鉆孔灌注樁樁端后注漿應(yīng)用

鉆孔灌注樁樁端后注漿應(yīng)用

一、緒論1.1鉆孔灌注樁施工存在的問題1、樁側(cè)泥皮及應(yīng)力松弛問題——影響樁側(cè)阻力的發(fā)揮。2、樁底沉渣和持力層擾動(dòng)問題——影響樁端阻力的發(fā)揮。3、樁身砼質(zhì)量問題——施工過程中施工和監(jiān)理規(guī)范管理，認(rèn)真負(fù)責(zé)可以降低到最低限度并能滿足規(guī)范要求。但是砼在澆筑成樁時(shí)由于砼的收縮會(huì)產(chǎn)生與樁側(cè)土間的收縮縫問題。4、同一場(chǎng)地鉆孔灌注樁豎向承載力離散性問題——會(huì)產(chǎn)生群樁基礎(chǔ)的沉降問題。以上問題的存在使鉆孔灌注樁的后注漿技術(shù)得到應(yīng)用和發(fā)展。1.2灌注樁樁端（側(cè)）后注漿的定義和作用1.2.1灌注樁樁端（側(cè)）后注漿的定義灌注樁后注漿是指鉆孔灌注樁在成樁后，由預(yù)埋的注漿通道用高壓注漿泵將一定壓力的水泥漿壓入樁端土層和樁側(cè)土層，通過漿液對(duì)樁端沉渣和樁端持力層及樁周泥皮起到滲透、填充、壓密、劈裂、固結(jié)等作用來增強(qiáng)樁側(cè)土和樁端土的強(qiáng)度，從而達(dá)到提高樁基極限承載力，減少群樁沉降量的一項(xiàng)技術(shù)措施。1.2.2灌注樁樁端（側(cè)）后注漿的作用（1）灌注樁后注漿對(duì)樁端持力層進(jìn)行加固，提高單位面積抗壓端承力值qp值。（2）灌注樁后壓漿固化了樁端沉渣，提高了端阻的發(fā)揮系數(shù)ηp。（3）灌注樁后注漿固化了樁側(cè)泥皮，提高了單位側(cè)阻力qs。（4）灌注樁后注漿對(duì)樁側(cè)土進(jìn)行了滲透、壓密、加固、提高了側(cè)阻的發(fā)揮系數(shù)ηs。（5）群樁樁端注漿后漿液擴(kuò)散連通固化，相當(dāng)于人為在樁端造了一塊堅(jiān)硬的持力層，從而減少了群樁的沉降量及不均勻沉降，保證了主裙樓一體地下室相連建筑的沉降均勻性。（6）樁端后注漿提供了對(duì)總沉降量及差異沉降要求很小及很嚴(yán)格（如高速鐵路要求總沉降量控制在10mm左右）的建筑物基礎(chǔ)的樁基施工新技術(shù)，因?yàn)榈[石層或基巖在樁端后注漿后其沉降量主要為樁身沉降量。（7）樁端樁側(cè)后注漿由于對(duì)端部和樁側(cè)都進(jìn)行了固化，從而提高了樁基礎(chǔ)抗各種動(dòng)荷載（高速列車荷載、汽車震動(dòng)荷載、機(jī)器循環(huán)荷載）作用的能力。（8）樁側(cè)后注漿對(duì)樁側(cè)泥皮及樁側(cè)土進(jìn)行了滲透、壓密、加固，從而提高樁基的豎向抗拔力，有利于地下室等基礎(chǔ)豎向抗拔承載力的發(fā)揮。（9）樁側(cè)樁端后注漿由于對(duì)樁端和樁側(cè)都進(jìn)行了固化，從而提高了單樁和群樁抗水平荷載的能力。（10）樁端樁側(cè)后注漿還可以對(duì)工程樁的事故處理和原有樁的加固處理起到很好的作用。1.3灌注樁后注漿技術(shù)的分類灌注樁后注漿技術(shù)可以按注漿部位、注漿壓力擴(kuò)散方式和注漿目標(biāo)土層等進(jìn)行分類：灌注樁后注漿灌注樁后注漿按注漿部位分類樁端后注漿樁側(cè)后注漿樁端樁側(cè)聯(lián)合注漿按注漿壓力擴(kuò)散方式分類滲透注漿壓密注漿劈裂注漿按注漿目標(biāo)土層分類粘土中注漿砂土中注漿卵礫石中注漿基巖中注漿1.4樁端（側(cè)）后注漿的工程應(yīng)用1、樁端（側(cè)）后注漿鉆孔灌注樁在高層建筑中的應(yīng)用2、樁端樁側(cè)后注漿應(yīng)用于橋梁工程。3、樁端（側(cè)）后注漿鉆孔灌注樁在高速鐵路工程中的應(yīng)用。4、樁側(cè)樁端后注漿應(yīng)用于大型地下基礎(chǔ)的抗拔樁。5、樁端（側(cè)）后注漿應(yīng)用于基礎(chǔ)托換。6、樁端（側(cè)）后注漿應(yīng)用于既有樁基礎(chǔ)的補(bǔ)強(qiáng)。7、樁端（側(cè)）后注漿用于既有建筑物的糾偏。二、樁端后注漿設(shè)計(jì)及施工2.1樁端后注漿設(shè)計(jì)樁端注漿設(shè)計(jì)的主要依據(jù)上部結(jié)構(gòu)的荷載特點(diǎn)，場(chǎng)地地質(zhì)條件，樁型及樁的使用要求。上部結(jié)構(gòu)荷載及變形要求場(chǎng)地工程地質(zhì)條件場(chǎng)地環(huán)境條件和施工條件周邊已建建筑物的樁基礎(chǔ)類型確定灌注樁類型確定單樁承載力、樁長(zhǎng)、樁徑和持力層確定樁端或樁側(cè)注漿方案設(shè)計(jì)試樁2.2.1注漿設(shè)計(jì)工程調(diào)查在進(jìn)行注漿設(shè)計(jì)之前，要進(jìn)行工程地質(zhì)和巖土工程性質(zhì)調(diào)查。工程調(diào)查主要解決以下三個(gè)問題：第一、底層是否具有可注性；第二、地層注漿時(shí)，需要何種漿液材料，采用多大壓力，注多少漿液，一般通過試注確定。第三、預(yù)計(jì)進(jìn)行注漿后地基土強(qiáng)度增加的效果。1、巖土工程勘察報(bào)告的閱讀通過巖土工程勘察報(bào)告的閱讀及周邊環(huán)境的調(diào)查，主要了解以下一些內(nèi)容：

(1)擬建場(chǎng)地地層的分層、持力層起伏變化情況及各層的土工參數(shù)。（2）注漿區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造、漿液可能流失的通道和空穴。（3）各層地下水的特性，包括上層潛水層、下層承壓水層情況及地下水的物理化學(xué)性質(zhì)。（4）調(diào)查樁端、樁側(cè)地層的滲透性及注漿的可行性。（5）調(diào)查注漿漿液對(duì)環(huán)境的影響。2、周邊已有注漿工程的類比樁端后注漿經(jīng)驗(yàn)性較強(qiáng)，不同地區(qū)、不同土質(zhì)、不同的注漿壓力、不同注漿量等許多因素都會(huì)影響注漿的效果。因此在相同的地域，周邊已有建筑注漿工程的經(jīng)驗(yàn)就顯得較為重要。在進(jìn)行樁端后注漿設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮周邊注漿工程得出的結(jié)論，參考其地層及注漿參數(shù)的選用，從而使設(shè)計(jì)方案得到優(yōu)化。3、設(shè)計(jì)試樁在巖土工程勘察報(bào)告的閱讀、周邊環(huán)境的調(diào)查及對(duì)周邊已有資料的收集分析后，就要針對(duì)工程上部結(jié)構(gòu)荷載特點(diǎn)及承載力變形的要求，進(jìn)行試樁的設(shè)計(jì)，并最終通過對(duì)試樁的靜載試驗(yàn)確定注漿樁的施工工藝參數(shù)及最終承載力。2.2.2注漿方案的設(shè)計(jì)注漿方案的設(shè)計(jì)主要是根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告的閱讀及周邊環(huán)境的調(diào)查情況，結(jié)合周邊已有建筑注漿工程的類比，針對(duì)工程上部荷載特點(diǎn)及承載力變形的要求，最終確定經(jīng)濟(jì)合理、施工方便、節(jié)約工期的一套設(shè)計(jì)優(yōu)化方案。注漿樁承載力設(shè)計(jì)注漿管埋設(shè)設(shè)計(jì)注漿量設(shè)計(jì)注漿壓力設(shè)計(jì)漿液濃度設(shè)計(jì)注漿順序設(shè)計(jì)終止注漿條件設(shè)計(jì)2.2.3樁端注漿樁的豎向抗壓承載力設(shè)計(jì)樁端后注漿灌注樁的單樁極限承載力，應(yīng)通過靜載試驗(yàn)確定。經(jīng)過樁端后注漿，不但端阻力有了較大的提高，樁側(cè)摩阻力也有了較大的提高。單樁豎向抗壓極限承載力在砂礫層中一般可提高40%，中砂層中可提高30%，粉砂層中可提高25%，粘土層和淤泥質(zhì)土層中可提高10%～15%，基巖中提高15%來設(shè)計(jì)，主要與樁底土層性狀、樁底注漿的注漿量及注漿工藝有關(guān)。2.2.4注漿泵的要求注漿泵要求選擇排漿量大（大于5m3/h），最大壓力高（能達(dá)到10MPa以上），注漿性能穩(wěn)定，使用方便。2.2.5注漿頭設(shè)計(jì)注漿頭設(shè)計(jì)有很多方法，最早使用的是自行車內(nèi)胎包扎法、氣囊法等，目前廣泛使用的是打孔包扎法、單向閥法、U型管法。打孔包扎法由于簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)且適用于不同的樁徑、不同樁長(zhǎng)的樁，所以使用最廣；U型管法主要適用于公路橋梁的超大直徑樁。2.2.6注漿量與注漿壓力的設(shè)計(jì)1、注漿量的設(shè)計(jì)樁底注漿設(shè)計(jì)中注漿量是主控因素，注漿壓力是輔控因素。在樁底注漿設(shè)計(jì)時(shí)主要依據(jù)樁端持力層的厚度、擴(kuò)散性、滲透性、樁承載力的提高要求、樁徑大小、樁端沉渣的控制程度。注漿水泥量的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)表（單位：水泥量kg）樁直徑（mm）滲透性好的礫石層持力層厚滲透性好的礫石層持力層薄滲透性差的礫石層持力層厚滲透性差的礫石層持力層薄樁持力層為基巖樁持力層為粘土8002000～30001000～15001000～1500800～1000約400約60010003000～40001500～25001500～25001000～2000約600約80012004000～50002500～35002500～35002000～3000約800約10001500>5000>3500>3500>3000約1000約12002.2.7漿液濃度與注漿順序設(shè)計(jì)1、漿液濃度設(shè)計(jì)不同濃度的漿體其行為特性有所不同：稀漿（水灰比約為0.7：1）便于輸送，滲透能力強(qiáng)，用于加固預(yù)定范圍的周邊地帶；中等濃度的漿液（水灰比約為0.5：1），主要加固預(yù)定范圍核心部分，在這里中等濃度漿體充填，壓實(shí)和擠密作用；而濃漿（水灰比約為0.4：1）的灌注則對(duì)已經(jīng)注入的漿體起脫水作用。水泥漿液應(yīng)過篩，以除去水泥結(jié)塊。在樁底可灌性的不同階段，調(diào)配不同濃度的注漿漿液，并采用相應(yīng)的注漿壓力，才能做到將有限漿量送達(dá)并駐留在樁底有效空間范圍內(nèi)。漿液濃度的一般控制原則為：依據(jù)壓水試驗(yàn)情況選擇初注濃度，通常先用希漿，隨后漸濃，最后注濃漿。《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94－2008）中對(duì)水泥漿液的水灰比做了如下規(guī)定：漿液的水灰比應(yīng)根據(jù)土的飽和度、滲透性確定。對(duì)于飽和土，水灰比宜為0.45～0.65；對(duì)于非飽和土，水灰比宜為0.7～0.9（松散碎石土、砂礫宜為0.5～0.6）；低水灰比漿液宜摻入減水劑。2、注漿順序設(shè)計(jì)從群樁樁位平面上講，從中心某根單樁開始由內(nèi)向外注，優(yōu)點(diǎn)是各樁注漿量能滿足設(shè)計(jì)要求，但擴(kuò)散半徑大，注漿壓力低，整個(gè)群樁范圍周邊漿液擴(kuò)散范圍很大，不利于群樁周邊邊界的圍合；從群樁四周先注，群樁周邊邊界可以閉合，但注到中心樁注漿壓力很大，注漿量有可能達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。所以，具體工程注漿順序要針上部結(jié)構(gòu)的整體性、地質(zhì)條件和設(shè)計(jì)要求及施工工藝整體確定?？傊_保達(dá)到設(shè)計(jì)要求的注漿量是關(guān)鍵。3、注漿節(jié)奏為了使有限的漿液盡可能充填并滯留在樁底有效空間范圍內(nèi)，在注漿過程中還應(yīng)該掌握注漿節(jié)奏，實(shí)行間歇注漿。間歇時(shí)間的長(zhǎng)短需依據(jù)壓水試驗(yàn)的結(jié)果確定，并在注漿過程中依據(jù)注漿壓力的變化，判斷樁底可灌性現(xiàn)狀并加以調(diào)節(jié)。間歇注漿的節(jié)奏需掌握的恰當(dāng)好處，既要使注漿效果明顯，又要防止因間歇停注時(shí)間過長(zhǎng)堵塞通道而使注漿半途而廢。對(duì)于短樁，樁底注漿時(shí)往往會(huì)出現(xiàn)漿液沿樁周上冒現(xiàn)象，此時(shí)應(yīng)在注入產(chǎn)生一定冒漿后，暫時(shí)停留一定時(shí)間，待樁周漿液凝固后，再施行注漿，這樣可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求的注漿量。2.2.8終止注漿條件1、終止注漿條件設(shè)計(jì)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94－2008）中規(guī)定，當(dāng)滿足下列條件之一時(shí)，可終止注漿：（1）終止注漿條件主要以單樁注入水泥量達(dá)到設(shè)計(jì)要求為主控因素。（2）如果一根樁中單管注漿量能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，則第二根管可以不注。（3）如果第一根管達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，則打開第二根管注漿，但當(dāng)?shù)诙茏{量仍達(dá)不到設(shè)計(jì)要求時(shí)，那么實(shí)行間歇注漿以達(dá)到設(shè)計(jì)注漿量為止；如果實(shí)行多次間歇注漿仍不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求的設(shè)計(jì)注漿量，那么當(dāng)注漿壓力連續(xù)達(dá)到8MPa且穩(wěn)定3min以上，該樁終止注漿。同時(shí)對(duì)相鄰樁加大注漿量。（4）如果樁頂冒漿，那么先停注漿一段時(shí)間，以便讓樁側(cè)水泥漿凝固后再注漿。同時(shí)采用多次間歇注漿以達(dá)到設(shè)計(jì)注漿量。2、注漿后的樁保養(yǎng)齡期所謂注漿后的保養(yǎng)齡期，即樁底注漿后可以做抗壓靜載試驗(yàn)的齡期，通常要求注漿后保養(yǎng)至少25d以上，以便樁底漿液凝固，取得真實(shí)的注漿樁基承載力。3、樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案本工程基礎(chǔ)設(shè)計(jì)采用鉆孔灌注樁，有效樁長(zhǎng)約26m，樁徑800mm樁身砼強(qiáng)度C35，持力層為⑦層中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖，入巖深度為3m，根據(jù)場(chǎng)地土層條件和工程承載力要求對(duì)樁基實(shí)施樁底注漿，設(shè)計(jì)要求單樁豎向承載力特征值為4800KN。4、樁端注漿設(shè)計(jì)方案

本工程工程樁采用樁端后注漿。在制作鋼筋籠的同時(shí)制作壓漿管,壓漿管直徑不小于25mm，且壁厚不小于3mm。壓漿管應(yīng)采用絲扣連接并纏緊膠帶，不宜采用焊接。壓漿管上部露出自然地面300mm，下部伸出鋼筋籠底部以下200mm，壓漿管最上面一個(gè)接頭距自然地面不應(yīng)小于5m。壓漿水泥應(yīng)選用標(biāo)號(hào)32.5及以上的普通硅酸鹽水泥。注漿流量不大于75L/min；水泥漿水灰比為0.5,樁端注漿終止注漿壓力為2.5MPa，壓漿量(水泥重量)的?800樁不小于2噸且不低于破壞性試樁的各項(xiàng)參數(shù)。注漿宜于成樁2天后開始。后注漿作業(yè)開始前應(yīng)進(jìn)行注漿試驗(yàn)，優(yōu)化并最終確定注漿參數(shù)。當(dāng)滿足下列條件之一時(shí)可停止注漿：1).注漿總量和注漿壓力均達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)可終止注漿。2）注漿總量達(dá)到設(shè)計(jì)值的75%，且注漿壓力超過設(shè)計(jì)值。經(jīng)試驗(yàn)實(shí)際注漿水灰比為0.6、注漿壓力為5MPa，注漿量為1.6～1.8t。5、試驗(yàn)結(jié)果《1》檢測(cè)要求（1）施工完畢后，根據(jù)施工情況，抽取5根工程樁進(jìn)行單樁抗壓承載力的驗(yàn)收檢驗(yàn)，抽取3根工程樁進(jìn)行單樁抗拔承載力的驗(yàn)收檢驗(yàn)。檢測(cè)樁在進(jìn)行靜載試驗(yàn)之前，應(yīng)采用低應(yīng)變法檢測(cè)其樁身質(zhì)量，當(dāng)樁身質(zhì)量完好時(shí)，再作靜載荷試驗(yàn)。（2）低應(yīng)變動(dòng)測(cè)樁數(shù)為100%。（3）所有的檢測(cè)（包括靜載荷試驗(yàn)、低應(yīng)變）均應(yīng)在樁身強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后方能進(jìn)行。（4）隨機(jī)抽取10%的工程樁，采用鉆芯及聲波透射法(聲波透射法51根，鉆芯法3根)，來檢測(cè)工程樁的樁