一、钻孔灌注桩后注浆的工作机理
钻孔桩成桩后通过预埋在桩身中的注浆管,将浆液注入桩端和桩侧土体中。在渗透、挤压、填充、置换、劈裂、固结等多种作用下,使桩端及桩侧土体形成一个复合土;并加固泥皮,充填桩身与桩周土体的间隙,使桩体周围大量的土体与桩共同工作。从而增大桩的端阻力和侧阻力,同时解决了钻孔灌注桩的固有缺陷,减小了完工桩的竖向压缩变形。
二、工程实例
1、工程慨况:
本工程为5.12汶川地震后,陇南市第一人民医院住宅综合楼为武都区灾后恢复重建项目。十三层框架抗震墙结构。总高49.8m,建筑面积3.2万平方米,基础采用桩筏联合基础。桩基采用泥浆护壁机械钻孔灌注桩,桩基等级乙级,桩长21米,桩径0.8米。(如表1)
2、基础施工难点:
在圆砾层②与含有有机粉土层③之间局部有粉砂夹层。夹层最厚处8.5米且分布不连续,厚度变化大无规律。各层土桩侧阻力差异大。粉砂夹层有地震液化现象,液化等级中等。造成局部成孔难度大,桩竖向变形及单桩极限承载力也容易出现较大差异。
3、后注浆的工艺流程:
为确保桩基安全性,稳定性,并满足桩的设计承载力要求。设计采用后注浆技术。单桩承载力特征值为3200KN(无注浆桩计算的最小值1.7倍)。考虑到当粉砂夹层及圆砾层空隙较大浆液渗入率高,桩端注浆后,浆液向上反渗可达到10m以上。在采用桩端注浆提高单桩承载力的同时,还可以对粉砂夹层的地震液化有所减轻,故本工程采用桩端注浆。
4、另详:
钻孔流程:
机械成孔制作注浆管制作钢筋笼(如图1)
并记录注浆量、稳压统计注浆量达到要求停止注浆达到要求停止注浆注浆管封堵。
注浆流程图(如图2)
注浆管构造:¢25钢管,注浆管连接为管箍连接,注浆管下端用人工轧扁,其上1200mm长度范围内设孔距排距均为50,¢4-8mm的圆孔,用胶带双层缠堵。
注浆设备:采用BW15型注浆泵,注浆采用先低压大流量,后高压小流量,水泥浆搅拌机为自制1平方米搅拌管。
注浆参数:PO42.5普通硅酸盐纯水泥浆,水灰比0.5-0.55,水泥用量1.27t,注浆压力取值1.2-4.0MP,注浆流量32-72L/min,注浆开始时间为桩砼强度达到75%。
5、桩承载力检测结果及施工总结:
共选用4个试桩,1#、2#为注浆桩试验过程未破坏。(如表2)
对比测试结果:(7556+7616)÷(4308+4422)=1.74,注浆后承载力提高74%,超过了设计要求,可进行大面积施工注浆。在施工过程的主体沉降观测中,沉降均匀且很小,注浆时有个别桩出现了地面泛浆,经分析泛浆部位为夹层较厚,且施工时出现过塌孔现象,说明浆液从桩周松散土体中反渗到地面,注浆时土体及泥皮发生破裂被加固,提高了桩的安全性。
本工程通过后注浆工艺减少了桩数约40%,同时加固了桩周土体避免废桩出现,而注浆投资并不大,经济效益明显。
结束语
(1)后注浆工艺在机械钻孔灌注桩中应用效果显著,特别是在复杂的地质环境下,通过注浆液渗透、劈裂等,对桩周土体产生固化和压密作用;
(2)设计中注浆后的单桩承载力取值比较保守,其承载力还有潜力,值得进一步研究,提高其经济效益;
(3)在渗透性较好的土层中,桩端注浆对桩侧土体影响范围较大,此时应先考虑桩端注浆,桩端注浆较桩侧注浆难度小、易操控。
(4)注浆工艺投资少,无噪音、无振动、无污染,但对施工单位技术要求高,施工前一定要通过试桩做好注浆参数的确定。
参考文献
[1]建筑桩基技术规范(JG94-2008).2008;
[2]沈保汉,后注浆技术,工业建筑2001;
[3]何剑,后注浆钻孔灌注桩承载性状态实验研究,岩土工程技术,2002.6;
[4]闫永茂、庞军辉,某工程灌浆复式注浆施工技术,施工技术,2001.1。
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