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(jià)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(shí)產(chǎn)生震動(dòng)和噪音較小等優(yōu)點(diǎn)，因此得到了越來越廣泛的應(yīng)用。但是隨著現(xiàn)代建筑技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)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(diǎn)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(qiáng)質(zhì)量穩(wěn)定性和提高單樁承載力。根據(jù)工程實(shí)際情況表明，在不增加樁長(zhǎng)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(jià)等方面都

2、具有深遠(yuǎn)的意義。2.工法特點(diǎn)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(jìn)行后壓漿時(shí)，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(yīng)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(yīng)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(yīng)力增加，從而改善了巖土的應(yīng)力情況，使土體固結(jié)，強(qiáng)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(shè)防區(qū)、其它動(dòng)

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(qiáng)風(fēng)化巖層的樁基礎(chǔ)，沉降效果較好，也可以用于中風(fēng)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(yù)埋注漿管和排淤管，均可在成樁后進(jìn)行樁底壓力注漿。樁底后壓漿的直徑可為4002000mm ，樁長(zhǎng)可為680m。后壓漿漿液對(duì)樁周、樁底土體的加固效應(yīng)主要表現(xiàn)為固化效應(yīng)、充填效

4、應(yīng)、壓密效應(yīng)。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(jī)理包括樁端壓漿的增強(qiáng)機(jī)理和樁側(cè)壓漿的增強(qiáng)機(jī)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(rùn)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?jiān)允遣豢杀苊獾?，孔底殘?jiān)怯绊憜螛冻休d力和建筑物沉降的重要因素。4.1.4混凝土在灌注時(shí)由于導(dǎo)管細(xì)長(zhǎng)、落差大，導(dǎo)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(qiáng)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(qiáng)機(jī)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?jiān)g隙中，與殘?jiān)z結(jié)固化，形成了強(qiáng)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?jiān)g隙后，繼續(xù)充填由于在灌注樁身混凝土?xí)r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(qiáng)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(duì)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(yù)壓，樁端阻力得以提前發(fā)揮出來，對(duì)應(yīng)的單樁沉降量大大減小。4.2.5當(dāng)樁底注漿量不斷增加、注漿壓力不斷提高時(shí)，漿液會(huì)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(shí)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(qiáng)度得到提高。4.3樁側(cè)壓漿的增強(qiáng)機(jī)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(yù)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(duì)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(jìn)行的，此時(shí)泥皮性能不穩(wěn)定，在壓力的攏動(dòng)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(qiáng)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(shí)了由于成孔時(shí)受泥漿浸泡而松軟的樁周土，提高了土的抗剪強(qiáng)度。漿液和樁周土混合，形成了一層復(fù)合型樁身，模糊了原樁身與樁周土的界線，相當(dāng)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(duì)于摩擦角較大的砂類土，抗剪強(qiáng)度會(huì)增大。5.施工工序流程及操作要點(diǎn)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(yù)埋壓漿管二次清孔灌注樁身混凝土養(yǎng)護(hù)37天壓注水泥漿液養(yǎng)護(hù)至齡期檢測(cè)5.2施工要點(diǎn)5.2.1按照一般鉆孔灌注樁施工程序進(jìn)行鉆機(jī)就位、對(duì)點(diǎn)、埋設(shè)護(hù)筒。5.2.2在鉆孔過程中要求慢速運(yùn)轉(zhuǎn)，掌握地層對(duì)鉆機(jī)的影響情況，以確定在該地層條件下的鉆進(jìn)參數(shù)。在鉆進(jìn)過程中不可進(jìn)尺過快。5.2.3鉆孔中采用鉆孔液護(hù)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(jìn)行配置。在鉆進(jìn)過程中，一定要保持液面，不得低于護(hù)筒頂40cm。在提鉆時(shí)，需及時(shí)向孔內(nèi)補(bǔ)漿，以保證液面高度。5.2.4在鉆進(jìn)到設(shè)計(jì)深度時(shí)，經(jīng)對(duì)孔徑、孔深、孔位、垂直度等指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)確

9、認(rèn)合格后應(yīng)及時(shí)清孔，清孔時(shí)應(yīng)保持孔內(nèi)水位；在清孔后，孔底沉渣應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，嚴(yán)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(jìn)行下一步工序。5.2.5壓漿管埋設(shè)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(zhǎng)壓漿管，壓漿管緊貼鋼筋籠內(nèi)側(cè)，并用鐵絲在適當(dāng)位置固定牢固，壓漿管應(yīng)沿鋼筋籠圓周對(duì)稱設(shè)置，注漿管的根數(shù)根據(jù)設(shè)計(jì)要求及樁徑大小確定。注漿管壓漿后可取代等強(qiáng)度截面鋼筋。注漿管根數(shù)根據(jù)樁徑大小設(shè)置，一般注漿管設(shè)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(shí)，管閥底端進(jìn)入樁端土層的深度應(yīng)根據(jù)樁端土層的類別確定，持力層過硬時(shí)可適當(dāng)減小，持力層較軟弱及孔底沉渣較厚時(shí)可適當(dāng)加深。一般管閥進(jìn)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(jìn)入土層的深度樁端土層類別粘性土、粘土、砂土碎石土、風(fēng)華化巖管閥進(jìn)入土層深度200mm100mm樁側(cè)壓漿時(shí)，管閥設(shè)置應(yīng)綜合地層情況、樁長(zhǎng)、承載力增幅要求等因素確定，一般離樁底515m以上每810m設(shè)置一道。為保證管閥順利地進(jìn)入樁底持力層中，管閥應(yīng)超出引導(dǎo)壓漿管鋼筋籠底端一定長(zhǎng)度，超出長(zhǎng)度根據(jù)土層類別確定，保證管閥進(jìn)入土層長(zhǎng)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(yīng)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(yán)禁撞籠、扭籠、墩籠，鋼筋籠應(yīng)豎直緩慢下放，快到樁底時(shí)，鋼筋籠不得扭動(dòng)，以免管閥在進(jìn)入土層時(shí)受到損壞。5.2.6在進(jìn)行混凝土水下灌注時(shí)導(dǎo)管下入長(zhǎng)度和實(shí)際孔深必須做嚴(yán)格丈量，使導(dǎo)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(dǎo)管口，球膽直徑大小要能自由通過導(dǎo)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(shí)，向承料斗內(nèi)補(bǔ)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(shí)，要準(zhǔn)確測(cè)量混凝土灌注深度和計(jì)算導(dǎo)管埋深后，方可

12、提管，導(dǎo)管應(yīng)徐徐上提，不可一次提的過高，造成導(dǎo)管底部超出混凝土面，形成斷樁。導(dǎo)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(shí)內(nèi)必須用清水將噴口沖開，開塞時(shí)采用逐步升壓法，當(dāng)壓力驟降，流量突增時(shí)，表明通道已經(jīng)開通，立即停機(jī)，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(qiáng)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(dòng)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(yàn)得到結(jié)論如下對(duì)滲透性較強(qiáng)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(duì)滲透性較弱的地層（如較密實(shí)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(shè)計(jì)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(fù)雜。實(shí)際工程中，往往根據(jù)灌漿前的注水試驗(yàn)的數(shù)據(jù)和以往的施工經(jīng)驗(yàn)確定。對(duì)滲透性較強(qiáng)的砂土、軟粘土，穩(wěn)定灌漿壓力一般控制在0.41.2mpa，高時(shí)達(dá)2.0mpa，穩(wěn)壓時(shí)間不少于5min。對(duì)滲透性較弱的密實(shí)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(duì)深層灌漿，最大壓力不超過4.0mpa，穩(wěn)定時(shí)間不小于5min

14、。對(duì)較長(zhǎng)的嵌巖樁，可采用高壓樁底壓漿，壓力控制在4.06.0mpa，當(dāng)灌漿量不能滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，壓力可提高至8mpa，穩(wěn)定時(shí)間為58min。5.2.10灌漿壓力采用由小到大逐級(jí)增加的原則，對(duì)于上層樁側(cè)壓漿，壓力取較小值，壓漿節(jié)奏較慢，對(duì)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(tuán)快的大小不需過大，樁底壓漿應(yīng)根據(jù)樁端的持力層的巖土性狀、沉渣等因素，預(yù)先設(shè)計(jì)所需要注入量。壓漿過程采用“雙控”的方法進(jìn)行控制，壓漿終止條件，當(dāng)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(dá)到設(shè)計(jì)要求；2、壓漿總量已經(jīng)達(dá)到設(shè)計(jì)值的70%，且注漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)注漿壓力的150%并維持5min以上；

15、3、壓漿總量已經(jīng)達(dá)到設(shè)計(jì)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(yīng)完整，并經(jīng)常對(duì)后壓漿的各項(xiàng)工藝參數(shù)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)異常情況時(shí)，應(yīng)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(shí)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(gè)整體。不但能降低裝的沉降量，同時(shí)也能進(jìn)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(dòng)力組織見表5.3。表5.3 勞動(dòng)力組織表序號(hào)工 種工作內(nèi)容人數(shù)1技術(shù)工技術(shù)指導(dǎo)、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(jī)械工灌注樁成孔、鋼筋籠吊裝3人5電焊工鋼筋籠對(duì)接2人6普工5人6.材料與設(shè)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(jī)械設(shè)備見表6.2。表6.2 主要施工機(jī)械設(shè)備表序號(hào)機(jī)械或設(shè)備名稱型號(hào)規(guī)格數(shù)量用于施工部位1反鏟挖掘機(jī)日立1.5方1場(chǎng)地平整2鏟車zl-301場(chǎng)地平整3旋挖鉆機(jī)sd1501工程樁4全站儀3002ln1測(cè)量放線5水準(zhǔn)儀dsz21測(cè)量放線6潛水泵qx152工程樁7電焊機(jī)bx-3005工程樁8切斷機(jī)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(jí)16mpa1后壓

17、漿12液漿攪拌機(jī)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(yán)格按照“建筑樁基技術(shù)規(guī)范（jgj 94-2008）”檢驗(yàn)7.3嚴(yán)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(xì)節(jié)。7.4嚴(yán)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(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)安全施工，施工前對(duì)施工人員進(jìn)行安全交底，施工中應(yīng)進(jìn)行定期7天一次的例行安全檢查。8.2對(duì)電器系統(tǒng)要有專人負(fù)責(zé)，所有電器配備漏電保護(hù)器。8.3壓漿作業(yè)過程中，應(yīng)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(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)必須佩戴安全帽，嚴(yán)禁酒后上崗作業(yè)。8.5壓漿泵壓力表應(yīng)定期檢定。8.6施工過程中，應(yīng)采取措施防止粉塵污染環(huán)境。8.7對(duì)設(shè)備進(jìn)行定期檢查、維修，嚴(yán)禁機(jī)械帶病作業(yè)，鉆機(jī)必須由專職機(jī)手嚴(yán)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(jī)構(gòu)，建立以項(xiàng)目經(jīng)理為組長(zhǎng)的環(huán)境保護(hù)領(lǐng)導(dǎo)小組，具體負(fù)責(zé)開展環(huán)保工作。各施工隊(duì)配環(huán)保監(jiān)察員，負(fù)責(zé)施工過程中的環(huán)保工作。9.2堅(jiān)持管生產(chǎn)必須管環(huán)保的原則，建立健全崗位責(zé)任制。結(jié)合施工組織設(shè)計(jì)，制定實(shí)施性的環(huán)境保護(hù)措施，從思想、宣傳、組織、制度、措施、經(jīng)濟(jì)等方面入手，形成嚴(yán)密的控制格局，確實(shí)保證環(huán)境保護(hù)工作落到實(shí)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(diǎn)，有效地解決了鉆孔灌注樁樁底沉渣與樁周泥皮對(duì)單樁承載力的負(fù)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(jiǎn)單、可靠性好、單莊承載力增幅大，值得大力推廣。后壓漿時(shí)漿液強(qiáng)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(kuò)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(jiǎn)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(shí)

20、，不影響其它工程樁施工，因此，樁數(shù)較少時(shí)，可加快工程進(jìn)度、節(jié)省基礎(chǔ)工程造價(jià)11.應(yīng)用實(shí)例鄭西客運(yùn)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(zhǎng)36m,持力層為中粗沙層，且樁端進(jìn)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(cè)全部達(dá)到了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，受到了建設(shè)單位、監(jiān)理單位、設(shè)計(jì)單位及質(zhì)檢站的一致好評(píng)，為工程創(chuàng)優(yōu)打下了堅(jiān)實(shí)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(xì)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