一、 概述
灌注樁后注漿技術(shù)是指灌注樁成樁后一定時(shí)間,通過預(yù)設(shè)在樁身內(nèi)的注漿導(dǎo)管及與之相連的樁端、樁側(cè)注漿閥注入水泥漿,使樁端樁側(cè)土體(包括沉渣和泥皮)得到加固,從而提高單樁承載力,減少沉降。這種方法可以起到兩方面的作用:一是加固樁底沉渣和樁側(cè)泥皮;二是對(duì)樁底和樁側(cè)一定范圍的土體通過滲入(粗粒土)、劈裂(細(xì)粒土)和壓密(非飽和松散土)注漿起到加固作用,從而增強(qiáng)樁側(cè)阻力和樁端阻力。在優(yōu)化工藝參數(shù)的條件下,可使單樁承載力提高40%—120%,粗粒土增幅高于細(xì)粒土,軟土增幅小,樁側(cè)樁底復(fù)式注漿高于樁底注漿;樁基沉降減少30%左右。根據(jù)地層性質(zhì)、樁長(zhǎng)、承載力增幅和樁的使用功能(抗壓、抗拔)等因素,灌注樁后注漿可采用樁底注漿、樁側(cè)注漿、樁側(cè)樁底復(fù)式注漿。灌注樁后注漿技術(shù)適用于泥漿護(hù)壁鉆、挖孔灌注樁及干作業(yè)鉆、挖孔灌注樁。
二、 施工要點(diǎn)
1、 施工工藝。目前后注漿有以下幾種工藝:
(1) 在孔底設(shè)置注漿室。采用該工藝時(shí)鋼筋籠需下到樁底。此種工藝比較復(fù)雜,成本也較高,國(guó)內(nèi)很少采用。
(2) 灌注樁成孔后,在孔內(nèi)設(shè)置注漿管,注漿管的下端設(shè)出漿口,并用膠帶、塑料膜或橡膠膜包??;并且出漿口的位置要高出孔底30—1250px;灌注混凝土之前,先向孔底到入碎石或塊石,使出漿口埋入碎石或塊石內(nèi),然后再灌筑混凝土。此種工藝主要用于樁底加固,在國(guó)內(nèi)已有過多次實(shí)驗(yàn)或使用。不過要注意此工藝容易發(fā)生出漿口堵塞而導(dǎo)致注漿失敗。
(3) 將注漿管固定在鋼筋籠上(鋼管或黑鐵管),出漿口采用單向截流閥并壓入樁底土中30—1250px。此工藝由于采用單向截流閥作出漿口,進(jìn)行樁身混凝土澆筑時(shí)漿液不會(huì)灌入閥內(nèi),注漿是漿液也不會(huì)回流,注漿成功率達(dá)97%以上,且壓力相對(duì)穩(wěn)定,注漿效果顯著。因此,一般應(yīng)采取此種工藝。
2、 工藝要點(diǎn)
(1) 注漿管制作。注漿管一般應(yīng)采用鋼管。其結(jié)構(gòu)分為三部分:端部花管、中部直管及上部帶絲扣的接頭。花管段側(cè)壁一般按梅花形設(shè)置出漿水孔,孔徑通常為6—7mm。直徑可采用Φ25 mm或Φ30 mm。對(duì)于超長(zhǎng)樁,考慮到管內(nèi)摩阻力對(duì)壓力的影響,可考慮采用Φ30mm或Φ38mm的鋼管。同時(shí),花管段一定要用膠帶、塑料膜或橡膠膜等包裹好,用鐵絲等纏繞扎緊,防止?jié)B漏。
(2) 注漿管安裝下放。當(dāng)采用第三種施工工藝時(shí),應(yīng)將兩根注漿管點(diǎn)焊在鋼筋籠的內(nèi)圈上,安裝注漿管時(shí)必須保證注漿管之間的對(duì)接,確保焊縫飽滿、連續(xù)、密封良好;必須在花管全長(zhǎng)范圍內(nèi)用膠帶、塑料膜或橡膠膜等纏繞緊密,再用膠皮鐵絲包裹扎牢,與寬容與洋人同時(shí),注漿管安裝時(shí)還必須保證花管端部與鋼筋籠(設(shè)計(jì)必須是下至孔底)底端齊平,而后管內(nèi)注滿水同鋼筋籠一起放入孔內(nèi)。另外注漿管頂應(yīng)低于地面200—300 mm,防止鉆機(jī)移位時(shí),碰斷注漿管。
(3) 壓水試驗(yàn)。壓水試驗(yàn)是注漿工藝中的一個(gè)環(huán)節(jié),它的作用是預(yù)壓及疏通注漿通道,以檢查注漿管的可灌性與聯(lián)能性,為注漿做好準(zhǔn)備工作。成樁后3—7天用高壓水壓通注漿通道,壓水量一般控制在0.2—0.6 m3,壓水時(shí)間3—5分鐘,壓水壓力0.5—1.0Mpa。
(4) 注漿施工。注漿是注漿工藝中的后環(huán)節(jié),注漿過程要著重控制好注漿壓力、漿液水灰比、注漿水泥量這三個(gè)指標(biāo)。注漿壓力并不是一個(gè)固定的指標(biāo),操作者應(yīng)根據(jù)壓水試驗(yàn)結(jié)果,結(jié)合土的類別、土的飽和度、地層巖土性狀、樁的長(zhǎng)度等因素適當(dāng)調(diào)整,并通過現(xiàn)場(chǎng)試注漿終確定。通常以壓水壓力作為注漿的起始?jí)毫Γ{終壓應(yīng)力為初壓的2—3倍。注漿水灰比控制原則是一般先用稀漿,再用中等濃度漿液,后注濃漿。水灰比控制:地下水位以下(0.45—0.7):1;地下水位以上(0.7—0.9):1為宜。注漿時(shí)應(yīng)根據(jù)樁端持力層的巖土性狀和沉渣量等因素,事先計(jì)算所需注漿量。注漿結(jié)束的標(biāo)準(zhǔn)是注漿壓力達(dá)到終壓,此時(shí)吸漿量逐步變小并穩(wěn)定在5—15分鐘,完成設(shè)計(jì)的注入漿液體積,終壓穩(wěn)定條件下達(dá)到大于設(shè)計(jì)要求的漿液注入量。
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%,且注漿壓力超過設(shè)計(jì)值。
當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時(shí)應(yīng)改為間歇注漿,間歇時(shí)間宜為30—60分鐘,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)冒漿或周圍樁孔串漿。
三、 監(jiān)理要點(diǎn)
1、 方案審查
當(dāng)施工中采用后注漿技術(shù)時(shí),監(jiān)理單位應(yīng)要求施工單位,除了要編制鉆孔灌注樁施工方案外,還要編制注漿技術(shù)的專項(xiàng)施工方案,提供各種注漿參數(shù)。后注漿技術(shù)是一種新技術(shù),不同的施工單位,因其人員的技術(shù)水平、機(jī)械設(shè)備及土的類別、土的飽和度、地層巖土性狀、樁的長(zhǎng)度等因素不同,選擇的參數(shù)不盡相同。因此,監(jiān)理人員要依靠掌握的施工技術(shù)知識(shí)、實(shí)際經(jīng)驗(yàn)、相關(guān)資料和有關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn),對(duì)方案選取的參數(shù)進(jìn)行認(rèn)真的審查。重點(diǎn)審查方案的合理性,技術(shù)組織措施的具體性與全面性,國(guó)家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)要求的符合性。對(duì)于后注漿技術(shù)關(guān)鍵是正確制作注漿頭,既要使其在澆灌樁身混凝土?xí)r不使注漿孔堵塞,又要使其在成樁后能用清水順利開塞,嚴(yán)格埋設(shè)好注漿管,選擇合適的注漿泵,配制合適的注漿水灰比,確定合理的注漿量和注漿壓力,并控制好注漿節(jié)奏。因此,對(duì)后注漿技術(shù)方案的審查應(yīng)注意其以下幾部分的內(nèi)容是否符合要求。
(1) 后注漿裝置應(yīng)符合下列要求:
1) 后注漿導(dǎo)管應(yīng)采用鋼管,且應(yīng)與鋼筋籠加勁筋焊接或綁扎固定,樁身內(nèi)注漿導(dǎo)管可取代等承載力縱向鋼筋。
2) 樁底后注漿導(dǎo)管及注漿閥數(shù)量宜根據(jù)樁徑大小設(shè)置,對(duì)于d≤600mm的樁,可設(shè)置1根;對(duì)于600mm<d≤1000mm的樁,宜沿鋼筋籠圓周對(duì)稱設(shè)置2根;對(duì)于1000mm<d≤2000mm的樁,宜對(duì)稱設(shè)置3—4根。
3) 對(duì)于樁長(zhǎng)超過15m且承載力增幅要求較高者,宜采用樁底、樁側(cè)復(fù)式注漿。樁側(cè)后注漿管閥設(shè)置數(shù)量,應(yīng)綜合地層情況、樁長(zhǎng)、承載力增幅要求等因素確定,可在離樁底5—15m以上每隔6-12m于粗粒土層下部設(shè)置一道,但對(duì)于干作業(yè)成孔灌注樁宜設(shè)于粗粒土層中上部。
4) 對(duì)于非通長(zhǎng)配筋的樁,下部應(yīng)有不少于2根與注漿管等長(zhǎng)的主筋組成的鋼筋籠通底;
5) 鋼筋應(yīng)沉放到底,不得懸吊,下籠受阻時(shí)不得撞籠、墩籠和扭籠。
2、 后注漿管閥應(yīng)具備以下功能:
(1) 管閥應(yīng)能承受1Mpa以上的靜水壓力;管閥的外部保護(hù)層,應(yīng)能抵抗砂石硬質(zhì)物的亂撞而不致使管閥受損;
(2) 管閥應(yīng)具備逆止功能。
3、 漿液配比、終止注漿壓力、流量、注漿量等參數(shù)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下要求:
(1) 漿液的水灰比應(yīng)根據(jù)土的飽和度、滲透性確定,對(duì)于飽合土宜采用0.5—0.7;對(duì)于非飽和土宜采用0.7—0.9;而對(duì)于松散碎石土、砂礫土宜采用0.5—0.6;對(duì)于低水灰比漿液宜摻入減水劑,當(dāng)?shù)叵滤幱诹鲃?dòng)狀態(tài)時(shí),宜摻入速凝劑;
(2) 樁底注漿終止工作壓力應(yīng)根據(jù)土層性質(zhì)、注漿點(diǎn)深度確定,對(duì)于風(fēng)化巖、非飽和粘性土、粉土,宜為5—10Mpa;對(duì)于飽和土層宜為1.5—6Mpa;軟土取低值,一般不超過2Mpa,密實(shí)粘性土取高;樁側(cè)注漿終止壓力宜為樁底注漿終止壓力的1/2;
(3) 注漿流量不宜超過75L/min;
(4) 單樁注漿量的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮樁的直徑、長(zhǎng)度、樁底和樁側(cè)土層的性質(zhì)、單樁承載力增幅、是否復(fù)合注漿等因素確定。通??砂聪率焦浪悖?/p>
Gc =? ap d? + as nd
式中 :?? ap 、 as 分別為樁底、樁側(cè)注漿量經(jīng)驗(yàn)系數(shù):ap = 1.5—1.8;as = 0.5—0.7;對(duì)于卵、礫石、中粗砂取較高值;
n 樁測(cè)注漿斷面數(shù);
d —樁直徑(m);
Gc???? 注漿量,以水泥重量計(jì)(t)
對(duì)于獨(dú)立單樁和柱距大于6d 的群樁和群樁初始注漿的部分基樁的注漿量,應(yīng)按上述估算值乘以1.2的系數(shù)。
(5) 后注漿作業(yè)開始前,宜進(jìn)行試注漿,優(yōu)化并終確定注漿參數(shù)。
4、 后注漿作業(yè)起始時(shí)間、順序和速率應(yīng)遵守以下規(guī)定:
(1) 注漿作業(yè)宜在成樁2天后開始。注漿作業(yè)離成孔作業(yè)點(diǎn)的距離不宜小于8—10 m;
(2) 對(duì)于飽和土中的復(fù)式注漿順序宜先樁側(cè),后樁底;對(duì)于非飽和土宜先樁底,后樁側(cè);多斷面樁側(cè)注漿宜先上后下;樁側(cè)、樁底注漿的間隔時(shí)間不宜小于2小時(shí);
(3) 樁底注漿宜對(duì)同一根樁的各注漿導(dǎo)管依次實(shí)施等量注漿;
(4) 對(duì)于樁群注漿宜先外圍,后內(nèi)部。
2、材料設(shè)備審查
在正式施工前,監(jiān)理工程師應(yīng)按照要求,對(duì)施工單位提交的材料和設(shè)備報(bào)審表進(jìn)行審查,檢查水泥、鋼筋等原材料是否符合要求,設(shè)備是否滿足施工要求。當(dāng)采用商品混凝土?xí)r,也要按照要求進(jìn)行審查。要求施工單位提交的材料包括:水泥材質(zhì)檢驗(yàn)報(bào)告、鋼筋材質(zhì)檢驗(yàn)報(bào)告、壓力表檢定證書等。
3、施工過程檢查與控制
采用后注漿技術(shù)的鉆孔灌注樁的施工控制,就是旁站監(jiān)理監(jiān)控施工單位嚴(yán)格按照施工方案進(jìn)行施工。重點(diǎn)控制的環(huán)節(jié)如下:
(1) 控制鉆孔。主要依據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50202—2002、《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94—94的相關(guān)要求進(jìn)行控制,重點(diǎn)控制孔深、孔徑和垂直度,了解孔壁情況,同時(shí)要求及時(shí)了解孔內(nèi)情況,是否有塌孔、漏水等現(xiàn)象,以便在后注漿施工時(shí)采取相應(yīng)的技術(shù)措施。
(2) 控制注漿管制作、注漿設(shè)備等。對(duì)用于注漿的高壓注漿泵、拌料機(jī)等設(shè)備必須進(jìn)行檢查。高壓注漿泵的工作參數(shù)要滿足方案要求;在使用前對(duì)高壓注漿泵及管線的密封性必須進(jìn)行試運(yùn)行;對(duì)注漿管,要檢查注漿頭的長(zhǎng)度、出漿孔徑、孔距是否符合方案要求;安設(shè)注漿管時(shí),要檢查注漿管與鋼筋籠連接是否可靠、牢固;注漿頭是否用合適的橡膠膜等封閉包裹;注漿管各節(jié)連接是否牢固、密封,及注漿管上端是否有良好的封堵,以防止雜物進(jìn)入堵塞注漿管等。
(3) 控制澆注混凝土。當(dāng)檢查孔底沉渣厚度和泥漿的密度在滿足設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求后,方可進(jìn)行澆注混凝土,同時(shí)要保證混凝土的初灌量,控制好混凝土灌注的充盈參數(shù),一般應(yīng)保持在1.1—1.2之間,并記錄澆混凝土情況。
(4) 控制開塞時(shí)間與壓水試驗(yàn)。在澆注混凝土后的3—5天,當(dāng)混凝土的強(qiáng)度達(dá)到C10—C15時(shí)進(jìn)行開塞。開塞時(shí)要在現(xiàn)場(chǎng)觀察高壓注漿泵的開塞壓力,記錄開塞情況,要寫明開啟一根、兩根,還是未開啟。
(5) 控制注漿。在正式開始注漿施工前,必須要求施工單位進(jìn)行試注漿,并將試注漿記錄和終經(jīng)試驗(yàn)確定的設(shè)計(jì)工藝參數(shù)提交。在正式施工前首先檢查水泥,核實(shí)水泥漿的水灰比,摻外加劑的檢查外加劑的摻量。檢查高壓注漿泵的壓力表、閥門、管線完好狀況。注漿開始記錄注漿壓力。注漿一般以注入水泥量為主控因素,現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理人員要記錄每次水泥的用量。保證水泥的注入量達(dá)到要求。如果注漿量等主要參數(shù)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求,必須根據(jù)工程具體情況采取相應(yīng)措施。
(6) 后注漿樁基工程質(zhì)量檢查和驗(yàn)收。后注漿施工完成后應(yīng)要求施工單位提交以下資料:后注漿作業(yè)記錄和特殊情況處理記錄。承載力檢驗(yàn)應(yīng)在注漿20天以后進(jìn)行,但當(dāng)漿液中摻入早強(qiáng)劑時(shí)可以適當(dāng)提前,灌注樁經(jīng)后注漿處理后的單樁極限承載力,通過靜載試驗(yàn)確定。
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