樁底灌漿論文解讀

1、樁底注漿在含粘性土卵 （ 碎） 石層為持力層灌注樁中的應(yīng)用 張興 赟(寧波市北侖區(qū)建筑工務(wù)局 浙江 寧波 315800) 摘 要 通過(guò)某商務(wù)樓的工程實(shí)例，介紹樁底注漿技術(shù)的工作機(jī)理，介紹施工工藝和施工控制要點(diǎn)，探討 樁底注漿技術(shù)在以含粘性土卵(碎)石層為持力層的鉆孔灌注樁中應(yīng)用的效果和意義。 關(guān)鍵詞 樁底注漿 工作機(jī)理 施工工藝 效果分析Pile at the end of grouting in the clay containing egg (broken)stone bearing stratum for the application of the pileZHANG Xing Yun

2、(Beilun district of Ningbo City Building， WNoirnkgsbo 3158，00China，E-mai：l zhangxingyun28163.)com Abstract： Pile grouting technique introduced at the end of the working mechanism, through a commercial building project examples on the construction technology and construction control of the main point

3、s discussed at the end of grouting piles in cohesive soil containing eggs (broken) for the rock drill bearing stratum the effect of the application pile and significance.Key words ：Grouting pile Working Mechanism Construction Technology Effectiveness Analysis編號(hào)土層名稱平均厚 度/m狀態(tài)含水 量 %重度 (kg · m3)孔隙比

4、 e0壓縮模量E/Mpa樁周土側(cè)阻 力標(biāo)準(zhǔn) /kPa樁底底阻力 標(biāo)準(zhǔn) /kPa1粉質(zhì)粘土1.5軟塑2-1.淤泥質(zhì)粘土6.8流塑46.517.41.3122.46162-2.淤泥質(zhì)粘土8.8流塑50.117.21.3892.31153-1.粉質(zhì)粘土4.1可塑25.320.10.7127.12514003-2.含粘性土卵石3.8中密6018004粉質(zhì)粘土5.3軟- 可塑28.219.60.7835.56293505a含粘性土礫石2.2中密16.520.50.506325005含粘性土卵 （ 碎） 石26.2中密 - 密實(shí)16.120.30.5315.677020002 樁底注漿的工作機(jī)理 鉆孔灌注

5、樁樁底注漿技術(shù)是指在鉆孔灌注樁成樁后， 通 過(guò)預(yù)留在樁身的注漿管， 將水泥漿通過(guò)壓力均勻地注入樁底 土層，對(duì)樁底沉渣及樁底附近的樁周土層進(jìn)行一系列作用， 改善持力層受力狀態(tài)和荷載的傳遞性能。 通過(guò)樁底球形體擴(kuò)張作用、樁周增加摩擦作用、樁底清渣固結(jié)作用和樁底產(chǎn)生 群樁加強(qiáng)作用大幅提高樁的承載能力，減少基礎(chǔ)的沉降量。 2.1 樁底球形體擴(kuò)張作用鉆孔灌注樁一般用錐形鉆頭，所以樁底呈圓錐狀，將樁 底簡(jiǎn)化為半球體。注漿孔在樁底形成擴(kuò)散點(diǎn)，在壓力作用下表1 工程地質(zhì)物理力學(xué)特性表0 引 言作為 2005年建筑業(yè) 10項(xiàng)新技術(shù)之一的灌注樁樁底注漿 技術(shù)開(kāi)始逐漸在基礎(chǔ)工程中顯現(xiàn)優(yōu)勢(shì)，特別是以卵（碎）石 層為持

6、力層的灌注樁，對(duì)提高其承載力、減小其沉降量、減 少成本和縮短工期有著明顯的效果。 本文通過(guò)工程實(shí)例對(duì)工 作機(jī)理進(jìn)行闡述，對(duì)在含粘性土的卵（碎）石層作為持力層 的灌注樁樁底注漿的施工工藝和控制要點(diǎn)進(jìn)行介紹， 對(duì)工程 效果進(jìn)行對(duì)比和總結(jié)。1工程概況1.1 建筑情況 某商務(wù)中心是寧波北侖核心商務(wù)區(qū)的第一個(gè)高層建筑， 占地面積 13360 M2，總建筑面積 7.8 萬(wàn)M2。其主樓高 99.8M （31 層），建筑面積 4.8 萬(wàn)M2，設(shè)置單層地下室，主體結(jié)構(gòu)采用框 架- 剪力墻結(jié)構(gòu)，單樁承載力特征值要求不小于 4500KN。1.2 地質(zhì)情況該工程位于寧波斷陷向斜盆地中部， 屬于華南加里東褶 皺系浙東南

7、褶皺帶，地貌類型屬于濱海淤積平原，地形平坦 開(kāi)闊，場(chǎng)地內(nèi)地層由上而下分 8層（見(jiàn)表 1）。漿液從擴(kuò)散點(diǎn)在土層空隙中向外擴(kuò)散， 漿液擴(kuò)散量等于半球 形孔穴體積的變化量。樁底注漿通過(guò)滲透、劈裂、擠密和膠 結(jié)作用形成樁底球形體增大了樁底受力面積， 球形體由樁中 間向四周密實(shí)程度逐漸減?。ㄒ?jiàn)圖 1）。R2注漿密實(shí)區(qū)凝結(jié)的碎（卵）石相當(dāng)于樁頭半徑R1的擴(kuò)大， R3注漿加強(qiáng)區(qū)相當(dāng)于對(duì)樁底持力層的改善。1.3.2 樁周增加摩擦作用鉆孔灌注樁施工過(guò)程中的泥漿護(hù)壁降低了樁體與樁周 土體的摩阻力，樁底注漿在壓力作用下，漿液從樁底沿樁側(cè) 向上， 通過(guò)滲透、 劈裂、充填、擠密和膠結(jié)作用， 對(duì)樁周（特 別是碎、卵石層）

8、泥皮置換和空隙充填，在樁周形成脈狀結(jié) 石體（見(jiàn)圖 2），從而使樁側(cè)摩阻力大幅度提高。圖2:樁周增加摩擦效應(yīng)圖1.3.3 樁底清渣固結(jié)作用 在以碎（卵）石層持力的灌注樁，清孔過(guò)程很難將樁底 沉渣清理干凈，沉渣影響樁底承力發(fā)揮和對(duì)沉降量的控制。 樁底注漿通過(guò)漿液對(duì)沉渣的置換、 擠密和固結(jié)作用改善或消 除樁底沉渣的不良影響，大大減小了樁承重后的沉降量。1.3.4 樁底產(chǎn)生群樁加強(qiáng)作用 在樁底，原本單獨(dú)起作用的樁通過(guò)注漿，原來(lái)分散的樁底持力點(diǎn)通過(guò)水泥漿的固結(jié)作用，趨于形成整體，產(chǎn)生群加 強(qiáng)效應(yīng)（見(jiàn)圖 3），提高了整個(gè)建筑基礎(chǔ)的承載能力。圖3:樁底產(chǎn)生群樁效應(yīng)圖3 樁型的選擇和設(shè)計(jì)3.1 樁形的選擇該工

9、程單樁承載力特征值要求不小于 4500KN，荷載要求 高，由于是高層建筑，對(duì)沉降變形敏感。以5層含粘性土卵（碎）石層作為持力層，樁經(jīng) 100CM，樁長(zhǎng) 40M（進(jìn)入持力 層 8.8M）的鉆孔灌注樁抗壓承載力估算值為 5498kN。設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)對(duì)普通鉆孔灌注樁、 支盤(pán)樁和孔灌注樁樁底注 漿三種方案進(jìn)行對(duì)比，考慮到 5層土厚達(dá) 26M，為含粘性土卵 （ 碎 ） 石，采用樁底注漿技術(shù)大幅度提高承載力。因此基礎(chǔ)設(shè) 計(jì)為 100CM鉆孔灌注樁 360根，樁長(zhǎng) 33.5M（樁底進(jìn)入選用 的持力層 5層 1M），對(duì)樁底進(jìn)行注漿處理，單樁抗壓承載力 特征值定為 6000kN。由于5層的卵 （碎）石中含有大量粘性土

10、， 需要對(duì)注漿孔、注漿量和注漿壓力慎重設(shè)計(jì)和試樁檢驗(yàn)。3.2 注漿參數(shù)的確定3.2.1 注漿孔的設(shè)計(jì)根據(jù)樁直徑大小和樁底持力層空隙率大小沿著灌注樁 鋼筋籠周邊均勻布置 2-4 個(gè)注漿管，一般樁徑大，空隙率小 的，注漿管布置多。 考慮到本工程樁直徑 100CM，樁底卵（ 碎） 石中含有粘性土，為了保證注漿能夠包裹樁底，沿鋼筋籠圓 周均勻設(shè)置 2個(gè) 32注漿管。3.2.2 注漿量計(jì)算注漿量： Q=AR2HNQ：?jiǎn)螛稘{液注入量；A：漿液損耗系數(shù)，取 1.1 1.3 R：漿液有效擴(kuò)散半徑；H：加固段高度；：漿液充填系數(shù) 0.4 0.9 ；N：孔隙率或裂隙率。由于樁底卵 （碎）石中含有大量粘性土， 空隙

11、率為 0.531, N=0.531/ （0.531+1 ）=0.347 ，設(shè)計(jì)單樁漿液注入量時(shí) R取值 1.5M ；H取值2 M； A取值1.1 ；取值0.6 ；本工程單樁注漿 量Q3.5M3。3.2.3 注漿壓力注漿壓力是樁底注漿效果好壞的關(guān)鍵， 是由樁長(zhǎng)和持力 層特性決定的。要保證最終注漿壓力要小于樁上抬的摩阻 力，防止注漿時(shí)樁身上移，破壞樁身特別是樁底；同時(shí)又要 確保注漿量達(dá)到設(shè)計(jì)要求，形成設(shè)計(jì)要求的樁底效果。由于本工程持力層的卵 （ 碎）石中含有大量粘性土， 影響 漿在樁底的擴(kuò)散， 所以在注漿過(guò)程的不同階段注漿壓力也不 相同。開(kāi)始階段要克服粘性土的阻力，需要較大壓力；平穩(wěn) 注漿階段，所

12、需壓力較??；注漿結(jié)束階段，由于漿液已充滿 樁底持力層及附近土體，所需壓力也較大。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)結(jié) 合本工程樁長(zhǎng)和地質(zhì)情況，設(shè)置開(kāi)始階段壓力為8MPa，平穩(wěn)階段為 4MPa，結(jié)束階段為 6MPa。3.2.4 漿的配比注漿原材料為 42.5R 水泥，水灰比根據(jù)注漿情況先稀后 濃，濃漿為主。稀漿（水灰比 0.8:1 ），滲透力強(qiáng)，便于加 固預(yù)定范圍周邊地帶。中等濃度漿液（水灰比 0.5:1 ），加 固預(yù)定范圍的核心部分， 起充填、壓實(shí)、擠密作用。 濃漿（水 灰比 0.4:1 ），對(duì)已注漿體起脫水作用，最后注入濃漿摻加 減水劑（木鈣）和固化膨脹劑（ UEA）。4 施工工藝與技術(shù)方法鉆孔灌注樁樁底注漿施工

13、工藝流程 （ 見(jiàn)圖4）成孔 注漿管頭制作一次清孔注漿管和鋼筋籠制作注漿管和鋼筋籠下籠二次清孔混凝土灌注注漿預(yù)壓開(kāi)塞封堵養(yǎng)護(hù)成樁檢測(cè)圖4 注漿施工工藝流程4.1 注漿管的制作與預(yù)埋注漿管和鋼筋籠一同制按，采用 32焊鐵管，由大一號(hào) 得鋼套管滿焊聯(lián)接，用鐵絲將其與鋼筋籠綁扎牢固，沿樁孔 全長(zhǎng)布置，鐵管頂與高出鉆孔口 50CM。在距管底 30CM左右呈 梅花形布置間距 5CM鉆取直徑 5MM射漿孔， 在射漿孔放圖釘用 電工膠布加膠帶包裹，形成單向閥（混凝土澆筑時(shí)水泥漿不 會(huì)進(jìn)入注漿管，壓漿時(shí)，水泥漿可以順利從孔中壓出）。注漿管鋼筋籠下放前做好清孔工作， 確保注漿管下放至 樁底最深處。下放澆灌導(dǎo)管要小

14、心謹(jǐn)慎、輕吊輕放，確保注 漿管不受損。澆灌混凝土前將注漿管上口封閉，以免水泥砂 漿等異物進(jìn)入，堵塞管路。澆灌水下混凝土?xí)r，必須隨時(shí)觀 察注漿管的上浮情況，發(fā)現(xiàn)上浮應(yīng)立即處理，以免影響注漿 效果。4.2 注漿 主要工序包括預(yù)壓開(kāi)塞、水泥漿注漿和封閉注漿孔。施工設(shè)備主要有注漿泵、拌漿裝置、輸漿管和壓力表，注漿泵 采用最大壓力 10MPa排漿量大 5M3/h 的電動(dòng)式泥漿泵（見(jiàn)圖 5）圖5 注漿施工工藝實(shí)照4.2.1 預(yù)壓開(kāi)塞 樁體混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)進(jìn)行注漿管的預(yù)壓開(kāi)塞， 以 劈裂及清除射漿孔單向閥周?chē)炷帘Ｗo(hù)層， 防止封堵射漿 孔，確保注漿能順利進(jìn)行。本工程在成樁后第2天進(jìn)行預(yù)壓開(kāi)塞，初始?jí)毫?/p>

15、約 2MPa左右，按 2 3級(jí)逐級(jí)加壓，最大壓控 制在 8Mpa以內(nèi)，壓水量控制在 0.6M3，出現(xiàn)壓力表突然下降時(shí)， 表明整個(gè)注漿管道和射漿孔已通。4.2.2 水泥漿注漿 通過(guò)混凝土試塊確定樁身強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80時(shí)，具備注漿條件。注漿時(shí)，先向樁底注入稀漿液置換出樁底及 注漿管道中的沉水，壓力由小到大，漿液由稀到稠。通過(guò)關(guān) 注注漿壓力、注漿量和注漿皮管變化控制注漿節(jié)奏。本工程注漿壓力為由 2Mpa加至8 MPa，單樁總注漿量 3.5M3水泥漿分?jǐn)?shù)次注入，第一次注入 0.5M3稀漿（水灰比 0.8:1 ）；第二、三次注入 2.5M3中濃度漿（水灰比 0.5:1 ）； 每次注漿的間歇時(shí)間 30

16、 分鐘。中濃度漿注完 2小時(shí)后注入 0.5M3濃漿（水灰比 0.4:1 ），濃漿注入時(shí)加大注漿壓力，注 漿結(jié)束后保持管內(nèi)壓力 10分鐘后拆管。4.2.3 封閉養(yǎng)護(hù)注漿完成后，卸下注漿接頭，采用螺絲扣封堵閉漿管，注漿后的養(yǎng)護(hù) 15天左右，主要保證是樁底注入漿與卵（碎） 石凝結(jié)加固。4.3 樁基礎(chǔ)注漿順序 由于注漿水泥漿流向的相對(duì)不確定性， 在進(jìn)行大量群樁 施工中，要先周邊，后中間的順序進(jìn)行注漿。對(duì)多樁承臺(tái)采 取外圍樁先注，中間樁后注的順序。達(dá)到封閉漿液外流的效 果，進(jìn)行中間樁的注漿時(shí)可以適當(dāng)加大注漿量，達(dá)最大限度 的提高注漿效果。5 樁底注漿效果分析5.1 質(zhì)量效益本工程樁基礎(chǔ)施工完畢后，對(duì) 3

17、60 根樁進(jìn)行檢測(cè)， I 類樁 達(dá) 87，類樁達(dá) 13 。選取 5根樁進(jìn)行靜載試驗(yàn)，最大荷 載 12000KN，樁沉降量都在 12mm以內(nèi)（見(jiàn)表 2），荷載滿足設(shè) 計(jì)要求， 沉降量遠(yuǎn)小于核心商務(wù)區(qū)其他普通鉆孔灌注樁基礎(chǔ) 的40mm的沉降控制要求。表 2 靜載試驗(yàn)結(jié)果樁號(hào)樁長(zhǎng)持力層加荷承載力沉降1433.2卵（碎） 石層12O009283533.8卵（碎） 石層12O0011875733.1卵（碎） 石層12O0010047633.5卵（碎） 石層12O007639334.1卵（碎） 石層12O0010055.2 經(jīng)濟(jì)效益樁底注漿技術(shù)施工設(shè)備簡(jiǎn)單，施工方便，對(duì)以卵（碎） 石層為持力層的灌注樁，提

18、高承載力和減小沉降量很有意 義。在卵（碎）石層含有粘性土的情況下，通過(guò)研究計(jì)算， 制定周密的施工方案和針對(duì)性的技術(shù)措施同樣能夠達(dá)到預(yù) 期得設(shè)計(jì)效果，具有很高的經(jīng)濟(jì)效益，特別是對(duì)于高層對(duì)沉 降控制要求較高的建筑有著廣闊的應(yīng)用前景。 參考文獻(xiàn)：1 GB 50202 2002 ，建筑地基基礎(chǔ)施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范 S 2 谷本天，王虎灌注樁樁底注漿技術(shù)探討 J 人民黃河， 2008（9） ：76773 張廣興，林廷松持力層樁底注漿優(yōu)化效果分析 J 山西建筑，2008（9） ： 139 1404 朱奎，周鵬飛鉆孔灌注樁樁底注漿技術(shù)的應(yīng)用研究 J 巖土工程 技術(shù)， 2008（1） ： 47 505 黃生根，龔維明樁底壓漿對(duì)超長(zhǎng)大直徑樁側(cè)阻力的影響研究 J 巖 土力學(xué)， 2006，27（5） ： 711-716 6 張忠苗，辛公鋒不同持力層鉆孔樁樁底后注漿應(yīng)用效果分析 J 建 筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)， 2002，23（6） ：85 907 劉金礪，祝經(jīng)成泥漿護(hù)壁灌注樁后注漿技術(shù)及其應(yīng)用 J 建筑科 學(xué)， 1996（2） ： 13 188 王志輝，高啟