桩端与桩侧联合后注浆技术.doc

桩端与桩侧联合后注浆技术摘要：本文结合工程实例，并根据工程地质情况，详细分析阐述了桩端与桩侧联合后压浆施工技术及质量控制措施。经检测结果表明，桩基进行联合后注浆技术处理后单桩竖向承载力有大幅度提高，且经济性能较好。 关键词：桩基工程；联合后注浆 前言：其原理是在桩体声测后，采用桩端与桩侧联合后压浆技术，通过预埋在桩身的注浆管将能固化的浆液注入桩周土层，这些浆液通过渗透、填充、置换、劈裂、压密及固结等物理和化学形式共同作用，在桩周一定范围内形成浆液和土的结石体，改变了桩周附近土体的物理力学性质，使桩周阻力得到不同程度的提高，桩的沉降量减小，桩的承载性能得到改善。近年来，桩端与桩侧联合后压浆技术由于能有效的提高桩体竖向承载力而得到广泛应用，逐渐发展成为一种常规技术手段。 注浆的压力和顺序必须根据不同的地质条件来确定，下面以郑州市三环快速化项目中州大道工程施工为例来介绍钻孔灌注桩在粉质黏土层中进行后注浆的施工。1、工程概况1.1设计概况本施工标段高架桥（K0+290K0+720）全长430m，南起中州大道南三环立交北引坡，向北跨越安康路、直至紫东路北侧。且在紫东路北侧设置一上桥匝道。上桥匝道宽度为9m。本标段高架桥为两幅桥形式，高架桥标准跨径30m，桥梁单幅布置，标准段全宽22m、21.5m。全桥共15孔，5联，在安康路附近第一、二联为25m+30m+25m的现浇等截面预应力混凝土连续箱梁，其余采用30m跨径的现浇等截面预应力混凝土连续箱梁。上桥匝道为一联，为4X30m，总跨径为120m。主线桥引坡全长为134m，上桥匝道桥引坡全长140m。该工程根据地质情况采用摩擦桩基础，桩径为1.5m和1.2m，桩基采用C30水下混凝土。1.2工程地质概况场区根据地质钻探结果及静探、标贯试验结果，将勘探深度内地层按地质年代、物理力学性质差异划分为8个工程地质单元，从上往下分别揭露的地层详述如下：（1）杂填土（Q4ml）：层底埋深2.08.5米，层底高程98.20105.80m.，层厚1.08.5m。上部为沥青路面，下部见三七灰土，局部可见碎石垫层，下部黄褐色，稍密，密实程度差异较大，以回填粉土、粉砂为主，可见小砖块、生活垃圾。（2）粉砂夹粉土（Q3al）:层底埋深3.55.5m，层底高程99.15103.65m,层厚1.04.5m。黄褐色，稍湿，松散稍密。主要成分以石英、长石为主。局部为粉土，中密密实。偶见蜗牛壳碎片，见少量小颗粒钙质结核。（3）粉土（Q3al）：层底埋深4.57.3m, 层底高程98.15101.95m,层厚0.72.3m。褐黄色，稍湿，中密密实。摇振反应中等，干强度低，韧性低。偶见蜗牛壳碎片及黑色斑点，见少量钙质结核，粒径1030mm。（4）粉砂夹粉土（Q3al）：层底埋深10.018.5m,层底高程87.8597.35m,层厚1.812.0m。黄褐色，稍湿，中密密实。主要矿物成分为石英、长石，局部为粉土，稍湿，密实，见少量钙质结核，粒径1030mm。（5）粉土夹粉质黏土（Q3al）：层底埋深13.425.6m,层底高程79.1593.20m,层厚2.913.2m。黄褐色，稍湿，密实，摇振反应中等，干强度低，韧性低。局部为粉质黏土，可塑。见少量钙质结核，粒径1030mm。（5）-1粉砂（Q4al）：层底埋深20.320.5m,层底高程85.7586.40m,层厚6.87.1m。褐黄色，饱和，中密密实。成分主要以长石、石英为主。（6）粉质黏土（Q3al）：层底埋深29.532.1m,层底高程72.6076.85m,层厚5.511.6m。黄褐色，可塑硬塑，无摇振反应，干强度高，韧性高，切面光滑。约21.0m以下含较多钙质结核，粒径25cm,最大约10cm,局部富集呈半胶结状态，呈短柱状、柱状，长310cm（7）粉质黏土夹粉土（Q3al）：层底埋深35.042.5m,层底高程62.6567.63m,层厚5.012.0m。黄褐色，可塑硬塑，无摇振反应，干强度高，韧性高，切面光滑。局部为粉土，湿，密实。含较多钙质结核，粒径35cm,最大约10cm, 局部富集呈半胶结状态，呈短柱状、柱状，长510cm,钻进困难，厚度分布不均，呈透镜体状产出。（8）粉质黏土夹黏土（Q2al）：层底埋深45.057.6m,层底高程47.1559.40m,层厚3.716.4m。黄褐色，可塑硬塑，无摇振反应，干强度高，韧性高，切面光滑。见铁锰质斑点，含大量钙质结核，粒径35cm,局部富集呈半胶结状态，呈短柱状、柱状，长510cm。厚度分布不均，呈透镜体状产出。（8）-1粉砂（Q2al）：层底埋深47.057.0m,层底高程47.4057.93m,层厚6.012.0m。褐黄色，饱和，密实。成分主要以长石、石英为主。本层局部呈半胶结状态、岩芯坚硬，呈柱状，长约210cm钻进困难，厚度分布不均，呈透镜体状产出。2.适用的地质条件钻孔灌注桩的后注浆工艺适用于无流动地下水的卵砾石层、中粗砂夹卵砾石层、中粗砂、稍密和中密粉细砂、粉土等土层、也可适用于风化岩。3.后注浆施工 3.1 后注浆工艺流程 成 孔安装注浆管，下钢筋笼清孔浇灌砼成桩注浆管开塞、声测压力注浆观测注浆压力和注浆量（双控）记录最大压力和单（双）管注浆量清理机具资料整理注浆管制作水泥浆搅拌后注浆施工工艺流程图 3.2 注浆管制作及安装 （1）桩端后注浆利用声测管作底注浆管，声测管布置3根，呈等边三角形，声测管为57mm钢管，顶端高出地面300mm，并用堵头封严，防止泥浆等杂物进入，超声波检测后进行桩端注浆。3根57mm钢管绑扎布置在钢筋笼内侧，随钢筋笼一起下入孔底，选取两根声测管做注浆管，两根注浆管下部分别用三通连接1根内径25mm带钢丝的柔性高压塑料管，注浆喷头管环绕桩身环形布置，注浆喷头管的外侧打孔后缠防水塑料带密封。两根中一根作为备用管，主注浆管出现意外注浆失败时启用。（2）桩侧后注浆桩长40m以下设两道注浆管，40m以上设置三道，最上一道距桩顶10m15m，最下一道距桩底12m18m，间距为1215m，桩侧端部喷头管设置与桩端后注浆布置相同。注浆竖管采用外径为25mm、壁厚为3mm的钢管制作，接头采用套丝扣连接并紧缠生胶带。加工前应检查制作注浆管的钢管是否有裂缝、孔洞、堵塞等缺陷。注浆管按声测管位置布置，每节注浆管连接丝扣长度不小于30 mm，并保证顺直，以确保注浆管连接牢固和顺直，检验合格后用绑丝将其与钢筋笼绑扎固定，绑扎间距为3m，并随钢筋笼徐徐放入，严禁强力下放和碰孔，以免高压塑料管破损。3.3成品保护露出地面的声测管和注浆管应用堵头封堵，涂上红油漆或在注浆管附近插上小红旗，不得碰撞和挤压。在施工部署中应考虑不要在有注浆管处留设临时道路，严禁机械设备碾压。3.4 注浆材料及配合比 （1）浆液原材料注浆所用原材料采用孟电42.5级普通硅酸盐水泥，配合郑州建科高效减水剂、郑州建苑膨胀剂及适量缓凝剂。注浆所用水泥、高效减水剂、膨胀剂和缓凝剂进场后立即取样送检，经检测证明质量合格，并将检测报告上报监理单位，经试验工程师同意后方可使用。（2）浆液配比注浆采用浆液水灰比为0.6。浆液采用搅拌筒搅拌，在水泥浆搅拌过程中掺加高效减水剂、膨胀剂和缓凝剂，掺加0.6的高效减水剂、10的膨胀剂和 0.5的缓凝剂(内掺)。搅拌时严格按技术交底配比计量，搅拌时间要充分，不少于3min，自制备至用完的时间宜小于3h。浆液搅拌要均匀，确保浆液有良好的可泵性。3.5注浆量计算注浆量分配：桩端注浆管的压浆量控制在总量的3040%，其余量均分在桩侧注浆管中，或按照设计图纸要求进行压浆。注浆量按建筑桩基技术规范JGJ94-2008第6.7.4条公路与桥涵工程地基基础设计规范（JTG D63-2007）第5.3.6条计算确定，单桩注浆量估算： Gc=apd+acnd对群桩初始主讲的数根基桩的注浆量应按上述估算值乘以1.3的系数。以桩径1.2m为例，依照本工程地层情况，试装单桩注浆量按估算为：Gc=(apd+acnd) 1.2=(1.81.2+0.821.2) 1.2=4.9t即对于桩径1.2m的桩：桩侧注浆水泥用量为1.2t/道；桩低注浆水泥用量3t；注浆水泥总用量为两道侧注浆阀时单根桩5.4t；三道侧注浆阀时为6.6t。对于桩径1.5m的桩：桩侧注浆水泥用量为1.5t/道；桩低注浆水泥用量3.5t；注浆水泥总用量为两道侧注浆阀时单根桩6.5t；三道侧注浆阀时为8t。3.6注浆压力控制注浆压力包括开塞压力、压注清水压力、压注稀浆压力和压注稠浆时的压力。根据工程实践，开塞压力比较大，有时可达10MPa，但由于开塞压力是克服密封压浆孔的保护装置，因此开塞压力无需控制。一般情况开塞压力也仅是瞬间压力，一旦后注浆装置开通后，压力即可下降。开塞所用的压力泵其压力应不小于20MPa。注浆终止条件以压浆量为主，压力控制为辅。即首先要保证各压浆装置分配估算的压浆量全部压注完毕。当出现问题时，可采取如下措施予以处理。当一个压浆装置由于压力太高浆液压不进时，可通过另一个压浆装置将剩余浆液压注完毕。当一个压浆装置压浆量没有达到设计要求压浆量时，出现冒浆或串浆，可暂时停止压浆，并用清水冲洗压浆装置，停止60min后，再进行复压，如此反复直到达到设计压浆量。复压压力可适当大于首次注浆压力，最大可达2-3MPa。如果压浆量仍达不到设计要求，停止压浆，将剩余浆液按比例注入另一个压浆管。当某个压浆装置达到设计压浆量，但仍能继续压浆且压力较低时，应停止压浆，改用0.5水灰比的稠浆液继续压浆。当0.5水灰比的稠浆压浆量达到设计压力值时，应稳定压力5分钟，然后停止注浆，以使浆液尽可能在桩端均匀渗透扩散，并达到最佳饱和状态。3.6注浆设备注浆设备采用XPB-10型注浆泵，该灌浆泵提供的流量160L/min,最大压力为20MPa，满足容许压力大于1.5倍最大灌浆压力的要求。灌浆管路采用高压灌浆胶管。3.7注浆桩位的选择根据以往工程实践，水泥浆在工作压力作用下影响面积较大。为防止注浆时水泥浆液从附近薄弱地点冒出，对邻近设施造成影响，注浆的桩应在混凝土灌注完成7天后，并且需注浆的桩周围至少10m 范围内没有钻机钻孔作业。3.8 注浆施工顺序每根桩浇注完混凝土后，在1224小时内必须用清水将喷头冲开，同一承台下的最后一根桩声测合格后开始注浆，注浆应以同一承台下的桩为一组，注浆时应采用低压（低档）水灰比为0.6左右的水泥浆，注浆先施工周圈桩位再施工中间桩，注浆过程中宜采用间歇灌浆,间歇的时间根据灌浆情况而定，在小压力大流量的情况下一般应采用间歇灌浆，间歇时间一般为45min,如果间歇灌浆效果不佳，可在浆液中掺加丙凝等速凝材料，加速浆液的凝固，并适当延长间歇时间。注浆时应做好施工记录，记录的内容应包括施工时间、注浆开始及结束时间、注浆罐数和相应的压力、总注浆量和终止压力，以及出现的异常情况和处理的措施。4.后注浆的优点(1)相同条件下（主要是地层、桩径、桩长等因素），前者单桩竖向承载力一般可提高20%40%，最大可提高70%以上，承载力提高的幅度与桩端持力层的性质密切相关；(2)在一定压力下的浆液上返会增加桩与桩间土的粘结强度，从而提高桩的侧摩阻力，同时浆液的劈裂作用可渗入地层中，起到加筋作用；(3)灌注桩的抗拔承载力及抗震性能有一定程度的提高；(4)若在设计时考虑后注浆对承载力提高的有利影响，可相对减少桩的数量，或减少桩长、桩径，或减小承台尺寸