探讨工程中复式注浆施工技术

赵伟峰

摘 要: 作者根据工程案例，对灌注桩复式注浆施工技术进行阐述，介绍了注浆工艺、施工设备、注浆管制作及高压注浆等技术措施,有效的保证了施工质量，并提出有效的措施。

关键词:地基处理;灌注桩;后压浆;复式注浆;承载力;施工技术

一、工程概况

某工程总建筑面积63300㎡。地下1层,地上7层,均采用框架结构。工程地基处理采用钢筋混凝土灌注桩,应用复式注浆工艺,设计桩径800mm, 共628 根。工程±0.0 绝对标高为77516m,场地地坪标高- 210m, 工程桩桩顶标高- 8.6m,设计桩长33m。根据该建设项目岩土工程勘察报告,以⑨粉质黏土作为桩端持力层,要求桩端全断面进入持力层深度2m。设计桩混凝土强度等级为C30,静载试验测得桩的混凝土强度等级为C35,设计承载力特征值3 000kN。每根樁设桩底注浆管2根,采用外径25mm、壁厚215mm的焊接钢管。桩侧设注浆管2根,采用外径20mm、壁厚215mm的焊接钢管。

二、复式注浆施工

在普通成孔灌注桩施工工艺的基础上,后压浆灌注桩增加了放置压浆管、注浆准备及压浆3个步骤,并于桩成孔后在孔底投放0.5m厚ф1～3cm的碎石。目的在于利用碎石空隙作为注浆通道,粗骨料中注入浆液可形成扩大头桩。

1.注浆工艺流程

注浆工艺流程:制作注浆管、注浆阀、注浆器→埋设注浆系统→通管开孔→配制水泥浆→注浆泵、注浆管路连接→桩侧注浆→连续配制水泥浆,注浆→观察注浆压力表、稳压→统计注浆量→桩底注浆→注浆管封堵。

2.后压浆设备及材料准备

后压浆工艺设备如图1所示。BW2150型注浆泵3台(压力不大于5MPa) ,水泥浆搅拌机3台(搅拌容量不小于2m³) ,储浆筒5 个(过滤浆液用,容量不小于2m³) ,压力表,套丝机2台,台钻2台,切管器2台,高压注浆管, 管钳, 袋装P•S3215 矿渣硅酸盐水泥,ф25mm、ф20mm钢管, PVC管,管箍、堵头、三通、楔形接头,桩端压浆阀和铁丝若干。

图1后压浆工艺设备示意

3.后压浆注浆管、注浆阀、注浆器加工制作及固定

注浆管使用ф25mm、ф20mm (壁厚3mm)的国标无缝钢管制作,在现场加工区套丝机上两端套丝,套丝长度不小于30mm。注浆管加工长度2～6m,供不同长度的注浆管安装时选用。注浆管间连接使用管箍,接口处缠绕生料带并用管钳拧紧。

桩底注浆阀使用长400mm的ф25mm短钢管加工成花管,在台钻上按80mm间距对称打孔,呈梅花形布置,打孔数量不少于8个,孔径5mm。注浆阀端部套国标螺纹扣,加堵头封堵。注浆阀与注浆管采用套丝加相应直径管箍连接,注浆阀全长用橡胶皮包裹,用铁丝绑扎严密,外部用胶带缠绕紧密,防止注浆口在施工中堵塞。

两根桩底注浆管对称摆放于钢筋笼外侧,保证上下垂直,并与钢筋笼绑扎固定后电焊点焊牢固,随钢筋笼一同下放,下放过程中注意不得碰撞。

起吊钢筋笼时,及时将桩底注浆管与加工好的注浆阀连接,注浆阀伸出钢筋笼底长度与实测孔深及超打部分深度相符,确定为300mm。

桩侧注浆器使用PVC管加工而成,管长环绕桩身一周,每隔500mm对称打孔,孔径5mm,注浆孔外包裹高压防水胶带和橡胶套,并用塑料胶带封闭孔眼。连接阀由三通和180mm长短管接头组成,注浆器安装下放时, PVC管两端与连接阀上的短管接头连接牢固。注浆器水平设置在标高- 17m和- 25m两处,在钢筋笼下放至标高位置时,及时将加工好的PVC管套穿在钢筋笼外侧,注浆孔位置预留一定长度凸出钢筋笼,以减少注浆对桩身混凝土影响,使用12 号铅丝绑扎牢固。并通过连接阀与竖向桩侧注浆管底部连接,随钢筋笼一同下放。

通过注浆管向桩侧注入水泥浆液,水泥浆渗扩、挤密和劈裂土体,破坏和消除泥皮,填充桩侧的间隙,提高桩侧与土体间的结合力,形成包围桩身横向及纵向一定范围、强度较强的水泥加固体,改善桩土界面,土体得到加固,增大桩侧摩阻力,大幅度提高单桩抗压承载力和单桩竖向抗拔承载力。

注浆管接长伸出护筒孔口500mm以上,并及时用堵头将注浆管封堵,防止杂物堵塞。

4.注浆准备及水泥浆配制

注浆前安装好注浆泵、水泥浆搅拌机和储浆筒,将高压注浆管与注浆泵连接,并试喷清水确定注浆系统工作状态完好。

水泥浆按水灰比0.5～0.7配制,并掺入水泥用量12%的UEA。水泥浆搅拌前,先在水泥浆搅拌机筒内做出加水位置标示,当清水加放至标示处时停止加水,开始倒入水泥,启动水泥浆搅拌机将水泥浆搅拌均匀后,由流浆口流入储浆筒,储浆筒口放置细筛网防止杂物流入储浆筒内。

搅拌好的水泥浆应具有黏度低、流动性好、饱和度高、凝结时间适当的性质,以提高浆液与桩身混凝土的亲和性,保证注浆质量。

5.通管开孔

灌注桩成桩24h后及时用高压清水对注浆管道实施预压水工作,以预先劈裂花管侧边的混凝土保护层和花管端部胶带,打通注浆通道,确保后期注浆顺利进行。通管开孔时注意压力由小逐步加大,直到清水打通。通管结束后,再将注浆管顶部用堵头拧紧。

正式压浆前分3次进行通水试验, 提前发现堵管问题,及时解决。

5.1第1次通水试验在钢筋笼、注浆管下放完毕后进行,以确保下放钢筋笼过程中注浆管畅通。发现不通时,应提出钢筋笼,重新安放。

5.2第2次通水试验在混凝土灌注完毕后进行,确保灌注混凝土过程中注浆管畅通。

5.3第3次通水试验在正式压浆前进行,以确定注浆初压力,压力以保证疏通注浆管为准,确保注浆管不发生堵塞。

6.高压注浆

6.1成桩7d后开始注浆,混凝土强度等级达到C20以上。

6.2按桩侧注浆量110t、桩底注浆量115t设计。

6.3注浆作业离成孔作业点的距离大于8m,应对同一根桩的各注浆管依次实施桩端注浆,对桩群注浆宜先外围、后内部。

6.4压浆时将注浆泵的一端放入储浆筒,一端用专用高压注浆软管与桩端注浆管连接,开启注浆泵电源开始注浆。注浆中需严密监视注浆压力,保持一定的注浆流速,至注浆量达到设计要求。

6.5注浆开始后,水灰比由0.7逐渐降至0.5,注浆压力控制在3MPa内,防止初始注浆压力过大导致水泥浆液沿桩侧上冒。维持桩端注浆压力,注浆时间应控制在30～40min。桩侧注浆以水泥注入量控制为主、泵送终止压力控制为辅。若水泥浆从桩侧溢出,应调小水灰比,改间歇注浆至水泥量满足设计值。

6.6当满足下列条件之一时可终止注浆: ①注浆总量和注浆压力均达到设计要求; ②注浆总量已达到设计值的75% , 且注浆压力超过设计值; ③桩体上抬3mm或个别压力大于4MPa或7min后注浆量仍未达到设计注浆量。出现下列情况之一时应改为间歇注浆,或调低浆液水灰比: ①注浆压力长时间低于正常值; ②地面出现冒浆或周围桩孔串孔。注浆间歇时间宜为30～60min。

三、结 语

对3根试桩进行静载荷试验,试桩采用慢速加荷法,总荷载为4500kN。卸载后的最终沉降量分别为5.31、6.02、5.68mm,桩身质量完好。全部桩基施工完毕后,又进行了PDA高应变测试及小应变动测,被测桩的单桩极限承载力均超过3500kN,桩身质量均满足设计要求。

采用后注浆技术,把桩基础与地基加固处理的方法有效结合起来,可大幅度提高钻孔灌注桩的单桩承载力,有效减少桩基的沉降,可减少桩基础的埋置深度,从而节省投资、缩短工期,且操作简单、施工方便、质量稳定可靠、无噪声、无振动、无污染,可与桩基施工穿插进行,具有良好的技术经济效益,在地基基础工程中得到广泛应用。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。