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【摘要】随着城市建设的不断发展,高层建筑日益增多,建筑物对地基基础处理的要求
越来越高,钻孔灌注桩桩基础在高层建筑中得到了广泛的应用。对于单桩而言,单桩承载力和
桩长、桩径成正比关系,但受到施工场地、施工工艺和工程造价等方面的影响,通过无限制
的加大桩径、增加桩长来满足高层建筑的需要是不经济的。钻孔灌注桩后压浆施工技术通过
改变桩端和桩侧土层的物理性能,在不扩大桩径、增加桩长的条件下大幅度提高承载力,满足
高层建筑的要求。文章论述了钻孔灌注桩后压浆技术在高层建筑中的应用。
【关键词】钻孔灌注桩后压浆技术高层建筑应用
中图分类号:TU97文献标识码:A
随着我国高层、超高层建筑和桥梁等工程的大量兴建,桩基础工程技术也得到了迅速发
展。其中,钻孔灌注桩后壓浆技术由于振动小、噪音低,提高承载力,降低工程造价,加快
工程进度,已在我国得到迅速推广和应用。
一、钻孔灌注桩后压浆技术的作用机制
所谓钻孔灌注桩后压浆技术就是在灌注桩身混凝土达到一定强度后通过桩身预埋压浆
管,把水泥浆液注入桩端、桩侧的泥土,通过改善桩周土的性质达到加固桩周土的作用,进
而提高桩的承载力。钻孔灌注桩后压浆技术在提高承载力方面有重要作用主要表现在以下几
个方面:
1、对于桩端虚土的稳固具有重要作用。钻孔之后掩埋和填充桩端沉渣与受泥浆浸泡而
松软的地下岩壳层,在水泥浆液的影响下压力提高,由于渗透作用就会在桩端形成一个强度
大、结构稳定、化学性能良好的梨形结石体。从而稳定了桩端的虚土起到了加固作用。
2、在桩端受力面的延展方面有重要作用。在水泥浆液的压密作用下,水泥浆液渗入地
层成类似“树根桩”,桩端土体受压产生压缩变形,从而增大了桩端受力面积。
二、工程概况
山西新利通MALL项目是运城市的重点工程,写字楼系26层钢筋混凝土剪力墙结构。在
基础初步设计中,设计单位、建筑单位共提出3种桩基方案:钻孔灌注桩、支盘桩、后压浆钻
孔灌注桩。通过多方论证,比较各类桩的工艺、单桩承载力、质量保证程度、工程造价,最终
设计参数为:桩径650mm,桩长30m,桩数548根。单桩极限承载力标准值为3800kN。
1、后压浆技术参数。(1)压浆管布置。压浆管沿钢筋笼外周围均匀布置3根,压浆管
底超出笼底20cm。压浆管采用内径25mm,壁厚3mm的无缝钢管,底部压浆器用橡胶包扎严
密,底口合闭焊死,其联接用1英寸钢管作接头,并密封焊牢。压浆管与钢筋笼箍筋绑焊连
接,并每隔2~4m用#10铁丝与主筋绑扎牢固,随钢筋笼一起安装。(2)浆液配方。主材料采用
#425普通硅酸盐水泥,浆液水灰比为1:1~0.5:1,出盘水泥浆液过滤后才能使用。(3)压浆时
间。混凝土桩身养护3d后,先用清水送通压浆管,并清洗孔底沉渣,桩身混凝土养护7d左右
进行后压浆。压浆过早,桩身混凝土强度不够,会破坏桩底完整性;压浆太迟,桩底压浆器被包
住,会造成压浆不通畅,或压浆开环压力过大,引起事故。(4)压浆压力。浆液在具有较大孔隙
的卵石层中,只有当注浆压力超过一定值时,方以渗透和劈裂两种形式存在,在卵石层中,可
按有效应力的库仑一莫尔破坏准则计算压浆压力。
2、成孔工艺。采用泵吸反循环全面钻进成孔工艺。开钻前,在桩位处埋设大于桩径
600mm的护筒,钻机对位偏差小于10mm。刚开钻时,采用正循环钻进,待钻进4~5m后,
采用反循环钻进。在钻孔过程中,应控制好泥浆参数和钻进参数。钻进成孔均采用切削具疏
齿状排列的三翼锥形钻头进行全面钻进。钻头直径为¢700mm、¢600mm两种。
3、吊放钢筋笼(预埋注浆管)。(1)在成孔后把两根注浆管连同钢筋笼下入孔内。(2)
注浆管检查。注浆管必须经过检查,无锈蚀,无裂痕,耐压性能好,尤其管内不得有锈蚀及其它
杂物,防止铁锈及杂物进入注浆阀,使注浆阀堵塞,造成注浆失败。(3)预埋注浆管:成孔检查
合格后,两根后注浆管随钢筋笼下入孔内,注浆管绑扎在钢筋笼上对称安装,安装注浆阀时注
意注浆阀高度为300mm左右,且向内弯曲15°,以进入孔底锥面内,然后填入级配合理的碎
石,高度以填埋注浆阀高度为宜,注浆管在下入孔内过程中,应向注浆管内注入清水,以检查
注浆管是否漏水,并可平衡管内外水注压力差,以防损坏注浆阀,下入孔内后在注浆管上部安
装丝堵,防止其它杂物进入。
4、密实桩端虚土。钻孔灌注桩施工采用泥浆护壁,施工工艺本身决定了钻渣无法全部被
清理出孔,在清孔过程中钻渣以悬浮方式掺杂在泥浆中;在清渣完成和首盘混凝土灌注时间
间隙内,部分钻渣会沉淀于孔底,形成一层虚土。而首盘混凝土从导管内落下,或多或少地在
桩底部位离析,离析的混凝土和孔底的虚土结合造成桩底混凝土不密实,降低了单桩承载力。
水泥浆液压入桩端后和桩端的沉渣虚土、不密实的混凝土相结合,增强该部分的密实程度,
提高了承载力。
5、混凝土灌注。混凝土采取水下灌注,混凝土标号为C30,在对孔深、泥浆等相关性
指标验收合格后开始灌注。灌注前,把0.2~0.53
m
碎石投入孔底。灌注时,要求导管离孔
底0.3~0.5m,初灌量应保证导管埋深1.2~1.5m。灌注混凝土应连续进行,并严禁把导管底
拔出混凝土面。
三、主要技术要求
1、压浆管下入。压浆管件下入应随钢筋笼的下置同时进行,压浆导管连接时,丝扣处应
缠生料带。每下完一节钢筋笼后,必须在压浆导管内注水检查其密封性。当压浆导管内注满
清水后,水面能够保持稳定且不下降,证明压浆导管密封可靠,否则应提起钢筋笼检查漏水原
因,待查明原因并处理后,再下入钢筋笼并注水检查其密封性,直至满足要求后方可下另一节
钢筋笼及注浆管。下笼时要徐徐下入孔内,严禁用力墩下,以免损坏压浆器及压浆管。压浆管
下入完毕,在管口必须拧上堵头,防止杂物进入注浆管造成管路堵寒。压浆管露出地表20cm,
不能太高以免在施工其它桩时碰断压浆管。
2、清水预压。为确保每条桩压浆畅通,要求桩身混凝土灌注完毕,养护3d后用清水预压
1遍,并压通。
3、压浆泵选择。压浆泵选用BW-150型或泵压值超过10MPa的其它型式的桩塞式泥浆
泵,水泥浆搅拌机可自制或选用自落式JZ-350型混凝土搅拌机。地表输送软管宜选用耐压
值超过10MPa的钢丝编织高压胶管。
4、后压浆施工。后压浆施工在桩身混凝土养护7d左右进行,开环采用清水,开泵前先
打开回浆阀,开始注水后慢慢关闭回浆阀观察压力表变化情况,并记录开环压力,当开环较困
难时,应采用间断送水法,即产生脉冲压力,以利于开环,如注浆压力高达10MPa仍未压通必
须检查原因,必要时清洗压浆管。开环后先压1:1稀浆再逐渐加浓至0.5:1结束,压浆过程
中应专人负责,时刻观察压力表变化情况,做好记录。
5、水泥投入搅拌经过筛,入浆池灰浆经过筛,吸水管水龙头应采用砂网包裹,以防水
泥浆结块堵管。
6、压浆时有专人操作注浆泵,随时处理憋泵和注浆工作情况。
7、在两根注浆管均为通畅的情况下,可进行双管交替注浆,以获得更佳的效果。
总之,钻孔灌注桩后压浆的整个施工过程属隐蔽工程项目,质量检查比较困难,因此需
要对桩基各个施工环节要充分重视并精心施工,掌握施工过程实际情况与施工记录,认真做
好成孔记录与灌注记录,分析记录中出现的机械故障及孔内异常情况、事故等,并进行推断,
及时消除隐患。只有这样,混凝土灌注桩的质量控制才能得到保证。
参考文献:
[1]刘金砺,祝经成灌注桩后压浆技术规程[M].
[2]沈保汉桩基础施工技术现状及发展方向[J]施工技术,2000.
[3]编委会桩基工程手册[M]北京:中国建筑工业出版社,2003.
[4]黄生根,等1桩底后压浆技术研究[J]地质科技情报,1999
越来越高,钻孔灌注桩桩基础在高层建筑中得到了广泛的应用。对于单桩而言,单桩承载力和
桩长、桩径成正比关系,但受到施工场地、施工工艺和工程造价等方面的影响,通过无限制
的加大桩径、增加桩长来满足高层建筑的需要是不经济的。钻孔灌注桩后压浆施工技术通过
改变桩端和桩侧土层的物理性能,在不扩大桩径、增加桩长的条件下大幅度提高承载力,满足
高层建筑的要求。文章论述了钻孔灌注桩后压浆技术在高层建筑中的应用。
【关键词】钻孔灌注桩后压浆技术高层建筑应用
中图分类号:TU97文献标识码:A
随着我国高层、超高层建筑和桥梁等工程的大量兴建,桩基础工程技术也得到了迅速发
展。其中,钻孔灌注桩后壓浆技术由于振动小、噪音低,提高承载力,降低工程造价,加快
工程进度,已在我国得到迅速推广和应用。
一、钻孔灌注桩后压浆技术的作用机制
所谓钻孔灌注桩后压浆技术就是在灌注桩身混凝土达到一定强度后通过桩身预埋压浆
管,把水泥浆液注入桩端、桩侧的泥土,通过改善桩周土的性质达到加固桩周土的作用,进
而提高桩的承载力。钻孔灌注桩后压浆技术在提高承载力方面有重要作用主要表现在以下几
个方面:
1、对于桩端虚土的稳固具有重要作用。钻孔之后掩埋和填充桩端沉渣与受泥浆浸泡而
松软的地下岩壳层,在水泥浆液的影响下压力提高,由于渗透作用就会在桩端形成一个强度
大、结构稳定、化学性能良好的梨形结石体。从而稳定了桩端的虚土起到了加固作用。
2、在桩端受力面的延展方面有重要作用。在水泥浆液的压密作用下,水泥浆液渗入地
层成类似“树根桩”,桩端土体受压产生压缩变形,从而增大了桩端受力面积。
二、工程概况
山西新利通MALL项目是运城市的重点工程,写字楼系26层钢筋混凝土剪力墙结构。在
基础初步设计中,设计单位、建筑单位共提出3种桩基方案:钻孔灌注桩、支盘桩、后压浆钻
孔灌注桩。通过多方论证,比较各类桩的工艺、单桩承载力、质量保证程度、工程造价,最终
设计参数为:桩径650mm,桩长30m,桩数548根。单桩极限承载力标准值为3800kN。
1、后压浆技术参数。(1)压浆管布置。压浆管沿钢筋笼外周围均匀布置3根,压浆管
底超出笼底20cm。压浆管采用内径25mm,壁厚3mm的无缝钢管,底部压浆器用橡胶包扎严
密,底口合闭焊死,其联接用1英寸钢管作接头,并密封焊牢。压浆管与钢筋笼箍筋绑焊连
接,并每隔2~4m用#10铁丝与主筋绑扎牢固,随钢筋笼一起安装。(2)浆液配方。主材料采用
#425普通硅酸盐水泥,浆液水灰比为1:1~0.5:1,出盘水泥浆液过滤后才能使用。(3)压浆时
间。混凝土桩身养护3d后,先用清水送通压浆管,并清洗孔底沉渣,桩身混凝土养护7d左右
进行后压浆。压浆过早,桩身混凝土强度不够,会破坏桩底完整性;压浆太迟,桩底压浆器被包
住,会造成压浆不通畅,或压浆开环压力过大,引起事故。(4)压浆压力。浆液在具有较大孔隙
的卵石层中,只有当注浆压力超过一定值时,方以渗透和劈裂两种形式存在,在卵石层中,可
按有效应力的库仑一莫尔破坏准则计算压浆压力。
2、成孔工艺。采用泵吸反循环全面钻进成孔工艺。开钻前,在桩位处埋设大于桩径
600mm的护筒,钻机对位偏差小于10mm。刚开钻时,采用正循环钻进,待钻进4~5m后,
采用反循环钻进。在钻孔过程中,应控制好泥浆参数和钻进参数。钻进成孔均采用切削具疏
齿状排列的三翼锥形钻头进行全面钻进。钻头直径为¢700mm、¢600mm两种。
3、吊放钢筋笼(预埋注浆管)。(1)在成孔后把两根注浆管连同钢筋笼下入孔内。(2)
注浆管检查。注浆管必须经过检查,无锈蚀,无裂痕,耐压性能好,尤其管内不得有锈蚀及其它
杂物,防止铁锈及杂物进入注浆阀,使注浆阀堵塞,造成注浆失败。(3)预埋注浆管:成孔检查
合格后,两根后注浆管随钢筋笼下入孔内,注浆管绑扎在钢筋笼上对称安装,安装注浆阀时注
意注浆阀高度为300mm左右,且向内弯曲15°,以进入孔底锥面内,然后填入级配合理的碎
石,高度以填埋注浆阀高度为宜,注浆管在下入孔内过程中,应向注浆管内注入清水,以检查
注浆管是否漏水,并可平衡管内外水注压力差,以防损坏注浆阀,下入孔内后在注浆管上部安
装丝堵,防止其它杂物进入。
4、密实桩端虚土。钻孔灌注桩施工采用泥浆护壁,施工工艺本身决定了钻渣无法全部被
清理出孔,在清孔过程中钻渣以悬浮方式掺杂在泥浆中;在清渣完成和首盘混凝土灌注时间
间隙内,部分钻渣会沉淀于孔底,形成一层虚土。而首盘混凝土从导管内落下,或多或少地在
桩底部位离析,离析的混凝土和孔底的虚土结合造成桩底混凝土不密实,降低了单桩承载力。
水泥浆液压入桩端后和桩端的沉渣虚土、不密实的混凝土相结合,增强该部分的密实程度,
提高了承载力。
5、混凝土灌注。混凝土采取水下灌注,混凝土标号为C30,在对孔深、泥浆等相关性
指标验收合格后开始灌注。灌注前,把0.2~0.53
m
碎石投入孔底。灌注时,要求导管离孔
底0.3~0.5m,初灌量应保证导管埋深1.2~1.5m。灌注混凝土应连续进行,并严禁把导管底
拔出混凝土面。
三、主要技术要求
1、压浆管下入。压浆管件下入应随钢筋笼的下置同时进行,压浆导管连接时,丝扣处应
缠生料带。每下完一节钢筋笼后,必须在压浆导管内注水检查其密封性。当压浆导管内注满
清水后,水面能够保持稳定且不下降,证明压浆导管密封可靠,否则应提起钢筋笼检查漏水原
因,待查明原因并处理后,再下入钢筋笼并注水检查其密封性,直至满足要求后方可下另一节
钢筋笼及注浆管。下笼时要徐徐下入孔内,严禁用力墩下,以免损坏压浆器及压浆管。压浆管
下入完毕,在管口必须拧上堵头,防止杂物进入注浆管造成管路堵寒。压浆管露出地表20cm,
不能太高以免在施工其它桩时碰断压浆管。
2、清水预压。为确保每条桩压浆畅通,要求桩身混凝土灌注完毕,养护3d后用清水预压
1遍,并压通。
3、压浆泵选择。压浆泵选用BW-150型或泵压值超过10MPa的其它型式的桩塞式泥浆
泵,水泥浆搅拌机可自制或选用自落式JZ-350型混凝土搅拌机。地表输送软管宜选用耐压
值超过10MPa的钢丝编织高压胶管。
4、后压浆施工。后压浆施工在桩身混凝土养护7d左右进行,开环采用清水,开泵前先
打开回浆阀,开始注水后慢慢关闭回浆阀观察压力表变化情况,并记录开环压力,当开环较困
难时,应采用间断送水法,即产生脉冲压力,以利于开环,如注浆压力高达10MPa仍未压通必
须检查原因,必要时清洗压浆管。开环后先压1:1稀浆再逐渐加浓至0.5:1结束,压浆过程
中应专人负责,时刻观察压力表变化情况,做好记录。
5、水泥投入搅拌经过筛,入浆池灰浆经过筛,吸水管水龙头应采用砂网包裹,以防水
泥浆结块堵管。
6、压浆时有专人操作注浆泵,随时处理憋泵和注浆工作情况。
7、在两根注浆管均为通畅的情况下,可进行双管交替注浆,以获得更佳的效果。
总之,钻孔灌注桩后压浆的整个施工过程属隐蔽工程项目,质量检查比较困难,因此需
要对桩基各个施工环节要充分重视并精心施工,掌握施工过程实际情况与施工记录,认真做
好成孔记录与灌注记录,分析记录中出现的机械故障及孔内异常情况、事故等,并进行推断,
及时消除隐患。只有这样,混凝土灌注桩的质量控制才能得到保证。
参考文献:
[1]刘金砺,祝经成灌注桩后压浆技术规程[M].
[2]沈保汉桩基础施工技术现状及发展方向[J]施工技术,2000.
[3]编委会桩基工程手册[M]北京:中国建筑工业出版社,2003.
[4]黄生根,等1桩底后压浆技术研究[J]地质科技情报,1999