一柱一桩及后注浆法施工工艺

１一柱一桩后注浆法施工工艺机施五分公司戈宁宇绪论钻孔灌注桩作为一种比较成熟的施工工艺，已经被越来越多的工程所采用，而根据不同的工程状况以及地质条件要采用不同的施工方法。本文着重介绍了一种桩柱联体的钻孔灌注桩的桩底注浆的施工工艺。此施工工艺能较大幅度的提高钻孔灌注桩抗压承载强度，且成本较低。像本工程这样大规模的使用该施工工艺，在本公司也属首次。因此本文在此对整个施工过程进行分析、研究和总结，希望能对以后类似工程起到参考和借鉴的作用。关键字：钻孔灌注桩格构柱矫正纠偏清水劈裂注浆1.工程概况1.1工程地理概述本工程为上海铁路南站北广场钻孔灌注桩工程，位于徐汇区地铁一号线上海南站南侧，轨道交通3号线（明珠线）北侧，东侧为柳州南路，基坑平面呈扇形。1.2工程概述本工程工程桩共计1393根，其中抗拔桩866根，一柱一桩为437根，立柱桩90根，桩型规格一柱一桩和立柱桩为Φ700（桩顶下5米扩至Φ900），桩底注浆后一柱一桩和立柱桩抗压承载力为２4200KN。抗拔桩为Φ700，设计单根桩抗拔承载力为1860KN。本工程±0.00为6.530，自然地坪绝对标高为4.29～4.60，钻孔灌注桩砼设计强度等为C35，施工时提高一级为水下C35。本工程试桩为5组，其中抗拔桩试桩3组（S1、S2、SZ3），一柱一桩试桩2组（SP1、SP2），单桩静荷载试验采用慢速维持荷载法。1.3一柱一桩概述上海铁路南站北广场地下工程钻孔灌注桩工程，由于采用逆作法施工，在逆作施工阶段的一桩一柱立柱桩及用于临时支撑立柱桩，其中一柱一桩为437根，临时立柱桩为90根，试桩2组，试桩及锚桩均利用主体工程桩施工。立柱桩格构立柱采用4L160×16角钢，构架截面尺寸450×450，立柱伸入桩顶标高以下4.30M，（自笼顶以下5.0M）桩基顶部5.0M范围内桩径由Φ700扩径至Φ900,钢筋笼直径相应由Φ600增加为Φ800。P1、P2立柱桩在逆作施工结束在钢立桩外侧包混凝土作为结构柱使用，对钢立柱的安装垂直度及中心偏差要求很高，因此要求P1、P2立柱桩内插钢立柱垂直度误差不大于1/500，中心偏差为±5MM；P3、P4立柱桩垂直度误差不大于1/300,中心偏差为±15MM。逆作法区域立柱桩，每根桩需安装后注浆管，后注浆管每根安放2根，根据设计要求，对于一柱一桩（P1、P2）需进行超声波检测，声测管数量为一柱一桩（P1、P2）的20%，声测管每根桩安装数量两根。桩端注浆后，抗压承载力设计值为4200KN。３2．后压浆施工流程及质量控制2.1钻孔桩成孔施工成孔施工先采用Φ900钻头成孔至桩顶下5米处，然后换用Φ700钻头继续成孔，成孔施工在本方案中，要求成孔必须达到设计孔深，孔径符合设计要求，并严格控制泥浆比重。2.2预埋注浆管按照设计图纸要求规定的压浆管长度进行断料（压浆管长度=孔深+300mm进入土体深度+顶部露出长度）。压浆管采用Φ25mm黑铁管，埋入孔底30cm处开设出浆孔，出浆孔孔径大于或等于7mm。且要求总出浆孔总面积不小于压浆管内孔的截面积，压浆出口用薄型橡胶封闭，一般使用推车内胎并用扎丝扎牢，用于声测管作后注浆的预埋管，其由检测单位确定。压浆管底部安装可靠有效的后压浆单向阀。在钻孔桩每根钢筋笼上通长安装2根压浆管（在断面上均匀分布），压浆管必须与钢筋笼主筋牢靠固定，并与钢筋笼整体下放，然后进行格构柱吊放，根据平面尺寸、格构柱部分，注浆管放置在格构柱外侧。压浆管埋入桩底30cm，管与管之间采用丝牙连接，外面螺纹处用止水胶带包裹，并牢固拧紧密封。在每节钢筋笼下放结束时，必须在压浆管内注入清水检查管子的密封性能。当压浆管内注满清水后，以保持水面稳定不下降为达到要求。如发现漏水应提起钢筋笼检查，在排除障碍物后才能下笼，压浆管每连接好一段，必须使用10#～12#铁丝，每间隔2～3米与钢筋４笼主筋牢固的绑扎在一起，格构柱出地面处用铅丝绑扎固定，严防压浆管折断。对露在孔口的压浆管必须用堵头拧紧，防止杂物及泥浆掉入压浆管内，确保管路畅通。下钢筋笼时必须缓慢下放，严禁强力冲击，下格构柱时，格构柱中心必须对准桩孔中心缓慢下放。在桩身砼浇灌后6小时至8小时内，必须用清水劈裂，水量不宜大，贯通后即刻停止灌水。2.3压浆施工①根据设计要求，结合本工程实际情况，压浆泵选用泵压不低于7Mpa的高压注浆泵。地面输浆软管采用耐压值不低于10Mpa的双层钢丝纺织胶管。胶管内径为Φ25mm。②根据立柱桩施工进度，按照分期分批的原则，对桩身砼浇灌后5～7天的桩的桩号及完工日期进行统计列表，并报现场监理工程师批准后才能进行压浆施工。在正式压浆施工前，应认真检查每根压浆管是否畅通，并对四周5米范围有钻孔桩施工的桩，不得进行压浆施工。③水泥浆配制要求根据设计要求水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥，同时要求水泥新鲜、不结块。根据设计要求，本工程采用纯水泥浆，单桩注浆水泥用量2000kg，水灰比为0.55，浆液量为1.80m3，搅拌时间不小于2分钟。搅拌好的水泥浆液用孔径不大于3×3mm的滤网进行过滤。５④压入水泥浆在立柱桩桩身砼浇灌后5～7天后，开始压入水泥浆。压浆按照自下面上的原则控制，压浆时须控制渗入，确保慢速、低压、低流量，以让水泥浆自然渗入土层。本工程压力控制在1.5Mpa以内，一般情况下取1～1.2Mpa，，流速控制在30～40升/分钟以内，每根桩必须一次压浆完成。特别是两根压浆管压浆时间间隔不得超过12小时。压浆控制采用双控标准，即当压浆量达到设计要求或者泵压值达到2Mpa时即停止压浆。在桩底压浆时，如若有一根注浆管发生堵塞，可将全部的水泥浆量通过其它畅通导管一次压入桩端。对桩端压浆管全部不通的桩，必须采取补压浆措施。对压浆开始时即发生桩顶大量返浆的桩，应认真检查并停止压浆，分析是压浆导管接头漏浆还是堵塞，并采取相应补救措施，确保其达到设计要求。６3．后注浆施工流程图钻孔灌注桩施工钢筋笼预置注浆管，底部设置单向阀注浆管底部进入土体30cm每节注浆管连接，检查水密性5～7天开启注浆管，使浆液均匀加入，加固土体浇筑混凝土后6～8小时内注水加压注浆量达到设计要求后（或注浆压力达2MPa），停止注浆转移到另一孔注浆，直至结束所有桩施工７4．本工程注浆施工情况在本工程需要对527根立柱桩和一柱一桩进行注浆，如此大规模的进行后注浆施工这在本公司还属首次，但根据施工情况来看，整个桩底注浆的过程还是非常成功的。该工艺有两个重点：I．清水劈裂是否成功，这直接影响到是否能够顺利的将水泥浆液注入桩底。其成功率也是影响该工艺是否能够大规模推行的首要因素。II．注浆后桩身的抗压承载力是否有所提高，提高的幅度如何。这里需要说明一下的是：按照设计要求每根桩需要注入2吨水泥浆液，但每根桩桩底土质、沉渣、缝隙情况都不同，因此能注入的水泥量也就各有不同。另外由于本工程每根桩都预埋了2根注浆管，并且由于桩身直径只有700mm，因此两根注浆管如果有一根不通则可以从另一根注入，这并不会影响注浆结果。从这两个角度来看，本工程的注浆施工无疑是非常成功的。首先在本工程中注浆的成功率是100%，527根一柱一桩和立柱桩注浆全部成功，没有出现水泥浆液无法注入的情况。其次，对试桩进行抗压测试，注浆后的抗压承载力超过了10000KN，这表明注浆后抗压承载力的提升超过了20%，完全符合要求。所以由以上两点看来，后注浆施工工艺是可以进行大规模施工的，是一种比较成熟的工艺。下面将具体从注浆施工及质量控制情况和试桩测试结果分析两个方面来更详细的说明本工艺。８4.1注浆施工质量控制及注浆成果为保证注浆质量要控制好几个要素：注水时间、注水压力、注浆压力、水灰比、注入水泥量。本工程针对这几个要素对施工过程进行严格控制。①注水时间。一般在成桩后6~8进行清水劈裂，这时混凝土已初凝，如果太早则会对桩底混凝土进行破坏，太晚则混凝土强度过高，无法注水。本公司以前曾在上海世茂滨江花园钻孔灌注桩工程中使用本工艺，但成功率在75%以下。主要原因之一就是成桩后与注水间隔时间太长，超过了12个小时，所以导致清水无法注入。因此控制还清水劈裂时间是注浆成功与否的一个重要因素。②注水压力。清水劈裂时，注水压力一般在0.8Mpa左右，当压力表显示压力突然降至0.1Mpa时，清水劈裂已经成功，注浆管底部混凝土已成功贯通，则停止注水。③由于桩底情况情况不同，所以每根桩所注入的注浆量都不同，一般第一根注浆管注入的水泥量较多一些，第二根注浆量则少一些。如果有一根无法注入，则所有水泥浆液从另一根注入，但要保证注浆的总量。一般注浆压力达到2Mpa则停止注浆。④注浆的水灰比一般控制在0.55左右。⑤如出现特殊情况不能在成桩后5~7天进行注浆，为防止注浆管堵住，则需要进行重复清水劈裂。本工程在施工９期间曾由于市场原因，暂时无法买进设计要求型号的水泥，导致部分桩基无法按时注浆，则对该批桩基进行重复的清水劈裂。水泥购入后再进行注浆，效果良好。⑥在世茂滨江花园的桩基工程中，钻孔灌注桩配筋采用的是半笼，经实践发现不利于注浆的施工，常常导致注浆管底端堵住，无法注浆。在本工程中所有桩基采用的都是全笼，其配筋图见后页。这样配筋有利于注浆管插入桩底的土层中，使得清水劈裂比较容易成功。⑦在整个注浆的过程中，本工程采用压强和注浆量的双项控制。即当压强没有到达2Mpa，而注浆量达到设计要求的2吨时则停止注浆；当注浆量没有达到2吨，而注浆压力已达到2Mpa时也停止注浆。通过对以上几个要素的控制，本工程所有桩底注浆全部成功。这也说明了本施工工艺是可以大规模推广应用的。4.2试桩测试情况4.2.1试桩参数试桩参数表桩数桩长桩型桩径桩身混凝土强度单桩抗压静荷载实验预计最大加载量（KN）152钻孔灌注桩Φ700C45100004.2.2检测方法根据上海市工程建设规范《地基基础设计规范》，进行1组单桩竖向抗压静荷载实验。采用慢速维持荷载法进行试桩。１０4.2.3检测结果及分析单桩静荷载试验加载至最大荷载10000KN且沉降稳定。由试验结果数据绘制的Q-S曲线没有出现第二拐点，说明试桩在预定最大荷载作用下没有进入破坏状态，且沉降均匀稳定。由试验结果看注浆后单桩垂直抗压承载力不小于10000KN，提升幅度超过了20%，注浆效果良好，符合要求。