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【摘 要】近年来,公路桥梁施工中经常出现断桩、缩颈、塌孔、暴筋等问题,如果解决不恰当就会给公路桥梁施工带来极其恶劣的影响,随着科学技术的发展,不仅提高了桥梁施工技术的水平,还推动了我国桥梁事业的快速发展。由于钻孔灌注桩后压浆技术能够有效地解决灌注桩中存在的塌孔、断桩、露筋等问题,还可以提高桩的承载能力,有效地降低施工成本,本文对公路桥梁灌注桩后压浆施工技术进行具体了解,详细分析,希望有利于提高公路施工的整体水平。
【关键词】公路桥梁;钻孔灌注桩;后压浆技术应用
1.前言
90年代中期以来,钻孔灌注桩后压浆工艺越来越多的应用于工程实践中来。后压浆是将注浆技术与灌注桩技术有机结合,以提高桩的承载力、减少沉降的一项新技术。该技术的基本原理是在成桩后将水泥浆通过预设与钢筋笼上的后压浆装置注入桩底、桩侧,固化沉渣和泥皮,并使桩底一定范围内的土体得到加固,从而大幅提高单桩承载力、减少沉降,提高单方混凝土利用率,而且还可以减少桩长及桩数,从而降低工程造价,取得良好的经济和社会效益。
2.后压浆技术的概述
混凝土离析、孔壁泥皮以及孔底残渣是影响钻孔灌注桩承载力的主要因素。对于桩底后压浆来说,则是钻孔灌注桩成桩后,通过使用高压注浆设备将水泥浆液压入桩端的碎石层空隙中,经过浆液的劈裂、填充、压实和固结等作用,实现固结沉渣和挤压土层的目的。另外,浆液会沿着桩侧向上进行扩散,致使护壁泥皮产生固结现象,在一定程度上桩体与土层之间的侧摩阻力会不断增加,这样以来沉降量会得到有效的减少,并且单桩的承载力会得到有效的提高。
3.后压浆法的加固原理
3.1提高桩端的承载力
当进行灌注桩施工时,可以会对桩底持力层产生扰动影响,导致软化现象的发生,这样以来桩的强度就会降低。由于受到施工工艺的影响,难以彻底清除干净孔底的沉渣,这样以来桩底残留的沉渣会形成软弱的压缩层,致使桩承载力的降低,以此导致沉降量的增加。
3.2提高桩侧摩阻力
3.2.1在灌注桩成孔的过程中,孔壁侧压力会向自由面进行应力的释放,并且会对桩周围土体结构造成一定的破坏,导致各土层桩侧摩阻力的降低,以此降低单桩的承载力。
3.2.2为了避免缩径、塌孔的产生,可以采用泥浆护壁的方法进行钻孔灌注桩施工,可以将形成的泥皮当作润滑剂进行使用,以此降低桩的侧摩阻力。
3.2.3钻孔灌注桩成桩后,可以采用高压注浆的方法进行桩侧施工,这样以来浆液填充桩侧土体中的空隙,从而会大大地提高土体的强度,即提高了桩的侧摩阻力。当压浆完工后,由于桩周围存在的不稳定因素,会严重破坏泥皮,这样会重新与浆液形成水泥粘土浆,从而与桩身紧密粘结,以此形成一种抗剪强度较高的环形体,桩径会得到一定的扩大,致使桩侧摩阻力得以提高。
4.钻孔灌注桩后压浆技术施工要点的分析
4.1注浆管的预埋
对于注浆管来说,可以采用一定长度的钢管进行制作,应将钢管底端制作成尖形开口,沿着钢管周围在底端每隔一定的间距进行施工设计深度压浆孔的钻取,进行梅花形的设置,并对其进行清理。为了避免因对桩基进行混凝土的浇灌导致压浆孔的堵塞,可以使用橡皮、胶布等对其进行包裹,确保严密性。如果压浆管的长度不够,可以使用接头丝扣进行接长。另外,在每根桩处按照轴心对称的原则进行压浆管的布置,并确保其下部伸出钢筋笼以下的长度符合施工的标准要求,采用绑扎的方法将其与桩基钢筋笼连接在一起,然后将其放入到钻孔内。
4.2注浆管的开塞
当完成桩身混凝土浇灌作业后,应在24~48h内将清水注入到压浆灌内,然后利用一定的压力冲开压浆孔所包裹的橡皮及胶布等。如果压入水的压力出现突然降低的现象,说明橡皮及胶布等已裂开,且将压力释放出来,进水压力就会得到降低,这样可以有效避免因高压回流夹带杂质导致压浆孔堵塞现象的产生。
4.3注浆
只有桩身的强度符合施工设计的要求时,方可进行注浆作业。当进行注浆前,应根据施工现场的实际情况,确定浆液水灰比、注浆压力以及注浆量等参数。然后,采用高压泵和预埋的注浆管,将配置好的水泥浆注入到桩端。在进行注浆时,应对注浆速度和注浆压力进行严格地控制,并对注浆的最大压力、单管的最终注浆量进行认真仔细地记录。
5.具体工程案例分析
下面主要对某桥梁工程进行分析,该桥梁的地表层是轻壤以及中壤地质,地下水位深度达到3~4m左右,甚至更高。
5.1后压浆技术方案设计
此工程压浆的方法主要采用端桩压浆,计算方式是依据设计规范进行的。《公路桥涵技术设计规范》有明确的计算规范,当然按照规范的数值进行计算的同时,需要灵活地结合工程的实际情况以充分保证结果的准确性。一般按常规,桩侧一般处于桩端上5~10m的范围内时,其摩擦阻力增强,增强的系数为β,取值为1.25,桩端的阻力增强系数为βp,并按照设计规范进行取值,数值为1.8。如果采用的是《建筑基础设计规范》进行计算,桩侧位于桩端以上11m左右的范围内,其摩擦阻力会增强,增强系数为β1,取值为1.5。桩端阻力的增强系数为βp,取值为2.5。
5.2具体施工过程
在施工工艺上,后压浆桩和普通桩基大同小异,通常选用30mm焊接钢管进行预埋管,具体方法是将两根预埋管进行对称布置,把它们连同其他纵向钢筋一起焊接在加强筋上面。端部管箍套丝的连接方式可以使注浆管延长管以及压浆阀的安装变得简单易行。下部则主要采用套丝连接的方式,操作的必要要求是连接必须牢固和密封。成桩5h之后,可以开始压桩作业,水泥可以选择普通的325水泥,压浆量最好设计在2.2t范围内,整个压浆工艺的必要条件还有:
第一,必须选定合理的工艺参数;
第二,注浆压力必须超过设计标准,一般要求后压浆技术压力必须超过设计指标的50%,而注浆量不需要超过设计注浆量,维持在设计水平的70%左右即可;
第三,一旦压浆总量达到设计标准的80%,桩顶则出现明显上升的现象。
6.结束语
公路桥梁灌注桩后压浆技术,以其强大的加固作用,减小桩长的效果,提高桩基承载力,降低桩的沉降量,从整体上改善了公路施工过程中的基本问题,提高了工程的经济效益,降低了工程造价,投资少,操作简单,经济回报率高,得到了越来越多人的认可。对于承载力高、施工难度大的桩基础工程,公路桥梁灌注桩后压浆技术有效降低了施工难度,减少了工程量,大大提高了钻孔灌注桩的单桩承载力,经济适用,给公路桥梁建设之初的工程设计带来了较大的空间。随着施工技术和理论系统的不断完善,公路桥梁灌注桩后压浆技术会在公路桥梁建設中发挥越来越重要的作用。
参考文献:
[1]巫宏云,吴剑波.桥梁钻孔灌注桩后压浆技术研究[J].四川建材,2011,37(06).
[2]乔景川,催玉惠.钻孔灌注桩提高承载力的压力灌浆施工工艺[J].桩基工程技术,2012.
【关键词】公路桥梁;钻孔灌注桩;后压浆技术应用
1.前言
90年代中期以来,钻孔灌注桩后压浆工艺越来越多的应用于工程实践中来。后压浆是将注浆技术与灌注桩技术有机结合,以提高桩的承载力、减少沉降的一项新技术。该技术的基本原理是在成桩后将水泥浆通过预设与钢筋笼上的后压浆装置注入桩底、桩侧,固化沉渣和泥皮,并使桩底一定范围内的土体得到加固,从而大幅提高单桩承载力、减少沉降,提高单方混凝土利用率,而且还可以减少桩长及桩数,从而降低工程造价,取得良好的经济和社会效益。
2.后压浆技术的概述
混凝土离析、孔壁泥皮以及孔底残渣是影响钻孔灌注桩承载力的主要因素。对于桩底后压浆来说,则是钻孔灌注桩成桩后,通过使用高压注浆设备将水泥浆液压入桩端的碎石层空隙中,经过浆液的劈裂、填充、压实和固结等作用,实现固结沉渣和挤压土层的目的。另外,浆液会沿着桩侧向上进行扩散,致使护壁泥皮产生固结现象,在一定程度上桩体与土层之间的侧摩阻力会不断增加,这样以来沉降量会得到有效的减少,并且单桩的承载力会得到有效的提高。
3.后压浆法的加固原理
3.1提高桩端的承载力
当进行灌注桩施工时,可以会对桩底持力层产生扰动影响,导致软化现象的发生,这样以来桩的强度就会降低。由于受到施工工艺的影响,难以彻底清除干净孔底的沉渣,这样以来桩底残留的沉渣会形成软弱的压缩层,致使桩承载力的降低,以此导致沉降量的增加。
3.2提高桩侧摩阻力
3.2.1在灌注桩成孔的过程中,孔壁侧压力会向自由面进行应力的释放,并且会对桩周围土体结构造成一定的破坏,导致各土层桩侧摩阻力的降低,以此降低单桩的承载力。
3.2.2为了避免缩径、塌孔的产生,可以采用泥浆护壁的方法进行钻孔灌注桩施工,可以将形成的泥皮当作润滑剂进行使用,以此降低桩的侧摩阻力。
3.2.3钻孔灌注桩成桩后,可以采用高压注浆的方法进行桩侧施工,这样以来浆液填充桩侧土体中的空隙,从而会大大地提高土体的强度,即提高了桩的侧摩阻力。当压浆完工后,由于桩周围存在的不稳定因素,会严重破坏泥皮,这样会重新与浆液形成水泥粘土浆,从而与桩身紧密粘结,以此形成一种抗剪强度较高的环形体,桩径会得到一定的扩大,致使桩侧摩阻力得以提高。
4.钻孔灌注桩后压浆技术施工要点的分析
4.1注浆管的预埋
对于注浆管来说,可以采用一定长度的钢管进行制作,应将钢管底端制作成尖形开口,沿着钢管周围在底端每隔一定的间距进行施工设计深度压浆孔的钻取,进行梅花形的设置,并对其进行清理。为了避免因对桩基进行混凝土的浇灌导致压浆孔的堵塞,可以使用橡皮、胶布等对其进行包裹,确保严密性。如果压浆管的长度不够,可以使用接头丝扣进行接长。另外,在每根桩处按照轴心对称的原则进行压浆管的布置,并确保其下部伸出钢筋笼以下的长度符合施工的标准要求,采用绑扎的方法将其与桩基钢筋笼连接在一起,然后将其放入到钻孔内。
4.2注浆管的开塞
当完成桩身混凝土浇灌作业后,应在24~48h内将清水注入到压浆灌内,然后利用一定的压力冲开压浆孔所包裹的橡皮及胶布等。如果压入水的压力出现突然降低的现象,说明橡皮及胶布等已裂开,且将压力释放出来,进水压力就会得到降低,这样可以有效避免因高压回流夹带杂质导致压浆孔堵塞现象的产生。
4.3注浆
只有桩身的强度符合施工设计的要求时,方可进行注浆作业。当进行注浆前,应根据施工现场的实际情况,确定浆液水灰比、注浆压力以及注浆量等参数。然后,采用高压泵和预埋的注浆管,将配置好的水泥浆注入到桩端。在进行注浆时,应对注浆速度和注浆压力进行严格地控制,并对注浆的最大压力、单管的最终注浆量进行认真仔细地记录。
5.具体工程案例分析
下面主要对某桥梁工程进行分析,该桥梁的地表层是轻壤以及中壤地质,地下水位深度达到3~4m左右,甚至更高。
5.1后压浆技术方案设计
此工程压浆的方法主要采用端桩压浆,计算方式是依据设计规范进行的。《公路桥涵技术设计规范》有明确的计算规范,当然按照规范的数值进行计算的同时,需要灵活地结合工程的实际情况以充分保证结果的准确性。一般按常规,桩侧一般处于桩端上5~10m的范围内时,其摩擦阻力增强,增强的系数为β,取值为1.25,桩端的阻力增强系数为βp,并按照设计规范进行取值,数值为1.8。如果采用的是《建筑基础设计规范》进行计算,桩侧位于桩端以上11m左右的范围内,其摩擦阻力会增强,增强系数为β1,取值为1.5。桩端阻力的增强系数为βp,取值为2.5。
5.2具体施工过程
在施工工艺上,后压浆桩和普通桩基大同小异,通常选用30mm焊接钢管进行预埋管,具体方法是将两根预埋管进行对称布置,把它们连同其他纵向钢筋一起焊接在加强筋上面。端部管箍套丝的连接方式可以使注浆管延长管以及压浆阀的安装变得简单易行。下部则主要采用套丝连接的方式,操作的必要要求是连接必须牢固和密封。成桩5h之后,可以开始压桩作业,水泥可以选择普通的325水泥,压浆量最好设计在2.2t范围内,整个压浆工艺的必要条件还有:
第一,必须选定合理的工艺参数;
第二,注浆压力必须超过设计标准,一般要求后压浆技术压力必须超过设计指标的50%,而注浆量不需要超过设计注浆量,维持在设计水平的70%左右即可;
第三,一旦压浆总量达到设计标准的80%,桩顶则出现明显上升的现象。
6.结束语
公路桥梁灌注桩后压浆技术,以其强大的加固作用,减小桩长的效果,提高桩基承载力,降低桩的沉降量,从整体上改善了公路施工过程中的基本问题,提高了工程的经济效益,降低了工程造价,投资少,操作简单,经济回报率高,得到了越来越多人的认可。对于承载力高、施工难度大的桩基础工程,公路桥梁灌注桩后压浆技术有效降低了施工难度,减少了工程量,大大提高了钻孔灌注桩的单桩承载力,经济适用,给公路桥梁建设之初的工程设计带来了较大的空间。随着施工技术和理论系统的不断完善,公路桥梁灌注桩后压浆技术会在公路桥梁建設中发挥越来越重要的作用。
参考文献:
[1]巫宏云,吴剑波.桥梁钻孔灌注桩后压浆技术研究[J].四川建材,2011,37(06).
[2]乔景川,催玉惠.钻孔灌注桩提高承载力的压力灌浆施工工艺[J].桩基工程技术,2012.