施工加固桩端地基的方法,钻孔灌注桩后压浆法

在有些地区地质在穿过粘土层后,是一层厚的碎石层,能不能将这一地层加固,达到以设计要求做基础的持力层呢?钻孔灌注桩后压浆法加固桩端地基的方法,就针对加固桩端地基起到了一定作用,大大缩短了桩长,取得了良好的效果。不同的工程地质条件有很大的差别,不可能有相同的压浆参数,所以,在具备条件的工程中推广后压浆施工工艺有着广阔的前景和重要的意义。此处举例说明钻孔灌注桩后压浆法。

一、地质条件

以灌注桩的持力层应为碎石层,碎石含量在50%以上,充填土与碎石无胶结或者为轻微胶结,碎石的石质要坚硬,碎石分布均匀,碎石层厚度要满足设计的要求为例。

二、灌注桩基承载力原理

在混凝土浇注达到一定时期(一般3-7天)后向管内压注一定水灰比的水泥浆以达到加固桩底及桩周土体,从而提高承载力的一种技术。桩端后压浆灌注桩与不压浆桩受力状态明显改善。钻孔灌注桩桩端后压浆时,浆液首先进入桩底沉渣中并与之相结合,顺着空隙,裂隙向周围劈裂,形成树根状网,随着压力增加,浆液向四周渗透,同时桩底形成梨形扩大头,浆液顺桩身上行,和桩周泥皮作用,这时桩身缺陷部位也得到了一定的补强,整个过程主要有以下几个作用:

1、胶结固化沉渣作用

在向桩底压注水泥浆时,浆液是由下而上渗透的,浆液与桩底沉渣相结合,形成了强度较高的结石。从而消除了桩底沉渣对单桩承载力的不利影响,提高了桩端承载力并减小了桩的沉降。

2、挤密加固桩周土体的作用

通过水泥浆液的劈裂渗透:

①桩底土体被挤压密实,土体强度得以增强,桩端承载力提高。

②随着压浆力逐渐提高,水泥浆液的扩散距离和可灌性逐渐增大,可在桩周围受影响范围内形成2-20mm厚的水泥结石套,桩侧泥皮被固化,摩擦系数提高,侧压力增大,从而侧阻力得到提高。

3、预应力作用

压浆桩在桩端压力作用下,对桩由下而上施加一个预应力,能使桩身微微上抬,当桩承受竖向荷载时,此反向预应力承担部分荷载,从而提高单桩承载力。

三、压浆参数的设定

压浆参数包括压浆水灰比、压浆量和闭盘压力,由于地质条件的不同,不同工程应采用不同的参数。在工程桩施工前,应该按照以往工程的实践情况,先设定参数,然后按照设定的参数,进行试桩的施工,试桩完成后达到设计的强度,进行桩的静载试验,最后确定试验参数。

(1)水灰比。水灰比一般不宜过大和过小,过大会造成压浆困难,过小会使水泥浆在压力作用下形成离析,一般采用0.5-0.7。

(2)压浆量。压浆量是指单桩压浆的水泥用量,它与碎石层的砰石含量和桩间距有关,取决于碎石层的孔隙率,在碎石层碎石含量为50~70%,桩间距为4~5m的条件下,压浆量一股为1.5-2.Ot,它是控制后压浆施工是否完成的主要参数。

(3)闭盘压力。闭盘压力是指结束压浆的控制压力,一般来说什么时候结束一根灌注桩的压浆,应该按照事先设定的压浆量来控制,但同时也要控制压浆的压力值。在达不到预先设定的压浆量,但达到一定的压力时就要停止压浆,压浆的压力过大:①会造成水泥浆的离析,堵塞管道;②压力过大可能扰动碎石层,也

有可能使得桩体上浮。论文发表。一般闭盘的最大压力应该控制在0.8MPa。论文发表。按照预先设定的参数,进行试验桩的施工,再按照试桩的静载试验结果,最后确定工程桩的压浆参数,就可以进行工程桩的施工了。

四、后压浆施工工艺

1、施工工艺流程

灌注桩成孔-钢筋笼制作-压浆管制作-灌注桩清孔-压浆管绑扎-下钢筋笼-灌注桩混凝士后压浆施工。

2、施工要点

(1)压浆管的制作:在制作钢筋笼的同时制作压浆管。压浆管采用直径为25mm的黑铁管制作,接头采用丝扣连接,两端采用丝堵封严。压浆管长度比钢筋笼长度多出55cm,在桩底部长出钢筋笼5cm,上部高出桩顶混凝土面5Ocm但不得露出地面以便于保护。压浆管在最下部20cm制作成压浆喷头(俗称花管),在该部分采用钻头均匀钻出4排(每排4个)、间距3cm、直径3mm的压浆孔作为压浆喷头;用图钉将压浆孔堵严,外面套上同直径的自行车内胎并在两端用胶带封严,这样压浆喷头就形成了一个简易的单向装置:当注浆时压浆管中压力将车胎进裂、图钉弹出,水泥浆通过注浆孔和图钉的孔隙压入碎石层中,而混凝土灌注时该装置又保证混凝土浆不会将压浆管堵塞。

(2)压浆桩位的选择

按照以往工程实践,在碎石层中,水泥浆在工作压力作用下影响面积较大。为防止压浆时水泥浆液从临近薄弱地点冒出,压浆的桩应在混凝土灌注完成3~7天后,并且该桩周围至少8m范围内没有钻机钻孔作业,该范围内的桩混凝土灌注完成也应在3天以上。

(3)压浆管的布置

将2根压浆管对称绑在钢筋笼外侧。成孔后清孔、提钻、下钢筋笼,在钢筋笼吊装安放过程中要注意对压浆管的保护,钢筋笼不得扭曲,以免造成压浆管在丝扣连接处松动,喷头部分应加混凝土垫块保护,不得摩擦孔壁以免车胎破裂造成压浆孔的堵塞。按照规范要求灌注混凝土。论文发表。

(4)压浆施工顺序

压浆时最好采用整个承台群桩一次性压浆,压浆先施工周圈桩位再施工中间桩:压浆时采用2根桩循环压浆,即先压第l根桩的A管,压浆量约占总量的70%(1.1-1.4t水泥),压完后再压另1根桩的A管,然后依次为第1根桩的B管和第2根桩的B管,这样就能保证同一根桩2根管压浆时间间隔30~60分钟以上,给水泥浆一个在碎石层中扩散的时间。压浆时应做好施工记录,记录的内容应包括施工时间、压浆开始及结束时间、压浆数量和出现的异常情况和处理的措施等。

五、压浆施工中出现的问题和对策

(1)单桩压浆量不足。压浆时最好采用整个承台群桩一次性压浆,压浆先施工周圈桩形成一个封闭圈,再施工中间能保证中间桩位的压浆质量,若出现个别桩压浆量达不到设计要求,可视情况加大临近桩的压浆量作为补充。

(2).喷头打不开。压力达到1OMPa以上仍然打不开压浆喷头,说明喷头部位已经损坏,不要强行增加压力,可在另一根管中补足压浆数量。

(3)出现冒浆。压浆时常会发生水泥浆沿着桩侧或在其他部位冒浆的现象,若水泥浆液是在其他桩或者地面上冒出,说明桩底已经饱和,可以停止压浆;若从本桩侧壁冒浆,压浆量也满足或接近了设计要求,可以停止压浆;若从本桩侧壁冒浆且压浆量较少,可将该压浆管用清水或用压力水冲洗干净,等到第2天原来压入的水泥浆液终凝固化、堵塞冒浆的毛细孔道时再重新压浆。

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