后壓漿技術(shù)在灌注樁基礎(chǔ)工程中的應(yīng)用

后壓漿技術(shù)在灌注樁基礎(chǔ)工程中的應(yīng)用——淮北至蚌埠輸電線路淮河大跨越雙回路工程為例內(nèi)容摘要隨著我國建筑技術(shù)的不斷發(fā)展，灌注樁基礎(chǔ)已經(jīng)日益成為軟土地基上工業(yè)建筑、高層樓宇、橋梁碼頭等工程常用的一種基礎(chǔ)形式。為了提高樁的承載力，工程可采用長樁，但造價隨之增加。為降低樁基工程造價并提高樁的承載力，近年來出現(xiàn)了后壓漿灌注樁這一新技術(shù)。為了改善灌注樁持力層受力狀況，在地質(zhì)條件為碎石、卵石層的土層中進行灌注樁施工后，再將水泥漿液在壓力作用下由預(yù)埋鋼管向碎石、卵石層的孔隙里四周擴散，通過壓密、滲透、劈裂、充填等作用，改善了樁端、樁周土體的物理力學(xué)性質(zhì)，這對提高灌注樁樁基的承載力和控制沉降量有明顯效果，同時在減少工程投資方面也有較好效果。關(guān)鍵詞：后壓漿技術(shù)灌注樁基礎(chǔ)應(yīng)用目錄一、引言········································································1二、實踐案例分析································································1（一）工程概況··································································1三、灌注樁后壓漿技術(shù)主要工作機理···············································2四、灌注樁后壓漿施工工藝的優(yōu)點·················································3五、灌注樁后壓漿施工工藝的流程·················································3六、灌注樁后壓漿參數(shù)的選定·····················································3七、施工要點···································································4八、常見問題及處理·····························································5九、主要技術(shù)管理措施···························································6十、經(jīng)濟、社會效益分析·························································6參考文獻······································································7后壓漿技術(shù)在灌注樁基礎(chǔ)工程中的應(yīng)用——淮北至蚌埠輸電線路淮河大跨越雙回路工程為例引言本課題在深入分析滲透、劈裂和壓密三個注漿理論模型的基礎(chǔ)上，研究后壓漿施工地層的壓漿綜合模型，探討后壓漿施工的理想地層；從分析鉆孔灌注樁樁后壓漿技術(shù)提高鉆孔灌注樁承載能力的作用機理入手，把后壓漿理論模型、補強機理和設(shè)計經(jīng)驗結(jié)合起來，探討后壓漿主要參數(shù)的設(shè)計規(guī)范；綜合分析后壓漿施工中各種因素對施工質(zhì)量尤其是承載力的影響，探討建立后壓漿的施工規(guī)范，以減少今后類似工程施工的盲目性和風(fēng)險性，提高后壓漿施工水平。這對提高鉆孔灌注樁后壓漿技術(shù)的應(yīng)用水平具有重要意義。相關(guān)結(jié)論如下：1.后壓漿施工中漿液與巖土的相互作用實際上是滲透、劈裂和壓密三種理論模型聯(lián)合作用的結(jié)果。但在后壓漿工藝參數(shù)設(shè)計中，往往以壓密、滲透和劈裂三種理論模型中的一種為主。2.后壓漿工藝的施工地層，可在設(shè)計樁長的范圍內(nèi)尋找滲透系數(shù)較大，且有較高的承載能力的地層作為后壓漿施工地層，選擇樁底或樁側(cè)壓漿，并根據(jù)該地層的注漿模型計算后壓漿工藝參數(shù)。后壓漿工藝較理想的地層主要是碎石類土、砂類土和碎塊狀的強風(fēng)化基巖。3.后壓漿工藝參數(shù)的設(shè)計依據(jù)（1）漿液擴散半徑r值可以按對應(yīng)的注漿模型中的相關(guān)公式進行估算。當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件較復(fù)雜或計算參數(shù)不易選擇時，可通過現(xiàn)場注漿試驗來確定。（2）最大注漿壓力值宜通過現(xiàn)場注漿試驗來確定?，F(xiàn)場注漿壓力依庫侖—摩爾破壞準(zhǔn)則計算。一般壓漿管入口壓力控制在1-3MPa，壓漿穩(wěn)壓時間控制在3-5min。（3）當(dāng)所要求的樁端承載力確定之后，以樁端持力層的單位面積承載力計算出所要求的注漿體的直徑，結(jié)合漿液擴散半徑，參考地層孔隙率等參數(shù)，得出設(shè)計壓漿量(單根樁)計算公式:Q=K·[V+0.785D<'2>hψk]。（4）砂性土類水灰比取0.6左右，粘性土類水灰比取0.8-0.9為宜。對于有地下水活動的卵石層水灰比不但要低，而且還要加適量添加劑。4.后壓漿施工工藝問題（1）注漿時間應(yīng)以成樁后十天左右最佳；（2）采取在灌注混凝土前從導(dǎo)管內(nèi)向孔內(nèi)投入一定量的碎石的辦法，以解決開始注漿時漿液流量極小的問題。二、實踐案例分析（一）工程概況500KV淮北至蚌埠輸電線路淮河大跨越雙回路工程采用耐—直—直—耐形式架設(shè)，共有六基桿塔（2基跨越塔和4基錨塔），六基塔全部為灌注樁承臺基礎(chǔ)，灌注樁直徑均為φ800，樁長在22米-36之間，地質(zhì)條件為粉質(zhì)土、沙土和巖石，為了提高樁基承載力，減少沉降量，設(shè)計對灌注樁采用后壓漿施工工藝。灌注樁后壓漿施工工藝早期主要應(yīng)用在地質(zhì)條件為碎石、卵石層中（碎石含量應(yīng)在50%以上，充填土與碎石無膠結(jié)或者為輕微膠結(jié)，碎石的石質(zhì)要堅硬，碎石分布均勻）。在灌注樁施工中將鋼管沿樁鋼筋籠外壁埋設(shè)，樁混凝土強度滿足要求后，將水泥漿液通過鋼管由壓力作用壓入樁端的碎石層孔隙中，使得原本松散的沉渣、碎石、土粒和裂隙膠結(jié)成一個高強度的結(jié)合體。水泥漿液在壓力作用下由樁端在碎石層的孔隙里向四周擴散，對于單樁區(qū)域，向四周擴散相當(dāng)于增加了端部的直徑，向下擴散相當(dāng)于增加了樁長；群樁區(qū)域所有的漿液連成一片，使得碎石層成為一個整體，從而明顯提高地基的承載力?，F(xiàn)在則發(fā)展到通過劈裂、擠密樁底沉渣層，同時漿液沿樁側(cè)向上泛漿，固結(jié)樁側(cè)泥皮。能大幅提高樁側(cè)摩阻力和樁端承載力，相應(yīng)減少樁基的沉降，另外漿液壓入樁端后與樁端的沉渣、離析的“虛尖”、“干碴石”相結(jié)合，增強該部分的密實程度，提高承載力，減少工程投資。灌注樁后壓漿技術(shù)主要工作機理1.提高樁側(cè)摩阻。漿液的固結(jié)作用消除了樁周泥皮的影響，另一方面和樁周土體發(fā)生作用，加固了周圍土體，增強樁側(cè)摩阻，增大了樁的平面幾何尺寸。2.提高樁端阻。漿液與樁底沉渣的固結(jié)作用，形成較堅硬的水泥土，消除了沉渣對樁端承載力的影響，同時適當(dāng)增大樁的縱向尺寸。3.對持力層的加固作用。樁底注漿后在持力層形成了擴大頭，大大增加了支承面積，提高樁的端承。高壓注入的漿液在樁周土中滲透至一定程度后，剩余漿液沿樁周孔壁上返，從而彌補、填充成樁中留下的缺陷，以提高樁身質(zhì)量。后壓漿液可改善和根除循環(huán)介質(zhì)形成的樁與樁周土間的泥皮和孔底沉渣，密實樁周土體，恢復(fù)被擾動和軟化的松散土體強度和內(nèi)聚力，這是后壓漿技術(shù)提高鉆孔灌注樁效能最主要的機理。因后壓漿可使?jié){液顆粒填充至土顆粒間孔隙中，從而改變樁間土的孔隙度和飽和度，增強土的物理性能。且漿液的滲入可使土顆粒間的膠結(jié)力明顯增強，加強了土體的粒狀骨架，使土體具備更堅實的結(jié)構(gòu)，并且樁端可形成一定的擴大頭，可改善樁的工作狀態(tài)，提高鉆孔灌注樁的承載力，降低沉降量。后壓漿技術(shù)除可提高樁基承載能力、降低工程沉降外，在普通鉆孔灌注樁試樁結(jié)果達不到要求時，后壓漿可作為一項行之有效的補救措施。如預(yù)埋壓漿管于樁內(nèi)，當(dāng)灌注樁試成孔或試樁結(jié)果不理想時，可再壓漿以提高樁的承載力。又如當(dāng)已完工的灌注樁試樁結(jié)果不能滿足設(shè)計要求時，可于成樁側(cè)打入壓漿管進行壓漿，以提高承載力。四、后壓漿施工工藝的優(yōu)點1.后壓漿裝置構(gòu)造簡單、安裝方便、成本較低、可靠性高、適用于鉆、沖孔灌注樁。后壓漿裝置中的鋼導(dǎo)管可與超聲檢測結(jié)合，能及時反饋樁基質(zhì)量情況，做到信息施工。壓漿后鋼導(dǎo)管可取代等強度截面鋼筋，實行注漿量和注漿壓力雙向控制，施工質(zhì)量易于保證。2.可縮短樁長或減少樁數(shù)量，降低施工難度，加快工程進度，壓漿可于成樁后2～7天內(nèi)實施，不與成樁作業(yè)交叉，不破壞混凝土保護層。3.在優(yōu)化工藝參數(shù)的條件下，可使單樁承載力提高40～120％（粗粒土優(yōu)于細粒土，樁底、樁側(cè)重復(fù)式壓漿優(yōu)于樁底單壓漿），簡化上部結(jié)構(gòu)設(shè)計。4.經(jīng)后壓漿的樁基，其承載變形大為改善，沉降量減少30％左右。五、灌注樁后壓漿施工工藝的流程灌注樁成孔→鋼筋籠制作→注漿設(shè)備安裝、制作注漿管和專用閥門→灌注樁清孔→壓漿管綁扎→下鋼筋籠→二次清孔→灌注混凝土→樁體混凝土終凝后沖孔注漿→達注漿壓力和注漿量后結(jié)束六、灌注樁后壓漿參數(shù)的選定壓漿參數(shù)主要包括壓漿水灰比、壓漿量以及閉盤壓力，由于各個工程地質(zhì)條件的差異，所應(yīng)采用的壓漿參數(shù)也不同。在樁基施工前，應(yīng)參照以往工程的實踐經(jīng)驗，先設(shè)定參數(shù)，然后根據(jù)設(shè)定的參數(shù)進行試樁，試樁完成后達到設(shè)計的強度，進行樁的靜載試驗，最終確定試驗參數(shù)。試樁符合要求后確定工程樁的壓漿參數(shù)，最后進行工程樁施工。1.水灰比：水灰比應(yīng)根據(jù)土的飽和度、滲透性確定。水灰比一般不宜過大和過小，過大會造成壓漿困難，過小會使水泥漿在壓力作用下形成離析，一般選用0.6左右。2.壓漿量：壓漿量是指單樁壓漿的水泥用量，它與碎石層的碎石含量以及樁間距有關(guān)，取決于碎石層的孔隙率，在碎石層碎石含量為50%～70%，樁間距為4～5m的條件下，壓漿量多的可達200噸，它是控制后壓漿施工是否完成的主要參數(shù)。3.閉盤壓力：閉盤壓力是指結(jié)束壓漿的控制壓力，這應(yīng)該根據(jù)事先設(shè)定的壓漿量來控制，但同時也要控制壓漿的壓力值。在達不到預(yù)先設(shè)定的壓漿量，但達到一定的壓力時就要停止壓漿，壓漿的壓力過大，一方面會造成水泥漿的離析，堵塞管道，另一方面，壓力過大可能擾動碎石層，也有可能使得樁體上浮。一般閉盤的最大壓力應(yīng)該控制在0.3Mpa左右（這要與地質(zhì)條件，設(shè)計樁徑、樁深等因素有關(guān)）。七、施工要點施工要點主要包含以下幾項內(nèi)容：壓漿管的制作，壓漿管的布置，壓漿樁位的選擇和壓漿施工順序。1.壓漿管的制作：在制作鋼筋籠的同時制作壓漿管。壓漿管采用直徑為25-48mm的黑鐵管或鋼管制作，接頭采用絲扣連接或焊接（焊接時一般用大一號的管徑套住兩接管各5cm，再把套管和壓漿管焊接），底端采用絲堵封嚴(yán)或焊接鋼筋封堵。壓漿管長度比鋼筋籠長度長55cm，在樁底部長出鋼筋籠5cm，上部高出樁頂混凝土面50cm，但不得露出地面以便于保護鋼管。壓漿管在最下部20cm制作成壓漿噴頭，在該部分采用鉆頭均勻鉆出4排（每排4個）、間距3cm、直徑3mm的壓漿孔作為壓漿噴頭；用圖釘將壓漿孔堵嚴(yán)，外面套上同直徑的自行車內(nèi)胎并在兩端用膠帶封嚴(yán)，這樣壓漿噴頭就形成了一個簡易的單向裝置：當(dāng)注漿時，壓漿管中壓力將車胎迸裂、圖釘彈出，水泥漿通過注漿孔的孔隙壓入碎石層中，而混凝土灌注時該裝置又保證混凝土漿不會將壓漿管堵塞。2.壓漿管的布置：將兩根壓漿管對稱綁在鋼筋籠外側(cè)，一般有兩種布置方式：一種方式是兩根壓漿管深度均進入樁底，另一種方式是一根深度進入樁底，另一根深度進入樁長2/3左右處（主要考慮樁底1/3長度處有部分土層比較堅密，水泥漿不易沿樁側(cè)向上泛）。成孔后清孔、提鉆、下鋼筋籠，在鋼筋籠吊裝安放過程中要注意對壓漿管的保護，鋼筋籠不得扭曲，以免造成壓漿管在絲扣連接處松動，噴頭部分應(yīng)加混凝土墊塊保護，不得摩擦孔壁以免車胎破裂造成壓漿孔的堵塞。每節(jié)壓漿管下放時應(yīng)做試水試驗，若出現(xiàn)壓漿管內(nèi)水位下降或管內(nèi)水柱根本灌不起來等情況，應(yīng)檢查連結(jié)處是否密封。根據(jù)檢查結(jié)果予以更換，并重新試水安裝。壓漿管對稱綁扎在鋼筋籠兩側(cè)主筋上，底部距鋼筋籠底100～200m。壓漿管底應(yīng)采用綁焊與鋼筋籠連接，每節(jié)壓漿管之間用絲扣接頭連接，絲扣處應(yīng)纏繞生膠帶或麻絲并牢固擰緊絲扣，用16#鐵絲與鋼筋籠綁扎固定，綁扎間距為2m。壓漿管隨同鋼筋籠應(yīng)徐徐放人，嚴(yán)禁強力下放及來回猛力轉(zhuǎn)動，防止壓漿管端部橡皮破損，以免泥漿灌人堵塞壓漿管。壓漿管上口應(yīng)用堵頭封住，以避免泥漿或其它雜物落人堵塞漿管。鋼筋籠放置完畢二次清孔完成后，在灌注砼前，再一次檢查壓漿管內(nèi)水面情況，如嚴(yán)重漏水可認為橡皮破壞或壓漿管斷裂，應(yīng)考慮沿樁孔壁重新下一根備用壓漿管。3.泥漿制備工藝。樁的承載能力大小，與孔底沉渣和成孔泥漿有直接的關(guān)系。控制沉渣和成孔泥漿，是提高深基礎(chǔ)鉆孔灌注樁承載力的關(guān)鍵。根據(jù)地層情況，要配制好適當(dāng)?shù)哪酀{密度，鉆進中嚴(yán)加控制水量，防止坍孔，擴大孔徑。本地地層自然造漿能力較強，亦采用原土造漿鉆進保護孔壁工藝，設(shè)專人管理泥漿，用泥漿計定期測試泥漿性能和攜砂能力，并做好記錄，將孔內(nèi)沉渣及時攜帶出孔。廢漿要及時排出；終孔后，要稀釋替換泥漿，比重降低到1.15-1.20以內(nèi)，粘度降到28s以內(nèi)。4.壓漿樁位的選擇：在碎石層中，水泥漿在工作壓力作用下影響面積較大。為防止壓漿時水泥漿液從臨近薄弱地點冒出，壓漿的樁應(yīng)在混凝土灌注完成14天后，并且該樁周圍至少8米范圍內(nèi)沒有鉆孔作業(yè)，此外，該范圍內(nèi)的樁基混凝土灌注完成均應(yīng)在3天以上。5.壓漿施工順序：壓漿施工順序壓漿時最好采用整個承臺群樁一次性壓漿，壓漿先施工周圈樁位再施工中間樁；壓漿時采用2根樁循環(huán)壓漿，即先壓第1根樁的A管，壓漿量約占總量的70%(111～114t水泥)，壓完后再壓另1根樁的A管，然后依次為第1根樁的B管和第2根樁的B管，這樣就能保證同一根樁2根管壓漿時間間隔30～60min以上，給水泥漿一個在土體中擴散的時間。壓漿時應(yīng)做好施工記錄，記錄的內(nèi)容應(yīng)包括施工時間、壓漿開始及結(jié)束時間、壓漿數(shù)量以及出現(xiàn)的異常情況和處理的措施等。6.壓察：壓漿所需設(shè)備是：壓漿機、水箱、過濾篩、水泥漿攪拌器等。壓漿初始時間在樁身砼灌注后7d開始壓漿，每根側(cè)壁管2根，每天壓1根管，分2d壓完。單根壓漿量0.45t，壓漿范圍為持力層及以上土層。壓漿前，首先做壓水試驗，沖破出漿口的防水膠布和橡皮包裹，是管路暢通。攪拌水泥漿應(yīng)嚴(yán)格按配比進行，每盤料攪拌時間不得少于3分鐘，超過初凝時間的水泥漿不得使用，嚴(yán)禁邊加水邊加水泥、邊放漿的做法。注漿壓力根據(jù)地質(zhì)條件確定，壓漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)按照壓漿壓力量和壓漿壓力雙控的原則執(zhí)行，按設(shè)計要求當(dāng)壓漿量達到9包水泥（450k8）或壓漿壓力超過2.5MPa時可結(jié)束壓漿工作。壓漿時應(yīng)詳細做好記錄，每根樁壓漿結(jié)束后應(yīng)立即請現(xiàn)場監(jiān)理人員簽字認可。7.開塞：注漿前，為了使整個灌漿路線暢通，應(yīng)先用壓力水開塞，開塞的時機為樁身混凝土初凝后、終凝前，用高壓水沖開出漿口的密封裝置及樁側(cè)混凝土。開塞應(yīng)采用逐步升壓法，當(dāng)壓力驟降，流量突增時，表明通道已開通，立即停機，防止大量水涌入地下。8.灌漿：開塞后應(yīng)立即進行灌漿，原則上開一管灌一管，不允許普遍開塞。灌漿應(yīng)連續(xù)進行，壓力采用由小到大逐級增加的原則。八、常見問題及處理1.噴頭打不開：油壓泵壓力達到10MPa以上仍然打不開壓漿噴頭，說明噴頭部位已經(jīng)損壞或堵塞，不要強行增加壓力，可在另一根管中補足壓漿數(shù)量，（也可先用清水加壓，這樣容易打開噴頭，等用水打開噴頭后再壓水泥漿）。2.出現(xiàn)冒漿：壓漿時常會發(fā)生水泥漿沿著樁側(cè)或在其他部位冒漿的現(xiàn)象，若水泥漿液是在其他樁或者地面上冒出，說明樁底已經(jīng)飽和，可以停止壓漿；若從本樁側(cè)壁冒漿，壓漿量也滿足或接近了設(shè)計要求，可以停止壓漿；若從本樁側(cè)壁冒漿且壓漿量較少，可將該壓漿管用清水或用壓力水沖洗干凈，等到第2天原來壓入的水泥漿液終凝固化、堵塞冒漿的毛細孔道時再重新壓漿。3.單樁壓漿量不足：壓漿時最好采用整個承臺群樁一次性壓漿，壓漿先施工周圈樁形成一個封閉圈，再施工中間，能保證中間樁位的壓漿質(zhì)量，若出現(xiàn)個別樁壓漿量達不到設(shè)計要求，可視情況加大臨近樁的壓漿量作為補充。4.壓漿作業(yè)必須連續(xù)進行，若因故中斷，應(yīng)按以下原則進行處理：

盡可能縮短中斷時間，盡快恢復(fù)壓漿作業(yè)；若中斷時間超過30分鐘時，應(yīng)立即沖洗設(shè)備和管路，以防漿液固化?；謴?fù)壓漿后，應(yīng)先用大水灰比漿液壓漿，當(dāng)管路暢通后，再恢復(fù)到正常的水灰比。

九、主要技術(shù)管理措施做到各崗位分工明確，職責(zé)分明，崗前質(zhì)量培訓(xùn)與實踐中提高相結(jié)合，使每個施工人員樹立明確的質(zhì)量意識，熟悉本工序的工藝方法和質(zhì)量要求，加強過程控制，隨時掌握鉆孔設(shè)計深度、實際深度、壓漿管配置長度、壓漿管下孔內(nèi)深度及壓力等相關(guān)數(shù)據(jù)，確保下管到位，壓漿管連接嚴(yán)密不漏漿。上道工序完成由現(xiàn)場監(jiān)理簽字認可后方可進行下道工序的施工。壓漿把握好材料質(zhì)量關(guān)，鋼管、水泥應(yīng)選用質(zhì)量可靠的廠家，并加強檢查。對輔材也認真選購，防止偽劣產(chǎn)品混入造成質(zhì)量事故。加強對壓漿管的保護，壓漿前防止施工設(shè)備及車輛碰斷或損壞壓漿管。定期維修壓漿設(shè)備，保證其正常運行，保證壓漿過程的連續(xù)性。十、經(jīng)濟、社會效益分析通過試樁靜載試壓檢測結(jié)果顯