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        在灌注樁樁端壓力注漿工程實踐中的幾點認(rèn)識

        2010-08-15 00:52:53
        科技傳播 2010年7期
        關(guān)鍵詞:力層壓漿單樁

        李 軍

        中材建設(shè)有限公司,北京 100176

        0 引言

        樁端壓力注漿工藝是在灌注樁成樁后,通過預(yù)埋在樁身的注漿管,利用高壓設(shè)備,將水泥漿等能固化的漿液,經(jīng)樁端的預(yù)留壓力注漿裝置均勻的注入樁端地層,達(dá)到提高樁的承載力以及減少樁基的沉降量的目的。視漿液特性、地層特性和注漿參數(shù)等影響因素的不同,高壓漿液對樁端土層、中風(fēng)化與強風(fēng)化基巖、樁端虛土及樁側(cè)土層起到滲透、填充、置換、劈裂、壓密及固結(jié)等多種形式的組合作用,從而改善樁附近土層的物理力學(xué)性能以及樁土之間的作用效能。本文結(jié)合自身工程實踐,主要就樁端壓力注漿工藝的機理以及在灌注樁工程中的應(yīng)用做一論述,對樁端壓力注漿施工工藝的施工控制要點做一總結(jié)。

        1 樁端壓力注漿提高樁承載力的機理

        1)在細(xì)粒土(粘性土、粉土、粉砂、細(xì)砂)的樁端持力層中注漿時,如果漿液壓力超過土體劈裂壓力,則土體產(chǎn)生水力劈裂,單一介質(zhì)土體被網(wǎng)狀漿液固結(jié)體分割加筋成復(fù)合土體,它能有效地傳遞和分擔(dān)荷載,從而提高樁端阻力。

        2)在粗粒土(孔隙較大的中砂、粗砂、卵石、礫石)的樁端持力層中注漿時,漿液主要通過滲透、擠密、填充及固結(jié)作用,大幅度的提高持力層擾動面及持力層的強度和變形特性,并形成擴大頭,增大樁端受力面積,提高樁端阻力值。

        3)樁端虛土與注入的漿液發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng),形成一個穩(wěn)固的結(jié)石體,提高樁端阻力值。

        4)在中風(fēng)化基巖等非滲透性的樁端持力層中注漿時,壓力漿液只能滲透填充到沉渣空隙中,使樁底虛渣形成固結(jié)體,提高樁底擾動層的變形性能,控制樁端沉降量。

        5)對于泥漿護壁灌注樁,注入樁端的漿液,在壓力作用下在樁端以上一定高度范圍內(nèi)沿著樁土間泥皮上滲,加固泥皮,提高樁側(cè)摩阻力;對于干作業(yè)灌注樁,壓力漿液在樁端以上一定高度范圍內(nèi),沿樁周土層上滲,提高樁側(cè)摩阻力。

        2 樁端壓力注漿的現(xiàn)場工程實踐及其效果分析

        2.1 樁端壓力注漿現(xiàn)場工程技術(shù)實踐

        在中材建設(shè)有限公司承建的四川都江堰拉法基水泥廠樁基工程中,采用人工挖孔樁樁底后壓漿技術(shù)。既有直徑超過1.8m的大直徑樁,又有直徑小于1.0m的小直徑樁,設(shè)計樁型為端承樁。樁底持力層為中密粉質(zhì)粘土卵石層。測樁結(jié)果顯示,單樁極限承載力提高比例在25%~40%之間。

        在中材建設(shè)有限公司承建的另一個項目,蘇州金貓水泥廠樁基工程中,采用泥漿護壁鉆孔灌注樁樁底后壓漿技術(shù)。設(shè)計樁型為端承摩擦樁,樁底持力層為粉砂層,樁側(cè)摩阻力起主導(dǎo)作用。測樁結(jié)果顯示,單樁極限承載力提高比例在15%~28%之間。

        對樁端壓力注漿提高單樁承載力的比例,有很多種說法。根據(jù)作者接觸的現(xiàn)場工程技術(shù)實踐,從非試驗性和實際施工效果的角度考慮,影響樁端壓力注漿效果的好壞有以下一些因素:

        1)注漿工藝及參數(shù)選擇

        具體施工時,要根據(jù)現(xiàn)場工程地質(zhì)條件及單樁承載力要求合理選擇注漿工藝和注漿工藝參數(shù)??刂坪米{壓力、注漿量及注漿速度是樁端壓力注漿施工優(yōu)劣或成敗的關(guān)鍵。

        選擇注漿工藝時,主要應(yīng)考慮以下因素

        (1)樁端持力層工程地質(zhì)特性

        當(dāng)樁端持力層為粗粒土?xí)r,選擇開式注漿或閉式注漿均可,但閉式注漿工藝復(fù)雜、成本較高、施工控制難度較高。因此,當(dāng)樁端持力層為粗粒土而設(shè)計又無特殊要求時,現(xiàn)場施工一般均選擇開式注漿工藝。

        當(dāng)樁端持力層為細(xì)粒土?xí)r,因開式注漿工藝對細(xì)粒土的注漿效果較差,因此,從理論上說,選擇閉式注漿工藝為宜。但由于閉式注漿現(xiàn)場施工效果控制難度較大,在現(xiàn)場工程實踐中的實際施工效果也不是很理想,因為達(dá)不到很好的技術(shù)經(jīng)濟效果,所以實際施工時也很少采用。

        (2)技術(shù)經(jīng)濟效果

        現(xiàn)場工程技術(shù)實踐與工程技術(shù)科研試驗最大的區(qū)別就在于技術(shù)經(jīng)濟效果的不同。

        選擇注漿參數(shù)時,重點應(yīng)考慮以下問題:

        ①對于閉式注漿,需控制好注漿壓力、及樁頂上抬量,其中注漿壓力為主要控制指標(biāo);

        ②對于開式注漿,需控制好注漿量、注漿壓力及注漿速度;

        當(dāng)樁端為松散的卵、礫石層時,主要控制指標(biāo)為注漿量,注漿壓力不能過大,僅做為參考指標(biāo);

        當(dāng)樁端為中密以上的卵、礫石層時,注漿壓力應(yīng)適當(dāng)加大;

        當(dāng)樁端為中密以上的砂石層及粘性土層時,注漿壓力為主控指標(biāo),注漿量為重要指標(biāo)。

        ③為最大限度提高注漿的有效性、控制返漿量,注漿泵流量宜小不宜大,注漿速度宜慢不宜快。要遵循“先快速高壓,后慢速恒壓”的基本原則;

        ④無特殊情況發(fā)生,一般應(yīng)以穩(wěn)定壓力作為終止壓力,穩(wěn)壓時間的控制是使樁端壓力注漿達(dá)到設(shè)計要求的基本保證。做好現(xiàn)場試壓工作是正確選取壓漿參數(shù)的一個有效途徑。

        2)壓漿管路埋設(shè)

        在現(xiàn)場施工時,這是一個看似簡單而又經(jīng)常出問題的一個環(huán)節(jié),但處理不好會導(dǎo)致壓漿無法進行。

        (1)壓漿效果分析

        通過上述2個項目的工程實踐,可以看出:

        ①采用樁端壓力注漿時,端承樁的單樁承載力提高幅度要比摩擦樁的提高幅度大;

        ②小直徑樁的單樁承載力提高幅度要比大直徑樁的提高幅度大。

        這說明在制定壓漿方案時,要根據(jù)具體樁型的不同,因地制宜的制定相應(yīng)的的壓漿方案非常重要,要把壓漿的側(cè)重點放在提供主要承載力的部位,才能達(dá)到最好的技術(shù)經(jīng)濟效果。

        3 樁端壓力注漿施工要點

        1)預(yù)埋注漿管的連接部位應(yīng)嚴(yán)格密封,以防沖洗液、水泥漿等侵入管內(nèi);

        2)對于泥漿護壁灌注樁,每下完一節(jié)鋼筋籠后,必須在注漿管內(nèi)注水檢查其密封性;注漿管入孔后,需立即向管內(nèi)注滿清水并在上口立即擰上堵頭,然后將其上端固定,以防在灌注砼時發(fā)生上浮;

        3)注漿前要仔細(xì)檢查注漿施工機具,此后應(yīng)先試壓清水,等注漿管道通暢后再壓注水泥漿液;

        4)在注漿過程中,若發(fā)生不正?,F(xiàn)象(如注漿泵壓力表數(shù)值越來越高、地面冒漿及地下竄漿等),應(yīng)暫停注漿,查明原因后再繼續(xù)注漿;

        5)注漿完畢后必須立即將注漿管擰上堵頭,以防回漿,降低注漿效果。

        4 樁端壓力注漿優(yōu)缺點

        4.1 優(yōu)點

        1)大幅度提高樁的承載力,技術(shù)經(jīng)濟效果顯著。在現(xiàn)場施工條件下,平均可提高單樁承載力20%~40%;

        2)采用樁端壓力注漿工藝,可改變樁端虛土(包括孔底擾動土、孔底沉淀土、孔口回落土等)組成結(jié)構(gòu)及變形特性;

        3)適應(yīng)性廣,施工方法靈活,注漿設(shè)備簡單,便于推廣。

        4.2 缺點

        1)需認(rèn)真施工,嚴(yán)格現(xiàn)場施工過程控制,不然會造成壓漿失敗;

        2)壓力注漿必須在樁身砼強度達(dá)到7天強度后方可進行,增加了施工周期。但如果樁數(shù)較多,則可采取合理的流水作業(yè)以縮短施工周期。

        5 結(jié)論

        樁端壓力注漿是一種有效的提高灌注樁單樁承載力的方法,再加上充分利用樁端擴大頭效應(yīng),可以降低工程造價30%以上,只要現(xiàn)場工程地質(zhì)條件適合,設(shè)計者和施工者都應(yīng)充分利用這一施工工藝。

        [1]張忠苗,等著.灌注樁后注漿技術(shù)及工程應(yīng)用[M].中國建筑工業(yè)出版社.

        [2]鄧敬森,等著.原位化學(xué)灌漿加固概論[M].中國水利水電出版社.

        [3]史佩棟主編.樁基工程手冊.人民交通出版社.

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