进场施工前必须进行三级安全教育,必须严格执行有关规范、规程及安全生产操作规程。
②现场供电线路的设计、安装要安全、合理、牢固,移动性用电设备必须用电缆供电并安装漏电保护装置,主电线路必须有专职人员负责,任何人员不得随意用电。
③压浆泵输浆软管应定期检查,存在问题隐患的应及时修复或更换。
8 结束语
采用后压浆技术,提高单桩端阻力值,通过静载试验,最大承载桩端阻力值为12000KPa,满足设计要求,且成为陕西省桩基检查静载试验超1000吨试验工程,此技术运用不但降低了建设单位成本投入;提高了施工生产进度,还达到了广泛推广运用。
参考文献:
[1]中华人民共和国行业标准《建筑桩基技术规范》JGJ94-
2008北京.中国建筑工业出版社.
[2]《建筑地基处理技术规范》GJG79-2002.北京.中国建筑工业出版社.2005.
[3]《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106-2003)].北京.中国建筑工业出版社.2003.
[4]费鸿庆编撰《西安地区钻孔灌注后压浆桩研究与应用论文
集》.