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论高层建筑桩基工程中压力灌浆的应用

时间:2013-03-20分类:建筑论文
  摘要:文章以茂名市某大楼桩基工程为例,阐述了压力灌浆在处理桩基持力层即基岩破碎带和桩端沉渣、淤土中的综合应用,并将这一成功经验应用于类似场地的桩基工程,取得了很好的效益。
 
  关键词:高层建筑;压力灌浆;桩基;应用
 
  Abstract: Maoming City in a building pile foundation engineering, for example, described the integrated application of pressure grouting in dealing with the pile held power layer of the bedrock fracture zone and the pile-side sediment, silt soil, and successful experience in appliedsimilar venues foundations, achieved very good results.
 
  Key Words: high-rise buildings; pressure grouting; pile; application
 
  中图分类号:    TU97          文献标识码:A                     文章编号:
 
  1、工程概况
 
  该大楼地面15层,框架结构,地下室一层,人工挖孔扩底灌注桩基础,一柱一桩,单桩荷载设计值最大12500KN。
 
  根据工程地质勘察报告,场地岩土层自上而下分为:杂填土、素填土、粉质粘土、碎石、块石、碎石、碎石角砾、含碎石角砾粉质粘土、中风化灰岩,块石和中风化灰岩分别作为人工挖孔桩桩端持力层。
 
  挖孔施工中,因场地水文地质工程地质条件复杂,且含水层透水性强,强富水,采用管井降水方案也无效,人工挖孔无法继续进行。因此,把余下18根桩径1.2m、1.5m和1.8m的人工挖孔扩底桩变更为同桩径的钻(冲)孔灌注桩。在成孔工艺上,考虑扩底和清孔需要,选择反循环钻孔,但因孔内严重漏浆、塌孔而停止。最后采用正循环冲孔,施工才得以正常进行。但同时出现两个问题:①不能扩底,承载力达不到设计要求;②受孔内漏浆影响,不能正常清孔,孔底沉渣和淤土的厚度较难预测和控制。因此,决定采取压力灌浆方案来解决这两个问题。
 
  2、压力灌浆机理和应用
 
  压力灌浆是通过钻孔把浆液注入岩土介质的裂缝或孔隙,以改善岩土的物理力学性质。桩端压力灌浆则是在灌注桩成桩后,利用预埋在桩端的喷浆管,通过预埋注浆通道进行高压注浆,使浆液对桩端沉渣、淤土及桩端附近的土层起到渗透、填充、压密和固结作用,从而减少桩基沉降,提高桩基的承载力。
 
  3、压力灌浆方案和方式
 
  3.1  桩端以下块石层分段灌浆
 
  ⑴钻孔布置:Φ1.5m和Φ1.8m桩布置三个灌浆钻孔,等腰三角形分布,Φ1.2m桩布置一个灌浆钻孔。
 
  ⑵钻孔要求:采用泥浆循环护壁钻进,选用膨润土制浆。当采用其它粘土造浆,要求大于0.05mm的颗粒不超过10%,小于0.005mm的粘粒含量应超过50%。钻孔进入块石层的深度由现场控制,并及时将钻孔资料反馈到设计和质检部门。
 
  ⑶灌浆施工:钻孔结束后,采取自下而上栓塞分段灌浆。灌浆材料采用纯水泥浆,掺0.5%水玻璃。起始用水灰比5:1、3:1的浆液洗孔15min,然后以1:1的浆液进行灌浆,当灌浆压力达1.0Mpa后,保证在这个稳定压力下连续灌浆30min后停灌。灌浆施工中有些孔段出现串浆、冒浆现象,压力上升慢,施工采取增加水玻璃掺用量(最高至1%)和分次间隔灌浆(每次间隔时间30~40min)的办法进行解决。
 
  钻孔灌浆结束7天后才允许进行桩基成孔施工。
 
  3.2  桩端压力灌浆
 
  3.2.1施工工艺
 
  ⑴灌浆装置:由压浆泵、搅拌系统、观察仪表、导浆管、喷浆管等组成,导浆管用Φ20镀锌管,喷浆管用Φ25镀锌管。喷浆孔孔径8mm,梅花形排列,孔距25mm,用胶纸和橡胶胎包盖严密。
 
  ⑵导浆管和喷浆管固定在钢筋笼上,一起下入桩孔内。喷浆管位置安装距笼底5cm,导浆管高出地面0.2m。
 
  ⑶桩体混凝土灌注完毕后24小时内通过导浆管注入清水冲洗管道,确保管路畅通。
 
  ⑷桩身混凝土养护7天后进行压力灌浆。先制备低浓度水泥浆以0.2MPa压力注浆,待另一端冒浆后封堵溢浆管口。
 
  ⑸清洗桩底后,制备较高浓度且掺加0.5%水玻璃的水泥浆液,在设计压力下稳定注入30min后停泵,关闭止浆阀,防止高压浆液回流。记录灌浆稳定压力、进浆量、灌浆时间等。
 
  3.2.2注浆设备和参数
 
  ⑴使用2SNS注浆泵,额定压力11Mpa。
 
  ⑵制浆所用的水泥品种和标号同桩身。洗孔浆液水灰比为5:1;灌注浆液水灰比为0.8:1,掺0.5%水玻璃。
 
  ⑶灌浆压力控制标准为:一般控制在3~4Mpa;洗孔压力取相应灌浆压力的80%。
 
  ⑷稳定灌浆压力下闭浆30min。
 
  ⑸压力灌浆过程,采用精密水准观测桩顶上抬量,上抬量达10mm时,应减压,控制不超过20mm。
 
  4、成桩检测结果
 
  对全部18根桩进行低应变动力检测,通过对4根桩进行高应变动力检测,结果如下:
 
  ⑴低应变反射波法所测18根桩,属于Ⅰ类桩的有16根,占总数的89%,属于Ⅱ类桩的有2根,占总数的11%,全为合格桩。
 
  ⑵低应变反射波法所测18根桩的平均波速为3772m/s。
 
  ⑶试桩的单桩竖向承载力设计值见表1。
 
  表1  高应变动力试桩结果汇总表
 
  桩
 
  号桩长
 
  (m)桩径
 
  (mm)单桩竖向承载力设计值(KN)单 桩 极 限 承 载力(KN)
 
  1123.6518001443522300
 
  3715.9018001278421500
 
  5232.881800843317400
 
  5638.581500739216600
 
  5、总结
 
  ⑴新建大楼现已封顶,沉降观测得建筑沉降量<3mm,无不均匀沉降,预计建筑使用期沉降量<5mm,完全满足设计要求。压力灌浆应用于本桩基工程中,不仅提高了持力层的承载力,还消除了桩端沉渣和淤土的影响。
 
  ⑵后期设计施工方案的变更与勘察报告忽视水文地质条件有很大关系。事实上,对灌浆孔的钻探资料分析,块石层应为基岩破碎带,成分为石英砂砾岩,属下石炭林地组(C11),而场地内的灰岩属上石炭船山组或下二叠栖霞组(C3C+P1q),地层次序为C11覆盖在C3C+P1q之上,表明这里曾发生过地质构造作用,导致了基岩埋深变化大,石英砂砾岩破碎不完整。破碎带沟通了下部岩溶水和上部第四系孔隙之间的水力联系,为强富水含水层。根据管井降水资料推算,含水层的渗透系数K>300m/d。
 
  ⑶11#、37#和52#桩的成孔时间差不多,桩径一样,52#的桩长比11#、37#都长,但进入桩端持力层的深度却小得多。高应变动力试桩结果,11#和36#的单桩极限承载力比52#大得多,说明对桩承载力的影响程度,进入持力层的深度比穿过的覆土厚度影响更大。
 
  参考文献:
 
  1、JGJ94-2008,《建筑桩基技术规范》
 
  2、GB50202-2002,《建筑地基基础工程施工质量验收规范》
 
  3、GB50204-2002,《混凝土结构工程施工质量验收规范》
 
  4、广东省标准《建筑地基基础设计规范》15-31-03

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