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灌注桩后注浆技术与质量控制一、概述灌注桩后注浆技术是指灌注桩成桩后一定时间,通过预设在桩身内的注浆导管及与之相连的桩端、桩侧注浆阀注入水泥浆,使桩端桩侧土体(包括沉渣和泥皮)得到加固,从而提高单桩承载力,减少沉降。这种方法可以起到两方面的作用:一是加固桩底沉渣和桩侧泥皮;二是对桩底和桩侧一定范围的土体通过渗入(粗粒土)、劈裂(细粒土)和压密(非饱和松散土)注浆起到加固作用,从而增强桩侧阻力和桩端阻力。在优化工艺参数的条件下,可使单桩承载力提高40%—120%,粗粒土增幅高于细粒土,软土增幅最小,桩侧桩底复式注浆高于桩底注浆;桩基沉降减少30%左右。根据地层性质、桩长、承载力增幅和桩的使用功能(抗压、抗拔)等因素,灌注桩后注浆可采用桩底注浆、桩侧注浆、桩侧桩底复式注浆。该技术适用于泥浆护壁钻、挖孔灌注桩及干作业钻、挖孔灌注桩。二、施工要点1、施工工艺。目前后注浆有以下几种工艺:(1)在孔底设置注浆室。采用该工艺时钢筋笼需下到桩底。此种工艺比较复杂,成本也较高,国内很少采用。(2)灌注桩成孔后,在孔内设置注浆管,注浆管的下端设出浆口,并用胶带、塑料膜或橡胶膜包住;并且出浆口的位置要高出孔底30—50cm;灌注混凝土之前,先向孔底到入碎石或块石,使出浆口埋入碎石或块石内,然后再灌筑混凝土。此种工艺主要用于桩底加固,在国内已有过多次实验或使用。不过要注意此工艺容易发生出浆口堵塞而导致注浆失败。(3)将注浆管固定在钢筋笼上(钢管或黑铁管),出浆口采用单向截流阀并压入桩底土中30—50cm。此工艺由于采用单向截流阀作出浆口,进行桩身混凝土浇筑时浆液不会灌入阀内,注浆是浆液也不会回流,注浆成功率达97%以上,且压力相对稳定,注浆效果显著。因此,一般应采取此种工艺。2、工艺要点(1)注浆管制作。注浆管一般应采用钢管。其结构分为三部分:端部花管、中部直管及上部带丝扣的接头。花管段侧壁一般按梅花形设置出浆水孔,孔径通常为6—7mm。直径可采用Φ25mm或Φ30mm。对于超长桩,考虑到管内摩阻力对压力的影响,可考虑采用Φ30mm或Φ38mm的钢管。同时,花管段一定要用胶带、塑料膜或橡胶膜等包裹好,用铁丝等缠绕扎紧,防止渗漏。(2)注浆管安装下放。当采用第三种施工工艺时,应将两根注浆管点焊在钢筋笼的内圈上,安装注浆管时必须保证注浆管之间的对接,确保焊缝饱满、连续、密封良好;必须在花管全长范围内用胶带、塑料膜或橡胶膜等缠绕紧密,再用胶皮铁丝包裹扎牢,与宽容与洋人同时,注浆管安装时还必须保证花管端部与钢筋笼(设计必须是下至孔底)底端齐平,而后管内注满水同钢筋笼一起放入孔内。另外注浆管顶应低于地面200—300mm,防止钻机移位时,碰断注浆管。(3)压水试验。压水试验是注浆工艺中的一个环节,它的作用是预压及疏通注浆通道,以检查注浆管的可灌性与联能性,为注浆做好准备工作。成桩后3—7天用高压水压通注浆通道,压水量一般控制在0.2—0.6m3,压水时间3—5分钟,压水压力0.5—1.0Mpa。(4)注浆施工。注浆是注浆工艺中的最后环节,注浆过程要着重控制好注浆压力、浆液水灰比、注浆水泥量这三个指标。注浆压力并不是一个固定的指标,操作者应根据压水试验结果,结合土的类别、土的饱和度、地层岩土性状、桩的长度等因素适当调整,并通过现场试注浆最终确定。通常以压水压力作为注浆的起始压力,注浆终压应力为初压的2—3倍。注浆水灰比控制原则是一般先用稀浆,再用中等浓度浆液,最后注浓浆。水灰比控制:地下水位以下(0.45—0.7):1;地下水位以上(0.7—0.9):1为宜。注浆时应根据桩端持力层的岩土性状和沉渣量等因素,事先计算所需注浆量。注浆结束的标准是注浆压力达到终压,此时吸浆量逐步变小并稳定在5—15分钟,完成设计的注入浆液体积,终压稳定条件下达到大于设计要求的浆液注入量。当满足下列条件之一时可终止注浆:1)注浆总量和注浆压力均达到设计要求;2)注浆总量已达到设计值的75%,且注浆压力超过设计值。当出现下列情况之一时应改为间歇注浆,间歇时间宜为30—60分钟,或调低浆液水灰比:1)注浆压力长时间低于正常值;2)地面出现冒浆或周围桩孔串浆。三、监理要点1、方案审查当施工中采用后注浆技术时,监理单位应要求施工单位,除了要编制钻孔灌注桩施工方案外,还要编制注浆技术的专项施工方案,提供各种注浆参数。后注浆技术是一种新技术,不同的施工单位,因其人员的技术水平、机械设备及土的类别、土的饱和度、地层岩土性状、桩的长度等因素不同,选择的参数不尽相同。因此,监理人员要依靠掌握的施工技术知识、实际经验、相关资料和有关规范、标准,对方案选取的参数进行认真的审查。重点审查方案的合理性,技术组织措施的具体性与全面性,国家强制性标准要求的符合性。对于后注浆技术关键是正确制作注浆头,既要使其在浇灌桩身混凝土时不使注浆孔堵塞,又要使其在成桩后能用清水顺利开塞,严格埋设好注浆管,选择合适的注浆泵,配制合适的注浆水灰比,确定合理的注浆量和注浆压力,并控制好注浆节奏。因此,对后注浆技术方案的审查应注意其以下几部分的内容是否符合要求。(1)后注浆装置应符合下列要求:1)后注浆导管应采用钢管,且应与钢筋笼加劲筋焊接或绑扎固定,桩身内注浆导管可取代等承载力纵向钢筋。2)桩底后注浆导管及注浆阀数量宜根据桩径大小设置,对于d≤600mm的桩,可设置1根;对于600mm<d≤1000mm的桩,宜沿钢筋笼圆周对称设置2根;对于1000mm<d≤2000mm的桩,宜对称设置3—4根。3)对于桩长超过15m且承载力增幅要求较高者,宜采用桩底、桩侧复式注浆。桩侧后注浆管阀设置数量,应综合地层情况、桩长、承载力增幅要求等因素确定,可在离桩底5—15m以上每隔6-12m于粗粒土层下部设置一道,但对于干作业成孔灌注桩宜设于粗粒土层中上部。4)对于非通长配筋的桩,下部应有不少于2根与注浆管等长的主筋组成的钢筋笼通底;5)钢筋应沉放到底,不得悬吊,下笼受阻时不得撞笼、墩笼和扭笼。2、后注浆管阀应具备以下功能:(1)管阀应能承受1Mpa以上的静水压力;管阀的外部保护层,应能抵抗砂石硬质物的乱撞而不致使管阀受损;(2)管阀应具备逆止功能。3、浆液配比、终止注浆压力、流量、注浆量等参数设计应满足以下要求:(1)浆液的水灰比应根据土的饱和度、渗透性确定,对于饱合土宜采用0.5—0.7;对于非饱和土宜采用0.7—0.9;而对于松散碎石土、砂砾土宜采用0.5—0.6;对于低水灰比浆液宜掺入减水剂,当地下水处于流动状态时,宜掺入速凝剂;(2)桩底注浆终止工作压力应根据土层性质、注浆点深度确定,对于风化岩、非饱和粘性土、粉土,宜为5—10Mpa;对于饱和土层宜为1.5—6Mpa;软土取低值,一般不超过2Mpa,密实粘性土取高;桩侧注浆终止压力宜为桩底注浆终止压力的1/2;(3)注浆流量不宜超过75L/min;(4)单桩注浆量的设计应考虑桩的直径、长度、桩底和桩侧土层的性质、单桩承载力增幅、是否复合注浆等因素确定。通常可按下式估算:Gc=apd+asnd式中:ap、as分别为桩底、桩侧注浆量经验系数:ap=1.5—1.8;as=0.5—0.7;对于卵、砾石、中粗砂取较高值;n桩测注浆断面数;d—桩直径(m);Gc注浆量,以水泥重量计(t)对于独立单桩和柱距大于6d的群桩和群桩初始注浆的部分基桩的注浆量,应按上述估算值乘以1.2的系数。(5)后注浆作业开始前,宜进行试注浆,优化并最终确定注浆参数。4、后注浆作业起始时间、顺序和速率应遵守以下规定:(1)注浆作业宜在成桩2天后开始。注浆作业离成孔作业点的距离不宜小于8—10m;(2)对于饱和土中的复式注浆顺序宜先桩侧,后桩底;对于非饱和土宜先桩底,后桩侧;多断面桩侧注浆宜先上后下;桩侧、桩底注浆的间隔时间不宜小于2小时;(3)桩底注浆宜对同一根桩的各注浆导管依次实施等量注浆;(4)对于桩群注浆宜先外围,后内部。2、材料设备审查在正式施工前,监理工程师应按照要求,对施工单位提交的材料和设备报审表进行审查,检查水泥、钢筋等原材料是否符合要求,设备是否满足施工要求。当采用商品混凝土时,也要按照要求进行审查。要求施工单位提交的材料包括:水泥材质检验报告、钢筋材质检验报告、压力表检定证书等。3、施工过程检查与控制采用后注浆技术的钻孔灌注桩的施工控制,就是旁站监理监控施工单位严格按照施工方案进行施工。重点控制的环节如下:(1)控制钻孔。主要依据《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202---2002、《建筑桩基技术规范》JGJ94—94的相关要求进行控制,重点控制孔深、孔径和垂直度,了解孔壁情况,同时要求及时了解孔内情况,是否有塌孔、漏水等现象,以便在后注浆施工时采取相应的技术措施。(2)控制注浆管制作、注浆设备等。对用于注浆的高压注浆泵、拌料机等设备必须进行检查。高压注浆泵的工作参数要满足方案要求;在使用前对高压注浆泵及管线的密封性必须进行试运行;对注浆管,要检查注浆头的长度、出浆孔径、孔距是否符合方案要求;安设注浆管时,要检查注浆管与钢筋笼连接是否可靠、牢固;注浆头是否用合适的橡胶膜等封闭包裹;注浆管各节连接是否牢固、密封,及注浆管上端是否有良好的封堵,以防止杂物进入堵塞注浆管等。(3)控制浇注混凝土。当检查孔底沉渣厚度和泥浆的密度在满足设计规范标准要求后,方可进行浇注混凝土,同时要保证混凝土的初灌量,控制好混凝土灌注的充盈参数,一般应保持在1.1—1.2之间,并记录浇混凝土情况。(4)控制开塞时间与压水试验。在浇注混凝土后的3—5天,当混凝土的强度达到C10—C15时进行开塞。开塞时要在现场观察高压注浆泵的开塞压力,记录开塞情况,要写明开启一根、两根,还是未开启。(5)控制注浆。在正式开始注浆施工前,必须要求施工单位进行试注浆,并将试注浆记录和最终经试验确定的设计工艺参数提交。在正式施工前首先检查水泥,核实水泥浆的水灰比,掺外加剂的检查外加剂的掺量。检查高压注浆泵的压力表、阀门、管线完好状况。注浆开始记录注浆压力。注浆一般以注入水泥量为主控因素,现场监理人员要记录每次水泥的用量。保证水泥的注入量达到要求。如果注浆量等主要参数达不到设计要求,必须根据工程具体情况采取相应措施。(6)后注浆桩基工程质量检查和验收。后注浆施工完成后应要求施工单位提交以下资料:后注浆作业记录和特殊情况处理记录。承载力检验应在注浆20天以后进行,但当浆液中掺入早强剂时可以适当提前,灌注桩经后注浆处理后的单桩极限承载力,通过静载试验确定
本文标题:灌注桩后注浆技术与质量控制
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