探討工程中復(fù)式注漿施工技術(shù)

趙偉峰

摘 要: 作者根據(jù)工程案例，對(duì)灌注樁復(fù)式注漿施工技術(shù)進(jìn)行闡述，介紹了注漿工藝、施工設(shè)備、注漿管制作及高壓注漿等技術(shù)措施,有效的保證了施工質(zhì)量，并提出有效的措施。

關(guān)鍵詞:地基處理;灌注樁;后壓漿;復(fù)式注漿;承載力;施工技術(shù)

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(jié)構(gòu)。工程地基處理采用鋼筋混凝土灌注樁,應(yīng)用復(fù)式注漿工藝,設(shè)計(jì)樁徑800mm, 共628 根。工程±0.0 絕對(duì)標(biāo)高為77516m,場(chǎng)地地坪標(biāo)高- 210m, 工程樁樁頂標(biāo)高- 8.6m,設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)33m。根據(jù)該建設(shè)項(xiàng)目巖土工程勘察報(bào)告,以⑨粉質(zhì)黏土作為樁端持力層,要求樁端全斷面進(jìn)入持力層深度2m。設(shè)計(jì)樁混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30,靜載試驗(yàn)測(cè)得樁的混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C35,設(shè)計(jì)承載力特征值3 000kN。每根樁設(shè)樁底注漿管2根,采用外徑25mm、壁厚215mm的焊接鋼管。樁側(cè)設(shè)注漿管2根,采用外徑20mm、壁厚215mm的焊接鋼管。

二、復(fù)式注漿施工

在普通成孔灌注樁施工工藝的基礎(chǔ)上,后壓漿灌注樁增加了放置壓漿管、注漿準(zhǔn)備及壓漿3個(gè)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(kuò)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(shè)注漿系統(tǒng)→通管開(kāi)孔→配制水泥漿→注漿泵、注漿管路連接→樁側(cè)注漿→連續(xù)配制水泥漿,注漿→觀察注漿壓力表、穩(wěn)壓→統(tǒng)計(jì)注漿量→樁底注漿→注漿管封堵。

2.后壓漿設(shè)備及材料準(zhǔn)備

后壓漿工藝設(shè)備如圖1所示。BW2150型注漿泵3臺(tái)(壓力不大于5MPa) ,水泥漿攪拌機(jī)3臺(tái)(攪拌容量不小于2m3) ,儲(chǔ)漿筒5 個(gè)(過(guò)濾漿液用,容量不小于2m3) ,壓力表,套絲機(jī)2臺(tái),臺(tái)鉆2臺(tái),切管器2臺(tái),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(shè)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(guó)標(biāo)無(wú)縫鋼管制作,在現(xiàn)場(chǎng)加工區(qū)套絲機(jī)上兩端套絲,套絲長(zhǎng)度不小于30mm。注漿管加工長(zhǎng)度2～6m,供不同長(zhǎng)度的注漿管安裝時(shí)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(zhǎng)400mm的ф25mm短鋼管加工成花管,在臺(tái)鉆上按80mm間距對(duì)稱打孔,呈梅花形布置,打孔數(shù)量不少于8個(gè),孔徑5mm。注漿閥端部套國(guó)標(biāo)螺紋扣,加堵頭封堵。注漿閥與注漿管采用套絲加相應(yīng)直徑管箍連接,注漿閥全長(zhǎng)用橡膠皮包裹,用鐵絲綁扎嚴(yán)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(duì)稱擺放于鋼筋籠外側(cè),保證上下垂直,并與鋼筋籠綁扎固定后電焊點(diǎn)焊牢固,隨鋼筋籠一同下放,下放過(guò)程中注意不得碰撞。

起吊鋼筋籠時(shí),及時(shí)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(zhǎng)度與實(shí)測(cè)孔深及超打部分深度相符,確定為300mm。

樁側(cè)注漿器使用PVC管加工而成,管長(zhǎng)環(huán)繞樁身一周,每隔500mm對(duì)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(zhǎng)短管接頭組成,注漿器安裝下放時(shí), PVC管兩端與連接閥上的短管接頭連接牢固。注漿器水平設(shè)置在標(biāo)高- 17m和- 25m兩處,在鋼筋籠下放至標(biāo)高位置時(shí),及時(shí)將加工好的PVC管套穿在鋼筋籠外側(cè),注漿孔位置預(yù)留一定長(zhǎng)度凸出鋼筋籠,以減少注漿對(duì)樁身混凝土影響,使用12 號(hào)鉛絲綁扎牢固。并通過(guò)連接閥與豎向樁側(cè)注漿管底部連接,隨鋼筋籠一同下放。

通過(guò)注漿管向樁側(cè)注入水泥漿液,水泥漿滲擴(kuò)、擠密和劈裂土體,破壞和消除泥皮,填充樁側(cè)的間隙,提高樁側(cè)與土體間的結(jié)合力,形成包圍樁身橫向及縱向一定范圍、強(qiáng)度較強(qiáng)的水泥加固體,改善樁土界面,土體得到加固,增大樁側(cè)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(zhǎng)伸出護(hù)筒孔口500mm以上,并及時(shí)用堵頭將注漿管封堵,防止雜物堵塞。

4.注漿準(zhǔn)備及水泥漿配制

注漿前安裝好注漿泵、水泥漿攪拌機(jī)和儲(chǔ)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(tǒng)工作狀態(tài)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(jī)筒內(nèi)做出加水位置標(biāo)示,當(dāng)清水加放至標(biāo)示處時(shí)停止加水,開(kāi)始倒入水泥,啟動(dòng)水泥漿攪拌機(jī)將水泥漿攪拌均勻后,由流漿口流入儲(chǔ)漿筒,儲(chǔ)漿筒口放置細(xì)篩網(wǎng)防止雜物流入儲(chǔ)漿筒內(nèi)。

攪拌好的水泥漿應(yīng)具有黏度低、流動(dòng)性好、飽和度高、凝結(jié)時(shí)間適當(dāng)?shù)男再|(zhì),以提高漿液與樁身混凝土的親和性,保證注漿質(zhì)量。

5.通管開(kāi)孔

灌注樁成樁24h后及時(shí)用高壓清水對(duì)注漿管道實(shí)施預(yù)壓水工作,以預(yù)先劈裂花管側(cè)邊的混凝土保護(hù)層和花管端部膠帶,打通注漿通道,確保后期注漿順利進(jìn)行。通管開(kāi)孔時(shí)注意壓力由小逐步加大,直到清水打通。通管結(jié)束后,再將注漿管頂部用堵頭擰緊。

正式壓漿前分3次進(jìn)行通水試驗(yàn), 提前發(fā)現(xiàn)堵管問(wèn)題,及時(shí)解決。

5.1第1次通水試驗(yàn)在鋼筋籠、注漿管下放完畢后進(jìn)行,以確保下放鋼筋籠過(guò)程中注漿管暢通。發(fā)現(xiàn)不通時(shí),應(yīng)提出鋼筋籠,重新安放。

5.2第2次通水試驗(yàn)在混凝土灌注完畢后進(jìn)行,確保灌注混凝土過(guò)程中注漿管暢通。

5.3第3次通水試驗(yàn)在正式壓漿前進(jìn)行,以確定注漿初壓力,壓力以保證疏通注漿管為準(zhǔn),確保注漿管不發(fā)生堵塞。

6.高壓注漿

6.1成樁7d后開(kāi)始注漿,混凝土強(qiáng)度等級(jí)達(dá)到C20以上。

6.2按樁側(cè)注漿量110t、樁底注漿量115t設(shè)計(jì)。

6.3注漿作業(yè)離成孔作業(yè)點(diǎn)的距離大于8m,應(yīng)對(duì)同一根樁的各注漿管依次實(shí)施樁端注漿,對(duì)樁群注漿宜先外圍、后內(nèi)部。

6.4壓漿時(shí)將注漿泵的一端放入儲(chǔ)漿筒,一端用專用高壓注漿軟管與樁端注漿管連接,開(kāi)啟注漿泵電源開(kāi)始注漿。注漿中需嚴(yán)密監(jiān)視注漿壓力,保持一定的注漿流速,至注漿量達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

6.5注漿開(kāi)始后,水灰比由0.7逐漸降至0.5,注漿壓力控制在3MPa內(nèi),防止初始注漿壓力過(guò)大導(dǎo)致水泥漿液沿樁側(cè)上冒。維持樁端注漿壓力,注漿時(shí)間應(yīng)控制在30～40min。樁側(cè)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(cè)溢出,應(yīng)調(diào)小水灰比,改間歇注漿至水泥量滿足設(shè)計(jì)值。

6.6當(dāng)滿足下列條件之一時(shí)可終止注漿: ①注漿總量和注漿壓力均達(dá)到設(shè)計(jì)要求; ②注漿總量已達(dá)到設(shè)計(jì)值的75% , 且注漿壓力超過(guò)設(shè)計(jì)值; ③樁體上抬3mm或個(gè)別壓力大于4MPa或7min后注漿量仍未達(dá)到設(shè)計(jì)注漿量。出現(xiàn)下列情況之一時(shí)應(yīng)改為間歇注漿,或調(diào)低漿液水灰比: ①注漿壓力長(zhǎng)時(shí)間低于正常值; ②地面出現(xiàn)冒漿或周圍樁孔串孔。注漿間歇時(shí)間宜為30～60min。

三、結(jié) 語(yǔ)

對(duì)3根試樁進(jìn)行靜載荷試驗(yàn),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(zhì)量完好。全部樁基施工完畢后,又進(jìn)行了PDA高應(yīng)變測(cè)試及小應(yīng)變動(dòng)測(cè),被測(cè)樁的單樁極限承載力均超過(guò)3500kN,樁身質(zhì)量均滿足設(shè)計(jì)要求。

采用后注漿技術(shù),把樁基礎(chǔ)與地基加固處理的方法有效結(jié)合起來(lái),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(chǔ)的埋置深度,從而節(jié)省投資、縮短工期,且操作簡(jiǎn)單、施工方便、質(zhì)量穩(wěn)定可靠、無(wú)噪聲、無(wú)振動(dòng)、無(wú)污染,可與樁基施工穿插進(jìn)行,具有良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益,在地基基礎(chǔ)工程中得到廣泛應(yīng)用。

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請(qǐng)以PDF形式查看。