桩底后压浆施工技术设计

桩底后压浆施工技术设计根据设计要求，本工程在钻孔灌注桩成桩后桩底进行高压注水泥浆以提高桩的承载力和减小桩端持力层变形。一、桩基承载力分析根据工程地质勘察报告及工程桩平面布置图，选择取样孔CK5、CK10代表ZH1(Φ1000mm)，CK1，CK17代表ZH2(Φ800mm)进行单桩竖向承载力计算：各土层物理指标一览表层号土层名称平均层厚（m）侧壁摩阻力极限值qsk(kpa)桩端承载力极限值qpk(kpa)CK5CK10CK1CK171杂填土5.45.84.95.52-1淤泥1.72.22.122-2淤泥质粉质土10.410.812.510.8202-3粉土类粘砂56.74.76.2403粉细砂10.37.98.88.55510004-1砂砾石9.28.6991201800计算是根据土的物理指标与承载力参数间的经验关系，确定大直径桩（d≥800mm）单桩竖向极限承载力标准值，参照《建筑桩基技术规范JGJ94-94》5.2.9计算如下：Ｑuk=Ｑsk＋Ｑpk＝uΣΨsiqsilsi+ΨpqpkＡpＣk5孔：Ｑ１＝1.0π［1×10.4×20+1×5×40+(0.8/1)1/3×10.3×55+(0.8/1)1/3×9.2×120］+(0.8/1)1/3×1800×π·(1/2)2＝6151.9+1311.93＝7463.83(KN)ＣK10孔：Ｑ２＝1.0·π［1×10.8×20+1×6.7×40+(0.8/1)1/3×7.9×55+(0.8/1)1/3×8.6×120］+(0.8/1)１/3×1800×π·(1/2)2＝5795.96+1311.93=7107.89(KN)ＣK1孔：Ｑ３＝0.8π·［1×12.5×20＋1×4.7×40＋1×8.8×55+1×9×120］＋1×1800×π·(0.8/2)2＝5031.57+904.78＝5936.35(KN)ＣK17孔：Ｑ４＝0.8·π［1×10.8×20+1×6.2×40＋1×8.5×55＋1×9×120］＋1×1800×π·(0.8/2)2＝5055.45+904.78=5960.23(KN)上述承载力计算中各项参数均取自工程地质勘察报告，根据我公司多年施工经验及类似土层中成桩的试桩测试数据，参照JGJ94-94规范表5.2.8-1及5.2.8-2，同时比较邻近场区类似地质条件的岩土工程报告提供的有关数据，对地基沉降有较高要求时该报告中提供的qsk及qpk偏高，且由于计算中未考虑群桩效应，孔底沉渣、负摩阻等影响因素，计算值将大于实际值。综上所述单桩提供竖向极限承载力达不到设计值，因而，设计桩径和桩长已定时，必须采取合适的技术方法提高单桩承载力才能满足设计要求。二、本工程采用后压浆技术的可行性分析后压浆技术是通过预埋的压浆管路对钻孔灌注桩桩端或桩侧压注水泥浆液，使桩端沉渣隐患得到根除，桩身强度得到补强，桩周土体得到密实，桩与桩周土粘结力得到提高。从而提高单桩承载力的一种先进的技术方法。我公司参照了大量以前施工过的工程，特别是同本工程类似的地质条件，进行了仔细的研究、分析和计算，认为在本工程进行桩端后压浆，能达到预期的效果，满足设计要求。（一）结合本工程特点，影响单桩承载力的因素如下：１、孔底沉渣是影响承载力的重要素之一。钻孔灌注桩施工，无论采取何种先进的二次清渣工艺，由于施工时使用泥浆作冲洗介质，不可能将钻渣完全携带到地表；同时，由于二次清渣完毕与砼首斗灌注间有一定间歇，在此期间，孔内泥浆中部分钻渣将沉淀于孔底。孔底沉渣过厚会导致桩端承载力显剧降低甚至丧失，桩端持力层强度得不到充分发挥。拟建建筑物安全等级为一级，荷载较大，对差异沉降敏感，对地基的强度和变形要求高。因此如何有效控制孔底沉渣，加强持力层强度，保证沉降达到规范要求，是本工程必须解决重要问题之一。２、成孔过程中，由于桩孔内充满泥浆液体，持力层受到泥浆中自由水的浸泡而松软，大大降低了其端阻力。３、本工程持力层选的是砂砾石（４－１）层，该层主要成分为圆砾、中粗砾，夹有少量碎石，局部夹有细砂、粉砂薄层，呈饱水的密实状态，具有厚度大、分布稳定、强度高、压缩性低特点，能为桩基提供较大端阻力，但单粒密度大，清渣难以彻底，同时颗粒分散，孔隙率高，无法成为整体，从而不能提供更大端阻力。（二）本工程采取后压浆技术，可有效提高单桩承载力的机理分析：１、在桩端压注水泥浆液，浆液首先渗透到最疏松的桩端残碴间隙中，与残渣结合，形成强度较高的类似混凝土的胶结体，消除孔底沉渣影响。２、随着注浆量的增加及注浆压力的提高，水泥浆液不断向受泥浆浸泡而松软的桩端持力层渗透，在桩端形成“梨形体”，当“梨形体”不断增大时，渗透能力受到周围致密土层的限制，压力不断提高，对桩端持力层起压密作用，提高了桩端土体端阻力。３、本工程持力层为砂砾石，其孔隙率较高，高压浆液除排挤桩底沉渣外，浆液的渗透将单粒强度极高的卵砾石颗粒胶结一起，形成“人造岩石”。有效提高单桩承载力，同时，也大大减少了竖向荷载作用下桩基沉降量。４、当注浆压力升高，注浆量不断增加时，浆液会沿桩壁上返，充填桩侧与桩周土体间的间隙，提高桩端部位的桩侧摩阻力。综上所述，在本工程采用由我公司开发的“钻孔灌注桩后压浆技术”科研成果进行桩端后压浆，可有效提高单桩承载力，同时大大减少桩基沉降量，减少工程量，节约工程造价，取得良好的技术效果及经济效果。三、后压浆工艺参数设计我公司根据设计要求、勘察报告提供的土层物理指标、JGJ94-94规范，结合施工经验，地层情况，经仔细研究，反复验算，提出以下设计参数。１、设计依据①工程地质勘察报告提供的桩端持力层即（４－１）层砂砾石层的岩性描述及有关物理指标。②设计单桩极限承载力即ZHS1为8600KN，ZHS2为6500KN。③根据物理指标计算的单桩极限承载力值。④我公司近几年１５项工程3800余条采用后压浆技术钻孔灌注桩的施工经验，特别是与本工程地质条件相类似的地层条件后压浆施工数据。⑤我公司经摸索、研究结合工程实践总结出来的承载力计算经验公式。（已经专家组论证通过）。该计算公式将在中标后提供，并与业主及设计方共同探讨论证。２、设计要求及技术参数①设计单桩承载力提高幅度：ZH1桩为40%以上，ZH2桩30%以上②压浆方式:成桩后桩端双管高压注水泥浆。③水泥浆技术指标：材料525＃或425＃普通硅酸盐水泥，水灰比W/C＝0.45-5.5，一般不大于0.60。水泥浆添加剂采用我公司研制的“配方Ⅱ”添加剂，适用于砂卵砾石层，以增强浆液流动性、可注性、早期强度和结石率。④终止压浆技术条件１）桩端压注水泥量：ZH1为2.5-3.0T,ZH2为2.0-2.5T。２）桩端压注水泥量达到上述标准的60%以上同时压浆压力达到３MPa注：以上技术参数设计待测试桩报告提出准确的qsi及持力层qp值后可进行适当调整四、后压浆施工工艺流程及技术方法１、钻进成孔２、制作钢筋笼３、绑扎桩端压浆导管及压浆器要求：导管对称布置于钢筋笼外侧，压浆器略超出钢筋笼底部，压浆导管接头部位采用丝扣连接。压浆器为我公司研制的压浆器４、下钢筋笼及安设压浆管路要求：边下钢筋笼边绑扎压浆导管，导管连接部位丝扣缠生胶带，并牢靠地拧紧丝扣密封，同时，每下完一节钢筋笼后，在压浆导管内注水检查其密封性。下笼结束后，在孔口压浆导管口拧上堵头，压浆导管不宜露出地表。应低于地表100mm--200mm，以免施工时损坏压浆管。５、二次清孔，灌注混凝土，候凝7-14天后进入下道工序。６、安设压浆设备，铺设压浆管路７、搅制水泥浆液，浆液水灰比控制在0.45-0.55，根据不同的持力层，可加入适当的外加剂，本工程持力层为砂砾石层，主要成份为圆砾、中粗砂、夹少量碎石，为防止水泥浆液严重渗透漏失，应适当加入“配方Ⅱ”外加剂。８、压注水泥浆前先向压浆导管内压注清水，检验压浆管路的畅通情况，当确认压浆管路畅通时方可进行压浆。９、压浆要求：严格按照终止压浆技术指标进行操作，达到其中一条时方可结束压浆。五、后压浆施工组织１、施工布置待钻孔灌注桩成桩完毕7-10天，即混凝土强度达到70％后开始进行压浆。２、配套设备机具选择经我公司多个项目的摸索，合理的配套机具如下：压浆导管：内径Φ25mm国家标准黑铁管压浆器：我公司设计的性能可靠的压浆器。地表输浆软管：耐压超过10ＭＰa的钢丝编织高压胶管压浆泵：ＢＷ－150型泵两台。水泥浆搅拌机：自制或JZ－350型混凝土搅拌机两台。３、施工场区布置后压浆施工必须与钻孔灌注桩施工紧密配合，合理布置，确保在桩施工完毕后７天内进行压浆施工。同时，压浆管路的铺设必须合理，避免与桩基施工发生冲突，影响工程进度。施工期间，注意压浆导管口的保护，导管口拧上堵头，且低于地表100-200mm并做标记，以免施工时碰坏。４、合理安排打桩顺序压浆过程中，随着注浆量增加，注浆压力的提高，在桩端形成一个“梨形体”，当“梨形体”不断增大，压力不断提高，对桩端持力层和周围土体起到压密作用。特别是本工程持力层为松散的砂砾土层，孔隙率大，因此，压浆对地层特性改变更大，影响周边桩的施工。为保证钻孔桩的顺利施工，同时也使压浆作用充分发挥，应合理安排打桩顺序。我公司通过计算，本工程采取我公司设计的注浆技术参数（压力及注浆量）进行后压浆，将对该桩５.5m半径范围内土层地质条件产生影响，因此，应合理安排钻孔桩打桩顺序，即进行后压浆施工时，该桩周围影响范围内的桩已成桩完毕。５、劳动组织压浆技术负责１人后浆管路安装质量监督２人压浆施工工人６人水泥浆搅制４人６、后压浆施工竣工总结１）钻孔桩后压浆管路安装检查记录表２）钻孔桩后压浆日报表３）钻孔桩后压浆汇总表４）水泥出厂证明及检验合格单