振冲结合灌浆改良基桩持力层性状的尝试.doc

振冲结合灌浆改良基桩持力层性状的尝试伊建晋（福建省建筑科学研究院，350025） 摘 要：通过一成功实例，简要介绍采用振冲置换与灌浆法结合加固基桩持力层方法和效果。 关健词：振冲置换 灌浆 人工挖孔桩Abstract: It is briefly introduced to improve the bearing layer of pile by vibrofloatation and grouting method.Keyword: vibroreplacement; grouting; man dug pile.一、 前言： 振冲技术在地基处理工程中已广泛被应用。如在粘性土、粉土、饱和黄土、及人工填土等地基中进行振冲置换；在砂土、粉土中进行加料（不加料）振冲挤密。水泥灌浆法常用于砂、石土中的渗透灌浆；粘性土、填土、和黄土中的压密灌浆及劈裂灌浆。本文以某工程为实例，介绍在特殊情况下振冲技术结合压力灌浆用于改良基桩持力层性状的加固处理方法。二、 工程概况：某工程邻近小河，场地土层及主要指标为：.耕植土，层厚约0.30.6m。.粘土，层厚约0.81.2m，=18kN/m3。淤泥，板底埋深为8.08.5m，e=1.49，w=0.67，=16.5kN/m3，c=8kPa，=5。，砂砾卵石层，饱和，稍中密，=20kN/m3，层厚大于6 m，下无软卧层，见附图1。工程基础采用人工挖孔桩，设计桩长为10.5m，桩尖持力层为砂砾卵石层，进入持力层1000mm，设计桩径1000，扩大头直径为2200，扩大头高度h=2400mm，单桩设计承载力为2300kN。施工过程中，当淤泥层即将被穿透时地下水大量涌入孔内，并带入大量泥砂，该处地下水水量大，补给丰富，水位高，孔内抽水设备仅能减缓孔内水位上升速度，无法保障扩孔等正常的施工工序。由于施工前未进行试打桩，施工时又是采用先施工等直径部份，全部完成后再施工扩大头的工序，发现问题时桩基的孔深已超过6m，大部份在8m左右。三、 措施选择：因上述原因，继续采用原桩型已不可能，必需改桩型或采取措施。如改冲钻孔灌注桩，桩长需增加较多，则造价太高，从经济上考虑不合适。且由于部份孔位细颗粒已被带出较多，砂砾卵石层的原土结构被破坏，成孔时容易塌孔，考虑到工期、造价等因素，采用其它桩型（如锚杆静压桩）也不合适。 本工程由于单桩设计承载力不是太高，如将持力层性状进行改良，提高该土层的承载能力，并适当扩大受力面积，可以解决承载力不足的问题。采用振冲置换并进行渗透灌浆正好可以满足上述要求。四、工作机理：在挖孔桩已成形孔内采用挤冲挤密，对于残余部分的少量淤泥则进行振冲置换。挤冲挤密的作用是加固因涌水流砂强度有所降低的砂砾卵石层，使其加固后强度不小于原状强度。置换的目的是将大于原设计桩径范围内原挖孔桩底残留淤泥清除后以碎石替换。经这样处理为后续灌浆提供被灌浆主体骨架材料。灌浆的目的是将处理范围的振冲碎石桩以及砂砾卵石用水泥胶结，提高其强度，以增加有效桩长和底部桩径，取代无法施工的扩大头部分。五、设计及要求：1、 挤密与置换：挤密和置换的深度范围为8.0m11.0 m，即进入砂砾卵石层2.53.0m，残余淤泥部分平面置换范围为直径1.4m。采用ZCQ55型振冲器，水压600kPa，填料为粒径80mm的碎石。各桩均开挖至即将流土的位置，加固施工时先将振冲器悬空在已施工挖孔桩孔底在孔内不同部位移动射水，将残余淤泥冲净并泵出泥浆；随后对准桩孔中心进行振冲施工。碎石桩施工结束后再次将振冲器悬空射水，将处理后孔桩内残余泥浆清除，并记录孔底标高。2、 灌浆：为使灌浆均匀有效，振冲后用钻机在桩位中心填入袖阀管，袖阀管进入深度为11.0m。待挖孔桩桩身混凝土灌注后七天进行灌浆，采用二次复灌法，灌浆深度为碎石桩顶11.0m，灌浆材料为P42.5硅酸盐早强型水泥，水灰比1：1，注浆口沿深度间距33.3cm。采用二次复灌法，第一次总注浆量8m3，第二次总注浆量6.65m3，预计注浆扩散半径为1.92m。六、处理后基桩承载力验算：不计桩周侧摩阻力水泥浆胶结后的碎石体轴心抗压强度 fc=oN/A!=1.22300000/785000=3.5N/mm2 o建筑基桩重要性系数，取1.2。 N桩顶轴向压力设计值。 A!桩身截面积。砼与置换区交接面局部压应力z0=2300/0.785=2930 kPa 置换区与灌浆区交接面压应力：置换区与灌浆区侧摩阻取120kPa置换区截面积A3=0.7851.42 =1.54m2置换区周长u=3.141.4=4.4m 置换深度l=3m 建筑基桩重要性系数0=1.2，地基承载力分项系数rd=1.65。 置换区与灌浆区交接面局部压应力z1=（1.22300-1204.43）/1.54=763kPa 经水泥浆胶结后的砂砾卵石层地基承载力标准值R=rdz1=1260 kPa灌浆区与原状土界面：扩散角取=15o 扩散到原状土界面时有效接触面积A2=0.785D2=0.785（1.4+21.2tg15o）2灌浆区与原状土界面局部压应力z2=（1.22300-1204.43）/3.24=363kPa 原状砂砾卵石层地基承载力标准值R= rdz2 =599 kPa 上述计算要求：经水泥浆胶结后的碎石体轴心抗压强度设计值应不小于3.5 N/mm2；经水泥浆胶结后的砂砾卵石层地基承载力标准值应不小于1260kPa ；砂砾卵石层地基承载力标准值应不小于599kPa。 未扰动的砂砾卵石层地基承载力标准值经修正后完全可以满足600kPa要求。 七、效果检验： 振冲置换的外扩范围通过填充量换算出平均直径为1.0m，淤泥部分碎石置换直径约为1.5m，灌浆量约为14.65m3根，灌浆压力0.50.7Mpa。 由于诸多原因，本工程未再作其它详细的分项检验，仅通过静载荷试验作综合评定。 3组静载荷试验结果表明，经处理后的基桩虽然变形量偏大。但抗压承载力均能满足设计要求，静载荷试验结果见图2。 九、总结： 采用振冲置换结合灌浆对本工程基桩持力层性状进行改良处理取得良好的效果，既解决了承载力的问题，也节省了费用。本方法施工机具比较简便，适用于桩身应力较低的桩基工程中基桩的局部桩身托换和持力层加固。但还有许多问题有待进一步探讨，如振冲置换的外扩范围、灌浆的扩散半径、水泥与碎