鋼筋混凝土灌注樁后壓漿施工工法改

1、鋼筋混凝土灌注樁后壓漿施工工法中鐵十二局建筑安裝工程有限公司1.前言鉆孔灌注樁由于具有造價低、工期短、可以做成較大尺寸、鉆入較深底層、能提供較大的承載能力、施工時產(chǎn)生震動和噪音較小等優(yōu)點，因此得到了越來越廣泛的應用。但是隨著現(xiàn)代建筑技術(shù)的飛速發(fā)展，對樁基礎(chǔ)承載能力和抗變形的要求越來越高，傳統(tǒng)鉆孔灌注樁難以徹底解決樁周泥皮和沉渣之頑癥，其優(yōu)點得不到充分發(fā)揮。鉆孔灌注樁“后壓漿技術(shù)”能更大限度地節(jié)約樁基成本，縮短施工工期，有效地增強質(zhì)量穩(wěn)定性和提高單樁承載力。根據(jù)工程實際情況表明，在不增加樁長和樁徑的條件下，后壓漿不僅在技術(shù)上是可靠的，而且在提高單樁承載力、減少工程沉降量、降低樁基工程造價等方面都

2、具有深遠的意義。2.工法特點后壓漿處理技術(shù)是一種有效的措施，可大幅度提高樁基承載力。在進行后壓漿時，由于漿液的侵入，不僅使土體內(nèi)的孔隙壓力顯著變化，而且也直接影響了其粒間應力。在漿液壓力的作用下，孔隙水、氣被排擠直至全部或部分置換，孔隙壓力增大，有效應力減小，但隨著漿液與土體發(fā)生固化作用，固結(jié)體中孔隙水減少，孔隙壓力減小，有效應力增加，從而改善了巖土的應力情況，使土體固結(jié)，強度增大，壓縮性減小。使承載力增幅由開發(fā)初期的25%40%提高到60%以上，建筑物總沉降量可減少3050%，并可顯著減少不均勻沉降。3.適用范圍后壓漿技術(shù)可適用于高層、超高層、大跨度建筑物和重型構(gòu)筑物，以及地震設防區(qū)、其它動

3、荷載、要求較好的抵抗水平向荷載的樁基礎(chǔ)。一般適用于樁端持力層在礫石層、砂層、亞粘土、粉質(zhì)粘土、強風化巖層的樁基礎(chǔ)，沉降效果較好，也可以用于中風化巖層，以解決樁底的沉渣和巖層碎帶的不利影響，但在淤質(zhì)粘土中不宜采用。該技術(shù)樁的成孔條件幾乎不受限制，既能用于在水位以上干作業(yè)成孔成樁，也能用于在地下水下成孔成樁、潛水鉆成孔、人工挖孔、鉆斗鉆成孔、螺旋鉆成孔、貝諾特法成孔、正循環(huán)鉆成孔，反循環(huán)鉆成孔和沖擊鉆成孔等灌注樁，只要在成樁前先預埋注漿管和排淤管，均可在成樁后進行樁底壓力注漿。樁底后壓漿的直徑可為4002000mm ，樁長可為680m。后壓漿漿液對樁周、樁底土體的加固效應主要表現(xiàn)為固化效應、充填效

4、應、壓密效應。鉆孔灌注樁后壓漿之所以能夠提高鉆孔灌注樁單樁承載力，其主要作用機理包括樁端壓漿的增強機理和樁側(cè)壓漿的增強機理。4.工藝原理4.1影響鉆孔灌注樁單樁承載力的因素4.1.1孔壁完整性差。4.1.2孔壁泥皮阻礙樁身混凝土與樁周圍土體的粘結(jié)，起到潤滑的作用，降低了樁側(cè)的摩擦阻力。4.1.3施工中無論怎樣二次清孔，孔底殘渣仍是不可避免的，孔底殘渣是影響單樁承載力和建筑物沉降的重要因素。4.1.4混凝土在灌注時由于導管細長、落差大，導致混凝土出現(xiàn)離析現(xiàn)象，在樁底部出現(xiàn)“干渣石”、“虛尖”，影響樁端混凝土強度。4.1.5由于樁身混凝土的固結(jié)發(fā)生體積收縮，使樁身混凝土與孔壁間發(fā)生間隙，減小了樁側(cè)

5、摩擦阻力。4.2樁端壓漿的增強機理4.2.1樁端壓漿，漿液首先充填或滲透到最疏松的樁端的殘渣間隙中，與殘渣膠結(jié)固化，形成了強度較高的膠結(jié)體，從而消除了樁底沉渣的影響。4.2.2隨著樁端壓漿壓力的增加，水泥漿液充滿殘渣間隙后，繼續(xù)充填由于在灌注樁身混凝土時因混凝土離析而形成的“虛尖”、“干渣石”等，增加了樁端混凝土的強度。4.2.3隨著壓漿量的增加及注漿壓力的提高，水泥漿液不斷的向由于受泥漿浸泡而松軟的樁端持力層中滲透，水泥漿與持力層土體相膠結(jié)，在樁端形成膠結(jié)梨形體，從而增加了樁端的承壓面積，提高了鉆孔灌注樁的樁端承載力。4.2.4注漿壓力對樁端持力層起壓密的作用，提高了樁端土體的承載力，特別是

6、由于樁端土層受到擠密預壓，樁端阻力得以提前發(fā)揮出來，對應的單樁沉降量大大減小。4.2.5當樁底注漿量不斷增加、注漿壓力不斷提高時，漿液會沿樁側(cè)壁向上滲透，充填樁側(cè)與樁周土體間的間隙，同時向松散的土層、孔隙較大的砂礫層、卵石層和裂隙巖層滲透粘結(jié)，使土體的強度得到提高。4.3樁側(cè)壓漿的增強機理4.3.1樁側(cè)壓漿是在鉆孔灌注樁樁身（或樁側(cè)土中）通過預先埋置的壓漿管水泥漿壓入樁側(cè)土中，漿液充填樁側(cè)混凝土與樁周土體間的粘結(jié)力，從而提高了樁側(cè)摩擦阻力。4.3.2樁側(cè)壓漿可以消除孔壁泥皮對樁側(cè)摩擦阻力的影響。由于壓漿是在基樁完工后310d內(nèi)進行的，此時泥皮性能不穩(wěn)定，在壓力的攏動下，不穩(wěn)定的泥皮被破壞，和漿

7、液一起形成水泥粘土漿，而后重新膠結(jié)成型，形成了抗剪強度較高、與樁身牢靠粘結(jié)的環(huán)形固體。4.3.3樁側(cè)壓漿，漿液充填了樁周土層中的孔隙，擠壓密實了由于成孔時受泥漿浸泡而松軟的樁周土，提高了土的抗剪強度。漿液和樁周土混合，形成了一層復合型樁身，模糊了原樁身與樁周土的界線，相當于增大了樁徑，增大了樁側(cè)摩阻力的作用面，從而提高了總摩擦阻力。4.3.4隨著注漿壓力的增大，漿液橫向較弱的樁周土體中滲透，起滲透劈裂作用，漿脈則像樹根一樣橫向滲入土體，從而改善了樁土的受力狀態(tài)。4.3.5樁側(cè)壓漿起擠密樁側(cè)土體作用，使樁周土側(cè)壓力增大，這對于摩擦角較大的砂類土，抗剪強度會增大。5.施工工序流程及操作要點5.1鋼

8、筋混凝土灌注樁后壓漿工藝流程成孔清孔下鋼筋籠、并預埋壓漿管二次清孔灌注樁身混凝土養(yǎng)護37天壓注水泥漿液養(yǎng)護至齡期檢測5.2施工要點5.2.1按照一般鉆孔灌注樁施工程序進行鉆機就位、對點、埋設護筒。5.2.2在鉆孔過程中要求慢速運轉(zhuǎn)，掌握地層對鉆機的影響情況，以確定在該地層條件下的鉆進參數(shù)。在鉆進過程中不可進尺過快。5.2.3鉆孔中采用鉆孔液護壁，鉆孔液主要成分為聚丙烯酰胺，呈白色粉末狀固體，在水中加入20%的鉆孔液進行配置。在鉆進過程中，一定要保持液面，不得低于護筒頂40cm。在提鉆時，需及時向孔內(nèi)補漿，以保證液面高度。5.2.4在鉆進到設計深度時，經(jīng)對孔徑、孔深、孔位、垂直度等指標進行檢測確

9、認合格后應及時清孔，清孔時應保持孔內(nèi)水位；在清孔后，孔底沉渣應滿足設計要求，嚴禁采用加深鉆孔深度方法代替清孔，將孔口處雜物清理干凈，方可進行下一步工序。5.2.5壓漿管埋設壓漿管采用25mm管壁厚度2.5mm的鋼管，壓漿管隨同鋼筋籠一起沉入鉆孔中，邊下放鋼筋籠邊接長壓漿管，壓漿管緊貼鋼筋籠內(nèi)側(cè)，并用鐵絲在適當位置固定牢固，壓漿管應沿鋼筋籠圓周對稱設置，注漿管的根數(shù)根據(jù)設計要求及樁徑大小確定。注漿管壓漿后可取代等強度截面鋼筋。注漿管根數(shù)根據(jù)樁徑大小設置，一般注漿管設置情況下表5.2.5-1。表5.2.5-1 注漿管根數(shù)與樁徑大小的關(guān)系樁徑d1000mm1000d2000mmd2000mm根數(shù)23

10、4樁底壓漿時，管閥底端進入樁端土層的深度應根據(jù)樁端土層的類別確定，持力層過硬時可適當減小，持力層較軟弱及孔底沉渣較厚時可適當加深。一般管閥進入樁端土層的深度見表5.2.5-2。表5.2.5-2 不同土質(zhì)管閥進入土層的深度樁端土層類別粘性土、粘土、砂土碎石土、風華化巖管閥進入土層深度200mm100mm樁側(cè)壓漿時，管閥設置應綜合地層情況、樁長、承載力增幅要求等因素確定，一般離樁底515m以上每810m設置一道。為保證管閥順利地進入樁底持力層中，管閥應超出引導壓漿管鋼筋籠底端一定長度，超出長度根據(jù)土層類別確定，保證管閥進入土層長度符合要求。安裝過程中防止鋼管在安裝過程中發(fā)生扭曲，壓漿管與鋼筋籠加勁

11、箍和螺旋箍筋焊接或綁扎固定。壓漿管采用鋼套管連接，連接應牢固和密封，不漏水，上端用絲堵封口，避免雜物落入管內(nèi)造成堵管。在吊放鋼筋籠過程中，嚴禁撞籠、扭籠、墩籠，鋼筋籠應豎直緩慢下放，快到樁底時，鋼筋籠不得扭動，以免管閥在進入土層時受到損壞。5.2.6在進行混凝土水下灌注時導管下入長度和實際孔深必須做嚴格丈量，使導管底口與孔底的距離能保持在0.30.5m左右，在承料斗內(nèi)先置一球膽于導管口，球膽直徑大小要能自由通過導管，然后用錐形塞堵住承料斗口，混凝土灌滿承料斗，在上提錐形塞的同時，向承料斗內(nèi)補混凝土，使料斗內(nèi)混凝土始終保持裝滿條件下連續(xù)澆灌。提管時，要準確測量混凝土灌注深度和計算導管埋深后，方可

12、提管，導管應徐徐上提，不可一次提的過高，造成導管底部超出混凝土面，形成斷樁。導管在混凝土內(nèi)埋深不得大于6m，也不得小于2m?；炷脸嗖坏眯∮?00mm。5.2.7開塞：每根樁在混凝土澆注完畢后的24小時內(nèi)必須用清水將噴口沖開，開塞時采用逐步升壓法，當壓力驟降，流量突增時，表明通道已經(jīng)開通，立即停機，防止大量水涌入地下。5.2.8漿液的配置漿液采取水泥漿液。水泥漿的結(jié)石強度是隨著水灰比的降低而提高的，但是如果水灰比過小，將液的流動性差，既難于泵松，又不易滲透到較致密的砂層中。因此，將液的水灰比需要根據(jù)底層條件的不同而改變?？偨Y(jié)將液配方試驗得到結(jié)論如下對滲透性較強的地層（如松散的砂土及軟粘土等）

13、，樁端壓漿的水灰比為0.40.5，樁側(cè)壓漿為0.50.7。對滲透性較弱的地層（如較密實的砂土、卵石等），樁端壓漿的水灰比為0.50.7，樁側(cè)壓漿為0.60.8。5.2.9灌漿壓力、壓漿量的設計后壓漿樁的灌漿壓力控制是關(guān)鍵技術(shù)之一，決定灌漿壓力的因素很多，且非常復雜。實際工程中，往往根據(jù)灌漿前的注水試驗的數(shù)據(jù)和以往的施工經(jīng)驗確定。對滲透性較強的砂土、軟粘土，穩(wěn)定灌漿壓力一般控制在0.41.2mpa，高時達2.0mpa，穩(wěn)壓時間不少于5min。對滲透性較弱的密實砂土、卵石等，灌漿壓力在0.51.8mpa，最大壓力控制在3.0mpa左右。對深層灌漿，最大壓力不超過4.0mpa，穩(wěn)定時間不小于5min

14、。對較長的嵌巖樁，可采用高壓樁底壓漿，壓力控制在4.06.0mpa，當灌漿量不能滿足設計要求時，壓力可提高至8mpa，穩(wěn)定時間為58min。5.2.10灌漿壓力采用由小到大逐級增加的原則，對于上層樁側(cè)壓漿，壓力取較小值，壓漿節(jié)奏較慢，對于樁底壓漿，壓力可稍加大。在理想狀態(tài)下，樁底壓漿形成有效混凝土團快的大小不需過大，樁底壓漿應根據(jù)樁端的持力層的巖土性狀、沉渣等因素，預先設計所需要注入量。壓漿過程采用“雙控”的方法進行控制，壓漿終止條件，當滿足下列條件之一可終止壓漿：1、壓漿總量和注漿壓力均達到設計要求；2、壓漿總量已經(jīng)達到設計值的70%，且注漿壓力達到設計注漿壓力的150%并維持5min以上；

15、3、壓漿總量已經(jīng)達到設計值的70%，且樁頂或地面出現(xiàn)明顯上抬。樁體上抬不得超過2mm。壓漿作業(yè)過程記錄應完整，并經(jīng)常對后壓漿的各項工藝參數(shù)進行檢查，發(fā)現(xiàn)異常情況時，應立即查明原因，采取措施后繼續(xù)壓漿。5.2.11后壓漿壓漿順序壓漿順序可采用先周邊后中間的順序。中間成片的樁壓漿時可采用呈梅花狀間隔壓漿的順序。這種壓漿方法，能使樁底由小壓漿量比較均勻，在工程范圍內(nèi)形成一個整體。不但能降低裝的沉降量，同時也能進一步改善持力層的工程地質(zhì)特性，使沉降保持均勻。5.3勞動力組織見表5.3。表5.3 勞動力組織表序號工 種工作內(nèi)容人數(shù)1技術(shù)工技術(shù)指導、質(zhì)量檢查、施工記錄3人2鋼筋工鋼筋籠制作、壓漿管制作安裝

16、5人3混凝土工灌注混凝土及后壓漿6人4機械工灌注樁成孔、鋼筋籠吊裝3人5電焊工鋼筋籠對接2人6普工5人6.材料與設備6.1本工法壓漿管采用25mm管壁厚度2.5mm的無縫鋼管6.2采用的主要機械設備見表6.2。表6.2 主要施工機械設備表序號機械或設備名稱型號規(guī)格數(shù)量用于施工部位1反鏟挖掘機日立1.5方1場地平整2鏟車zl-301場地平整3旋挖鉆機sd1501工程樁4全站儀3002ln1測量放線5水準儀dsz21測量放線6潛水泵qx152工程樁7電焊機bx-3005工程樁8切斷機cze-301工程樁9吊車12t2工程樁10高壓注漿泵3snsa1后壓漿11壓漿泵監(jiān)控壓力表2.5級16mpa1后壓

17、漿12液漿攪拌機yj-3401后壓漿7.質(zhì)量控制7.1鋼筋混凝土灌注樁允許偏差樁身垂直度 1%樁徑 50mm樁位偏差 100mm沉渣厚度 100mm7.2成樁質(zhì)量嚴格按照“建筑樁基技術(shù)規(guī)范（jgj 94-2008）”檢驗7.3嚴格過程控制并做好壓漿質(zhì)量記錄，每一道工序都要檢查到位，不放過任何細節(jié)。7.4嚴把質(zhì)量關(guān)，做好技術(shù)、質(zhì)量交底，班中檢查，班后討論及解決施工中遇到的問題。8.安全措施8.1建立安全保證體系，配置安全員，負責現(xiàn)場安全施工，施工前對施工人員進行安全交底，施工中應進行定期7天一次的例行安全檢查。8.2對電器系統(tǒng)要有專人負責，所有電器配備漏電保護器。8.3壓漿作業(yè)過程中，應采取措施

18、防止爆管、甩管、防漏電等安全措施。8.4施工人員進入現(xiàn)場必須佩戴安全帽，嚴禁酒后上崗作業(yè)。8.5壓漿泵壓力表應定期檢定。8.6施工過程中，應采取措施防止粉塵污染環(huán)境。8.7對設備進行定期檢查、維修，嚴禁機械帶病作業(yè)，鉆機必須由專職機手嚴格按操作規(guī)程操作。9.環(huán)保措施9.1成立專職的環(huán)保組織機構(gòu)，建立以項目經(jīng)理為組長的環(huán)境保護領(lǐng)導小組，具體負責開展環(huán)保工作。各施工隊配環(huán)保監(jiān)察員，負責施工過程中的環(huán)保工作。9.2堅持管生產(chǎn)必須管環(huán)保的原則，建立健全崗位責任制。結(jié)合施工組織設計，制定實施性的環(huán)境保護措施，從思想、宣傳、組織、制度、措施、經(jīng)濟等方面入手，形成嚴密的控制格局，確實保證環(huán)境保護工作落到實處

19、。10.效益分析10.1鉆孔灌注樁后壓漿技術(shù)是目前基礎(chǔ)工程施工中最常用的地基處理方法之一。鉆孔灌注樁后壓漿技術(shù)將注漿技術(shù)與樁基技術(shù)有效的結(jié)合在一起，綜合了這兩種方法的優(yōu)點，有效地解決了鉆孔灌注樁樁底沉渣與樁周泥皮對單樁承載力的負面影響，大幅度提高了單樁的承載力。由于鉆孔灌注樁后壓漿的施工工藝簡單、可靠性好、單莊承載力增幅大，值得大力推廣。后壓漿時漿液強行擠入樁底渣土及樁底土，使樁端持力層土體壓密加固，并形成樁底擴大端，大大提高樁端承載力，沉降量的不均勻性得到改善10.2鉆孔灌注樁采用后壓漿工藝后操作簡單、質(zhì)量容易控制，較普通的工程樁減少了工程量、降低了成本縮短了工期。10.3鉆孔灌注樁后壓漿時

20、，不影響其它工程樁施工，因此，樁數(shù)較少時，可加快工程進度、節(jié)省基礎(chǔ)工程造價11.應用實例鄭西客運專線西安北站房工程基礎(chǔ)樁基采用鋼筋混凝土灌注樁后壓漿施工工藝，樁徑1000mm，樁長36m,持力層為中粗沙層，且樁端進入持力層不少于12m。要求單樁豎向承載力不小于4900kn。采用后壓漿施工工藝后所施工的工程樁經(jīng)檢測全部達到了設計標準，受到了建設單位、監(jiān)理單位、設計單位及質(zhì)檢站的一致好評，為工程創(chuàng)優(yōu)打下了堅實的基礎(chǔ)。地質(zhì)結(jié)構(gòu)及參數(shù)見表11。表11 地層結(jié)構(gòu)及參數(shù)土層名稱土層厚度（m）土層顏色地基土承載特征fak(kpa)壓縮模量es(mpa)鉆孔灌注樁樁側(cè)阻力特征值qsia(kpa)樁端阻力特征值qpa(kpa)（1-1）素填土0.30-3.10褐黃-黃褐色（1-2）雜填土0.20-1.90雜色（2）粉質(zhì)粘土層1.10-5.90淺黃-褐黃-灰褐色150（3）中細砂0.70-6.90灰黃-灰色150（4）黃土狀土0.80-6.50黃-黃褐色140（5）粉質(zhì)粘土0.50-8.20淺黃-褐灰-褐色1