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桩底、桩侧后压浆技术是近年来发展的桩基改良技术。该技术通过压浆,使桩周及桩底松软土体的强度得到有效加强,从而大大提高灌注桩的桩侧阻力和桩端阻力,达到增加灌注桩承载力的目的。其作用机理是在桩体形成后,由桩端和桩侧的预埋管压入水泥浆,通过浆液的渗扩、挤密和劈裂压密等方式,消除泥皮和桩底沉渣的固有缺陷,改善桩土界面,使桩周一定范围内的土体得到加固,土体强度增加,增大桩侧摩阻力和桩端承载力,从而大幅度地提高单桩极限承载力和减少沉降量,具有很高的技术、经济效益。
1 灌注桩后压浆施工工艺
后压浆施工工艺流程表述框图如下:
2 压浆装置及设备要求
2.1 压浆装置(参见附图:压浆装置设置示意图)
压浆导管应采用国标低压流体输送用焊接管。桩端压浆导管公称口径ф25,实际钢管壁后不得小于3.25mm;桩侧压浆导管公称口径ф20,壁厚不小于2.75mm.压浆导管上端均设有管螺纹、管箍及丝堵;桩端压浆导管下端设有G1螺纹及用以旋接桩端压浆阀的管箍。压浆导管的连接均采用套管焊接,焊接必须连续密闭,焊缝饱满均匀,不得有孔隙、砂眼。
2.2 压浆设备
压浆设备宜选用3SNS、BW150等型号的高压注浆泵,并配以与注浆泵相匹配的YJ340等型号的泥浆搅拌机,水泥浆的输浆管采用高压流体泵送软管,额定压力不得小于8Mpa。泵送压力表1个,为2.5级16Mpa抗震压力表。
3 施工过程技术要求
3.1 钻孔
桩位、桩径、桩长应满足设计要求,按规范要求严格控制桩的垂直度、桩底高程、桩底沉渣厚度。
3.2 配置压浆管
桩端压浆管、桩侧压浆管的根数及布置情况由设计根据桩和地质的具体情况确定,并根据设计要求计算除压浆管长度,压浆导管上端宜高于桩施工作业地坪500mm(视具体情况可略作调整),桩端压浆导管下端口(不包括桩端压浆阀)距钢筋笼底端500mm。
3.3 安装压浆管和压浆阀
压浆导管与钢筋笼用16号铅丝十字绑扎固定,绑扎应牢固,绑扎点应均匀。桩端压浆管绑扎在箍筋内侧,与钢筋笼主筋靠近绑扎固定,绑扎点为每一道加强筋处,绑扎点间距为2.0m。桩端压浆阀在钢筋笼起吊后入孔前旋接在导管下端,空孔段压浆管应预先焊接好,与钢筋笼一起吊入。在钢筋笼下到连接桩侧压浆阀的三通距孔口以上1米左右时,安装桩侧压浆阀,并和钢筋笼绑牢。
3.4 下钢筋笼
在下钢筋笼前,导管上端应用管堵封严。钢筋笼宜整体吊装,并保持垂直起吊,防止钢筋笼起吊过程中变形而破坏压浆管。严格控制钢筋笼下放深度,确保钢筋笼下到孔底,严禁悬吊,以免桩端压浆阀埋在混凝土中,影响压浆效果。在下放钢筋笼时,若孔内泥浆表面有气泡出现,应将钢筋笼提出来,对泥浆管进行认真检查,若有漏点要进行更换,确认无误后重新下放钢筋笼。
3.5 混凝土灌注
钢筋笼就位后,确认压浆管没有损坏,即可下放混凝土导管,然后测桩底沉渣厚度合格后,立即灌注混凝土。在灌注过程中应严格控制混凝土导管的埋深、混凝土的灌注标高。灌注完成后孔口如需回填,回填后应插有明显的标识,加强保护,严禁车辆碾压。
3.6 压浆
后压浆控制采用注浆量与注浆压力双控法:以水泥注入量为主,压力控制为辅(其中注浆量和注浆压力应根据设计要求或根据桩长、桩径、桩端及桩周地质等具体情况确定)。
压浆控制要求:
3.6.1 水泥浆压入量达到设计值的70%,泵送压力超过设计值,可停止压浆;
3.6.2 水泥浆压入量达到设计值的70%,泵送压力不足预定压力的70%,应调小水灰比,继续压浆满足预定值;
3.6.3 若水泥浆从桩侧溢出,则应调小水灰比,改间歇压浆至水泥量满足预定值。
3.6.4 终止泵送压力不得小于1Mmp。
桩端压浆可在桩混凝土灌注2天后压浆;桩侧压浆可在桩混凝土灌注3天后压浆。水泥浆应采用425#以上标号的普通硅酸盐水泥拌制,水灰比一般控制在0.5~0.75之间,相对比重控制在1.5~1.7之间。压浆前要检查系统运转情况及各参数指标是否达到设计要求,压浆时要做好压力、压浆量、冒浆量的测量工作,并做好后注浆作业记录(包括成桩日期、压浆日期、桩端和桩侧水泥浆压入量、水泥浆泵送终止压力)及特殊情况处理记录。
3.7 桩的承载力试验
为了检验注浆效果,在注浆后可进行竖向抗压极限承载力试验。试验按中华人民共和国国家标准《岩土工程勘察规范》GB50021-2001及行业标准《建筑桩基检测技术规范》JGJ106-2003、《公路桥涵地基与基础设计规范》JTJ024-85、《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000、《建筑桩基技术规范》JGJ94-94等有关标准进行。
实验方法宜采用自平衡试桩法,因为自平衡试桩法是较接近竖向抗压桩实际工作条件的试验方法。试桩预定加载值为单桩承载力设计值的2倍,并采用慢速维持荷载----逐级加载法。
试验程序:
3.7.1 加、卸载分级
每级加栽值为预估极限承载力的1/20,第一级可按2倍荷载加荷。
卸载也分级进行,每级卸载量为避免个加载级的荷载值。
3.7.2 加载测量
每级加载后在第1h内按在5、15、30、45、60min测读桩顶沉降量,以后每隔30min测读一次。位移传感器连接到微机,直接由笔记本电脑控制测读,同时在笔记本电脑屏幕上显示Q-s曲线和s -1gT曲线。
3.7.3 判稳标准
每级加载下沉量,在每小时内小于0.1mm并连续出现两次,即可认为稳定,可加下一级荷载。
3.7.4 卸载量测
每级卸载后,应观测桩顶的回弹量,款测办法与加载相同。卸载到零后,在每3h内每30min观测一次。
3.7.5 中止加载条件
(1)实验桩荷载箱达到最大加载值。
(2)某级荷载作用下,桩的位移量为前一级荷载作用下沉降量的5倍。
(3)级荷载作用下,桩的位移量为前一级荷载作用下沉降量的2倍,且竟24h尚未到达相对稳定。
(4)验桩劣迹沉降量拆过40mm。
单桩竖向承载力的确定:依据实验桩位移随荷载的变化特征用公式法取定试桩的极限承载力,用等效转化确定极限承载力所对应的桩顶位移。
计算公式:
①根据位移随荷载的变化特征确定极限承载力,对于陡变型Q-s曲线取Q-s曲线发生明显陡变的起始点。
②对缓变型Q-s曲线,按位移值确定极限值,极限侧阻取对应于向上位移S上 =40~60mm对应和在为承载力吉县直QU上;极限端取S下=40~60mm对应荷载,或大直径桩的S下=0.03~0.6D(D为桩端直径,打桩径取低值,小桩径取高值)的对应荷载。
③根据位移水时间变化的特征取定极限承载力,下段桩取S-1gt曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值,上段取S-1gt曲线尾部出现明显向上弯曲的前一级荷载值。
分别求得尚下段桩的极限承载力Qu上、Qu下,然后考虑桩自重的影响,得出单桩竖向抗压级县承载力为:
Qu=(Qu上-W)/γ+ Qu下
式中:W----荷载箱上部桩有效容重
Y----荷载桩箱部桩侧阻力修正系数
(对于粘性土、粉土Y=0.8;对于砂土Y=0.7)
注:偏于安全,本实验桩Y=1.0
3.8 等效转换法
将自平衡发获得的向上、向下两条Q-S曲线通过转换,等效相应位的传统静载方法的Q-S曲线(等效转换曲线),如图2所示,依据等效转换曲线,确定实验桩极限承载力所对应的沉降位移。
最后是试验结果分析:根据试验结果绘制的等效转换曲线确定单桩竖向抗压极限承载力,并确定相应的沉降值;并确定达到设计荷载时的相应沉降量,判断是否满足设计要求.
图2