青岛中建联合集团有限公司 山东省青岛市 266000
摘要:灌注桩作为改善地基承载力的重要手段之一,在建筑工程地基处理过程中使用较多,而桩端后压浆技术则可以对灌注桩的承载力再次提升,笔者结合工作实践,通过介绍灌注桩后压浆技术在施工中的应用,逐步分析灌注桩的施工工序,并对其质量、安全管控重点进行论述,以期指导灌注桩后压浆施工顺利进行。
关键词:桩基工程;桩端后压浆;技术分析
引言
桩端后压浆是一项对桩基础工程补强的措施,由于建筑所在地域的基底特性造成的持力层强度不够、沉渣等原因,通过静载试验可以测定基桩的单桩极限承载力是否能满足设计要求,如不能满足要求,则可以采用桩端后压浆的技术提高其单桩的承载力,通过加压灌注的方式把配置好的水泥砂浆强行注入桩端土层,待水泥浆与桩端土层、沉渣凝固后可以提高桩端土层承载力及桩与土之间的摩阻力,达到提高桩极限承载力的目的,同时可以减少桩基的沉降,同等条件下提高桩基承载力50~100%。该工艺主要适用于施工质量不易满足的灌注桩,通过预埋了注浆管,在大范围更改设计方案情况下用较低的造价对基桩进行补强。
一、灌注桩的性能分析
灌注桩是一种就位成孔,灌注混凝土或钢筋混凝土而制成的桩。该技术是通过螺旋钻机、潜水钻机等就地成孔灌注混凝土而成桩,具有施工时无振动、无挤土、噪音小、宜于在城市建筑物密集地区使用等优点,在城市建筑的施工中有较多的应用,而桩端后压浆技术则是对灌注桩施工技术的一种性能的补充,提升了灌注桩技术适宜应用的土质范围。
当桩端有砂、砾石等良好持力层时,采用适宜的桩底压浆措施可大幅度提高桩的承载力,同时能够减少桩的变形量,并保证群桩沉降的均匀性。即桩的承载工作性状得到显著改善。同时亦可根据持力层的赋存条件,选择减短原设计桩长并采用桩底压浆的方式来达到设计对桩承载力的要求。
二、灌注桩的种类
灌注桩因桩周土质情况及持力层的分布情况的不同,灌注桩又分为摩擦桩、端承桩。
摩擦桩指的是指在岩层埋置很深的工程地基区域内,有的情况下桩底位于较软的土层内,通常灌注桩轴向荷载由桩侧摩擦阻力和桩底土反力来支承,在极限承载力状态下,桩顶荷载由桩侧阻力承受的桩。桩尖部分承受的荷载很小,一般不超过10%,此类桩通常称为摩擦桩。
端承桩是因周边地质情况的差异造成的灌注桩穿过软弱土层,打入深层坚实土壤或基岩的持力层中,单桩上部结构荷载主要由桩端阻力承受的桩。轴向荷载只依靠桩端下岩层或坚实土层的抵抗力支承。不考虑桩身侧面与土间的摩阻力作用。
而桩端后压浆技术通过高压加注水泥浆的形式改变桩端的持力能力或者改变桩身的摩擦力等级,是土体加固技术与桩工技术的有机结合。分为桩身后压浆与桩端后压浆。要点是在桩身砼达到预定强度后,用注浆泵用水泥浆或水泥与其它材料的混合浆液,通过予置于桩身中的管路压入桩周或桩端土层中,桩周(身)压浆会使桩土界面的几何和力学条件得以改善,桩端压浆将使桩底沉渣、施工桩孔时桩端受到扰动的持力层得到有效的加固或压密,进而提高桩的承载能力。
桩端后注浆过程中会使桩端土压实,引起桩、土刚度的改变,进而影响到桩体轴力的变化。通过实验可测定在加荷初期,桩侧摩阻力的分布是上大下小,这是由于靠桩顶部分桩身压缩量大,桩土间产生相对位移,从而桩侧摩阻力得以发挥,而下部桩土相对位移小,摩阻力较少发挥。随着荷载的增加,桩身下部的桩土间相对位移量增大,桩侧摩阻力得以较充分发挥。
三、后压浆技术的施工技术要点
1、钢筋笼制作与注浆管安设
在施工中要依照规范要求,依据桩体配筋图分段制作钢筋笼,并在井口焊接。钢筋笼主筋的保护层用事先制作的钢筋沿圆周均等的4个点焊接,沿笼长每4m设置一组,保护层厚度50mm。钢筋笼制作时,加劲箍设在主筋外侧,焊接口不得向内圈伸露,以免妨碍导管活动的畅通性;同时如为非通长钢筋笼,则制作时应保证至少2根与注浆管等长的主筋组成的钢筋笼通底。钢筋笼制作完毕后,经自检、监理验才可以绑扎注浆管。
注浆管采用2根中35mm无缝钢管,采用丝扣连接的方式对管进行连接,长度与成孔深度一致。注浆头为钢管加工的花管形式,注浆孔直径8mm,孔数8~10个,梅花形排列,上疏下密,底口用堵头封闭。
注浆管使用14号铅丝对称绑扎在钢筋笼内壁上,随钢筋笼一道下入孔内。在吊装钢筋笼时严禁随意拖拽导致注浆管接头的损坏及注浆管的弯折。钢筋笼不得随意扭曲以免造成注浆管的四口连接处松动脱落,接头应牢固紧密,外露丝应不多于2扣,禁止用手握,使用扳手拧,要求每处施工部位给工人配备两把管钳,以达到拧牢固的目的,并且要求在连接前将管端部位丝扣用生料带进行缠绑,以达到管口严密的目的。
2、水泥浆的配比
依照设计、规范对水泥浆进行配备搭配,通常采用普通硅酸盐42.5水泥制作,不选用P.S型矿渣水泥,后者早期强度低,干缩性大,且抗碳化能力差。水灰比一般不宜过大或过小,过大会造成压浆困难,过小会使水泥浆在压力作用下形成离析,一般采用0.5~0.7,且先注稀浆,后注浓浆。
3、桩开始注浆的时间
当混凝土强度达到一定值(通常为75%),大概10d左右,具体时间可通过同条件养护试块施压确定。
4、压水疏通注浆管
当桩身混凝土达到设计要求强度后可以对注浆管预先压水,使注浆通道疏通。待注浆管畅通之后压注水泥浆。注浆管预压水的时间一般在混凝土浇筑之后的3~7d进行,逐级施加压力,以注浆管道疏通为准。
5、压浆
初注在压力试验之后,就可以将配置好的水泥浆通过高压泵和预埋管注入到桩底。在这一阶段注浆压力要小,浆液由稀到稠。初注时要密切注意压力、注浆量和注浆管的变化,控制注浆节奏。
(1)浆液配比及注浆压力:浆液的水灰比应根据土的饱和度、渗透系数等确定,并适当加入减水剂,不同浓度有不同的性能。根据土层性质和注浆点深度确定,一般在1.2~10MPa范围内。
(2)注浆量:根据桩长、桩径、桩端桩侧土层性质,单桩承载力增幅及是否复式注浆等因素,按下式估算:在碎石层碎石含量为5O~7O,桩间距为4~5m的条件下,压浆量一般为115~210t,它是控制后压浆施工是否完成的主要参数。第一次注浆结束后,浆液只能扩散到一定的范围,为了充分发挥注浆的作用,可进行第二次甚至多次注浆,这样可取得最佳效果。
(3)压浆终止标准:压浆量与压浆压力是压浆终止的控制标准,整个注浆过程项目部派专门负责人员进行记录管理。对于终止注浆闭盘派专人进行控制,闭盘终止注浆条件主要有以下三点:①水泥压入量已达到表中预定值70%,泵送压力超过5.0Mpa时②水泥压入量达到表中设计值的70%,而泵送压力不足表中预定压力的70%,及时调小后续浆液的水灰比,继续压浆至满足终止压力时③若水泥浆从桩侧溢出,改为间歇压浆,同时应调小后续浆液水灰比,至水泥量满足预定值时。
结束语
桩基础工程属于隐蔽工程项目,质量检查、控制难度较大,桩端后压浆技术作为桩基础的加强技术,对于建筑基础的稳定性有着至关重要的作用,要对其各个施工环节加以充分重视,将该技术的作用充分发挥出来,以此提升整个建筑结构的安全性和可靠性。
参考文献:
[1]朱晓云.建筑桩基工程施工中桩端后压浆技术分析[J].工程与建设,2020(2):317-318.
[2]张胜楠.较厚砂石地质条件下钻孔灌注桩桩端后压浆施工技术分析探讨[J].四川建材,2010(4):76-77.
[3]高晓乾.灌注桩后压浆技术失效案例分析[J].山西建筑,2009(32):101-102.
[4]王宏涛,张弘,宫健飞.金地国际花园A区工程——灌注桩后压浆技术分析与应用[J].建筑科技情报,2007(4):39-40.