后压浆混凝土灌注桩施工技术在易液化地质条件下的应用.doc

1、后压浆混凝土灌注桩施工技术在易液化地质条件下的应用摘要：本文以工程桩基全部采用混凝土灌注桩后压浆施工技术为例。对易液化地质条件下灌注桩施工技术把控和研究，在太原市长风商务区万国城 MOMA 进行了推广应用，通过该地质条件下的灌注桩施工经验的总结、分析实现了对灌注桩的设计的优化和施工关键技术研究，保证了桩基础施工质量；通过对后压浆装置的改进和施工要点的控制，大大提高了桩基础承载力，并降低了工程造价。取得了良好的经济效益和社会效益。 关键词：湿陷性地区，后压浆，灌注桩 中图分类号： TU473.1+4 文献标识码： A 太原万国城 Moma B 地块公寓及商业用房 5#、6#、7#楼楼及地下车库工

2、程，坐落于太原长风商务区地块，主楼为地上 33 层，地下一层，地下车库为地下一层，该工程坐落于汾河西岸，地下水位较高，地质条件属汾河河漫滩湿陷性地区，本工程桩基全部采用混凝土灌注桩后压浆施工技术。 针对场湿陷性地质条件下的灌注桩施工进行较为系统的总结、研究，结合太原万国城 Moma 项目具体工程实践，积累了大量的试验数据和施工经验，对于保证太原万国城项目桩基础设计参数的选定、保证结构安全性以及项目的顺利实施具有重要的指导意义。同时，通过对实际项目关键技术的研究和设计经验总结，对于今后类似工程设计、乃至相关操作规程的编制亦具有一定的借鉴和参考意义。 一、湿陷性场地下桩基础设计与研究 1、场地地质

3、水文勘察状况 本工程地质及水文地质概况如下： 拟建场地地形平坦，勘探期间各勘探钻孔绝对标高介于778.81m780.50m 之间。其绝对标高以建设单位提供的马路崖上点 A2 标高 780.773m 为高程测量原点，场地地貌单元属汾河西岸河漫滩。 根据勘察钻孔野外记录及室内土工试验结果，结合原位测试，同时参考区域地层资料，本次勘察深度范围内地基土沉积时代成因类型自上而下依次为：第四系全系统人工堆积物（Q42ml） ；第四系全系统晚期河流冲洪积层(Q42al+pl)；第四系全系统中、早期河流相冲洪积层(Q41al+pl)；第四系统冲洪积地层(Q3)，本次勘察未揭穿该层。 本次勘察期间为枯水期，实测

4、地下稳定水位位于自然地表下2.90m4.76m 之间，上部地下水类型为潜水，水流流向由西向东，主要受大气降水及侧向迳流补给；下部为微承压水，主要受侧向迳流补给。 2、灌注桩设计的优化与对比： 方案 1：直径:700mm，有效桩长 62m, 方案 2：直径：850mm,有效桩长 55m 方案 3：直径：700mm,有效桩长 37.8m，后压浆。 经过对实验数据的分析，本地区采用后压浆施工技术能大大提高单桩极限承载力，并降低成本，经设计院确认最终选定采用后压浆技术的方案 3。 二、湿陷性地质条件下灌注桩施工技术 1、桩机选择 灌注桩施工机械一般有三种：冲击钻机，旋挖钻机，螺旋钻机。 图 2-1 冲

5、击钻机 图 2-2 旋挖钻机 图 2-3 螺旋钻机 冲击桩机是采用重锤冲击成孔，冲击桩机成孔过程中可以挤实桩侧和桩端土，提高桩基承重力，清孔沉渣较少，能很好的保证工程质量。 旋挖钻机成孔速度快，一般需要膨润土护壁，沉渣较少，但是成本较高。 螺旋钻机是通过旋转切土成孔，产生沉渣很多，需要多次清孔，不易保证质量。 通过对比分析，本工程首选冲击钻进行施工，其次是旋挖钻机。 2、施工关键技术和质量控制 (1)施工流程 机械就位十字线定桩位埋设护筒钻孔清孔安放钢筋笼，桩端压力灌浆装置的绑扎固定安装导管、漏斗灌注砼拆除导管和漏斗，拨出护筒机械移位进入下根桩施工达到压力灌浆龄期后进行桩底后压浆。 (2)关键

6、施工技术和注意要点 1)机械就位用撑杆支撑稳定，保持机械平稳，避免成孔过程中发生偏移。 2)十字线定桩位埋设护筒：埋设护筒时孔位桩要挖掉，所以要在护筒外 5080CM 处打入土中四个小栓桩，小栓桩的两条直线的交点对正孔位桩，机械就位后按护筒直径加 20CM 以孔位桩为圆心就地画圆作为开挖护筒坑范围。坑挖好后用机械将护筒吊入坑内， 拉拴桩的两条线交点与护筒中心对正落地安稳，护筒外围 10CM 空隙用粘土分层夯实。此时，校正钻机主绳与十字同心，若不同心，需调整机械到同心为止。 3)钻孔：开机前护筒内填入适量粘土(膨润土)并加水，使开机就能造出泥浆护壁和护筒连成整体，否则，护筒下口处易出现塌方。刚开

7、钻应低冲程，慢进尺，使孔口形成圆滑，密实，直顺状态，这样既可控制孔口塌方，也可起导向作用，当钻头全部进入护筒后再正常钻进； 钻孔过程中，遇到软硬变化的地层，应低冲程，慢进尺，防止出现斜孔。钻进中，要勤打勤抽，使钻头经常冲击新的原始地层，这样既减小机械负荷，又可加快进尺，严禁“大松绳”和打空锤。钻孔时，如系粘土、亚砂土地层，应勤打勤松绳，不可大松绳、快进尺，防止出现斜孔；如系砂、砾石地层，应填些粘土，勤打勤抽渣，这样可加快进度，也能将钻渣抽净；如系流砂层，应将泥浆比重加大到 1.4 左右。钻孔接近终孔时，操作工人要特别注意应勤打勤测量，防止超打，影响桩端后压浆装置的安放； 钻孔和抽渣过程中，要勤

8、加压力水，使孔内水位经常保持在护筒口以下 0.3m 处,并视地质情况适时调整泥浆比重。一般地层钻孔时泥浆比重控制在 1.11.3 左右，易塌孔的地层或遇有流砂层时可加大到 1.31.5左右。 4）清孔：当钻孔达到设计深度后，停机往孔内填入适量粘土，使孔内悬浮颗粒沉淀后，再开机冲击数分钟，使沉渣与粘土混合后再抽渣，这样重复几次，清孔比较彻底。清孔后开灌前泥浆比重一般控制在1.151.2 之间。孔底沉渣应不大于设计要求的 100cmm。 图 2-4 泥浆比重检测仪 5）安放钢筋笼及压浆装置： 钢筋笼分节制作，孔口用钻机吊装焊接，单面焊接焊缝 10d，焊接速度要快，避免塌孔；钢筋笼运输、吊装入孔要采

9、取保护措施，防止扭曲变形。入孔时要扶稳、直顺、缓缓放入孔中，防止碰撞孔壁，放到设计标高后用 2 根 12 钢筋在孔口予以固定高程。严禁下放钢筋笼过程中强扭硬压造成压浆装置的损坏。 6）安装导管、漏斗：安装导管的基本要求是直顺，不漏气。导管直径 250mm,每节长度 1-3m，两节导管连接时，两法兰螺栓应对头拧紧，严禁一个螺栓拧紧后再拧别的螺栓，这样法兰会张嘴漏气，造成灌砼时导管内进水。导管底口距孔底距离一般在 0.3-0.5m 为宜，太低砼出导管口不畅， 过高则影响桩尖砼强度。 7）灌注水下砼： 首灌砼在导管上口和漏斗嘴之间要设置隔水栓（用砂球即可） ，隔水栓直径小于导管直径 1520mm。

10、灌注砼过程中，设专人测量、记录砼灌入量，孔内砼面升高值，导管埋深等数据，每次拆卸导管前核对砼灌入量与砼面升高值是否相符，若砼面升高值低于砼灌入量升高值，说明钻孔过程中该部位有塌孔现象，可继续灌注。若砼面升高值大于灌入量升高值，说明灌注过程中砼面以上有塌孔现象，这时必须对塌入砼面上的土方视情况处理： 塌入土方不多，仍能继续灌注时，可计算出塌方厚度，在拆卸导管时，除满足砼埋深导管 1 米外， 还须加上塌方厚度，继续灌注，直至将土方顶升到桩顶标高以上。 塌方较厚不能继续灌注时，可用细抽渣筒或空压机清除塌土后重新灌注，但时间必须抓紧，否则，砼初凝后将发生不翻浆，导管拔不出，导管堵塞及断桩事故。 拆除导

11、管时要慢慢提升，防止导管法兰挂住钢筋笼，发现挂笼后不可强提硬拔，应将导管放松，左右轻轻转动，然后再稳稳地提升，一般即可排除。导管埋深控制在 2-6m 为宜，每次拆卸导管不得大于 4m。 三、 后压浆施工要点控制 1、后压浆系统设置 桩底灌浆采用山西裕祥桩基础公司专利封闭式注浆胶囊，主要由胶囊，圆钢板，4 只螺帽，2 根 150mm 长连接管及 13cm 碎石组成；侧壁注浆环由耐高压塑料软管，6 分管三通，6 分钢管短接头组成。在下钢筋笼时进行组装，侧壁注浆环设置在桩底以上 12m 及 24m 处。注浆环塑料软管要做成花瓣形，花瓣凸出部位打 6mm 孔，并用双层止水胶带密封，出浆孔混凝土保护层厚

12、度不应大于 10mm。 图 3-1 桩底灌浆腔 图 3-2 侧壁注浆环 灌浆管配置：桩底灌浆管二根 20 钢管，桩侧灌浆管二根 20 管。每节长度由施工接长时方便而定，节与节之间的连接用螺纹管箍、生胶带连接，总长度由桩长确定，桩底注浆管长度大约为：桩长+空桩+1.0m的出露孔口长度=实际注浆管长。桩底和桩侧注浆管有做标记以便区分，更要做好成品保护，避免注浆管弯折堵塞。 2、压浆提高桩基承载力的原理 用泥浆护壁成孔灌注桩会桩底残留软弱沉渣，这沉渣极大地降低桩的承载能力，增大沉降，而桩底压浆可以处理掉这些沉渣，使其压密、脱水、变薄。固化桩侧土体，同时压浆时还可压密桩底周围土体，并形成扩大头，这都会

13、极大地提高桩端承载力。另外，桩侧压浆还可以提高桩的侧摩阻力。从已经应用的例子来看，承载力至少提高 80%，当地层条件适当时，会成倍提高承载力。 3、施工要点 (1)灌浆前，把止浆阀联结到灌浆管上，其中一止浆阀不用钢球，起排水气作用。如焊接，注意不使焊渣落入灌浆管中，最好螺纹连接。把两个连接件分别连接到止浆阀上，之所以用两个连接件是为了万一一只管不通，可用另一管来补救。两止浆阀的唯一区别是其中一只没有钢珠。(2)准备三个堵头和与高压胶管相同规格的接头。 (3)检查压浆泵，泵要完好，压力高，出浆量少的为佳。 (4)把高压胶管两端分别连接到泵及灌浆管上。 (5)泵送清水，清洗管路及灌浆腔，从一边注水

14、，另一端出水说明管路通畅，此时不需用大的压力，只用缓缓的小水流就行。侧壁注浆系统不进行此项工序。 (6)检查泵上的压力表处于完好状态，以便记录压力。 (7)安装百分表至桩上：需两只百分表，两个磁性表座，一个基准架。基准架属于临时用，用工地上的工字钢或槽钢即可。 (8)检查搅浆机，处于完好状态，搅浆筒内清扫干净。 (9)搅拌水泥浆：水灰比 0.50.6。 (10)搅拌好的浆液通过滤网，滤去杂物及没搅拌开的水泥团后，放入储浆筒内备用。 (11)开始注浆：（桩身砼养护 5 天后开始注浆） ，侧壁注浆为双管注浆，分别注入。先注入距桩底 1/3 处，后注入距桩底 2/3 处。桩侧注浆结束半小时后进行桩端

15、注浆。桩端注浆为双管。当另一管浆管冒浆时，停泵，封堵冒浆孔，并记录下百分表的初读数。然后继续开泵灌浆：灌浆过程中要认真记录灌浆时间，灌浆压力，灌浆量及桩的上抬量。注浆排量控制在每分钟 3275 升范围内。 (12)如浆液灌不进且压力升高很快，就有可能是发生堵管。堵管一般发生在高压胶管及泵内，处理后继续灌浆。如果判别不是堵管，可稳压 10 分钟后结束灌浆。有时也可采用连续反复开关泵的方法进行加压。 (13)由于高压灌浆，为了防止发生损坏机器及人身事故，不使用大于 4MPa 的压力。 4、注浆过程质量控制要点 （1）注浆量的控制：桩底压浆水泥量达到 2300Kg，桩侧注浆水泥量达到 7500Kg，

16、达到注浆水泥量时，不管压力高低，即停止注浆； （2）压力控制：桩底压浆压力不超过 4MPa，桩侧压浆压力不超过2mpa 达到以上压力，注浆量不满足设计要求时，要采用稳压间隔式注浆工艺，稳压时间不小于 10 分钟，仍达不到注浆量要求时可终止注浆； （3）桩体上抬量控制，桩体上抬量不得超过 3mm。 （4）注浆过程中如果出现从碎石桩跑浆现象，先停止 10 分钟再进行注浆； （5）如果出现压力无法打通且又没有备用管可用时，我们将在桩的中心，从桩顶至桩底进行钻孔，然后注浆来满足桩的后压浆施工要求。 5、桩基检测 桩基方案确定后，首先又在各楼座进行了三组试锚桩的施工，砼达到 28 天强度后对试桩进行了承

17、载力试验，加压均达到 11000KN 极限荷载，5#相应沉降量为 29.4mm，22.52mm，25.78mm，6#楼相应沉降量为29.40mm,10.55mm,36.42mm，7#相应沉降量为17.65mm，18.4mm，26.7mm，满足规范要求；合格后进行了工程桩的施工，工程桩及试锚桩基施工完成后均按照 30%对进行了桩身完整性检测，检测结果为全部合格，无、类桩。检测结果证明后压浆灌注桩施工技术在湿陷性地区得到了成功应用， 结束语： 后压浆灌注桩施工技术在太原汾河西岸湿陷性地区基础桩基中的试验应用证明，该技术可以适用于类似湿陷性的地层条件，可提高单桩承载力、增大桩身刚度和稳定性、减少桩的沉降量，提高钻孔灌注桩施工质量，同时可降低材料消耗，缩短施工工期，节约成本，提高经济效益。参考文献： 1建筑地基基础设计规范 （GB50007-2002） 2泥浆护壁钻孔灌注桩技术在软土地区的应用J.建筑科学 2001(1):4345. 3后压浆提高钻孔灌注桩承载力的初步研究J.探矿工程 2001(1):4244.