对于浅析高层建筑工程中桩端后压浆施工技术运用

论文导读：
摘要：市场经济的发展为社会现代化建设创造了条件,这使得社会的高层建筑数量不断增多,但建筑物的荷载却变得逐渐加大,这就给钻孔桩承载力性能提出更大的要求。本文针对高层建筑工程中桩端后压浆施工技术的应用进行论述。
关键词：高层建筑；桩端后压浆；施工技术；应用

1、工程概况

该高层建筑共15层,其中地上14层,地下1层,局部2层,建筑的基础是群桩基础,持力层主要是由砂砾碎石层组成,桩径均为Φ700mm,桩长15m且达到入碎石层在1m以上的标准,钻孔灌注桩施工。通过各方面的性能检测之后,观察到砂砾碎石层试桩的端部承载力和侧壁摩阻力与工程标准的承载力存在差距,在设计、施工、监理等共同研究下最终选择了钻孔灌注桩桩端后压浆的方法对持力层进行加固,增强持力层的物理力学性能。

2、场地地质条件和承载力计算

根据地质勘查报告,本工程所在区域上部为粘性土,中部为粘土夹含碎石,下部为碎石层及强风化泥岩。该工程采用的钻孔灌注桩基础,以第6层砂砾碎石层作为桩端持力层。依据《建筑桩基技术规范》(JGJ94-94)确定极限侧阻力标准值qsik,极限端阻力标准值qpk,如表1。
表1桩侧极限侧阻力和桩断极限端阻力计算表

设计灌注桩桩径为700mm,桩长为15m,入第6层碎石层深度至少为lm,以勘测探孔ZK1、ZK5、ZK8、ZK11、ZK14五个孔对单桩极限承载力计算,按照公式Quk=qpk*Ap+U。得出单桩极限承载力标准值,见表2。
表2单桩极限承载力标准值计算表

根据设计结构计算要求单桩竖向极限承载力标准值为5000kN,压至破坏承载力为6500kN,远远大于上述的单桩竖向极限承载力标准值;因此,采用钻孔灌注桩桩端后压浆施工工艺来提高桩的承载力。

3、钻孔灌注桩后压浆施工技术

3.1桩端后压浆加固原理

对于钻孔灌注桩的相关操作来说,不管采取怎样的措施对孔实施清理,其最终依旧会出现不同量的沉渣;初灌早期,混凝土由长的导管向下降,由于受到落差的影响导致桩底源于：党校毕业论文www.7ctime.com
部位的混凝土离析出现“虚尖”、“干碴石”;孔壁的泥皮阻碍了桩身与桩周土的结合,使得摩擦系数等出现异常情况影响了灌注桩的桩端承载力和侧壁摩阻力。
桩端压力压浆是将水泥浆液通过压力作用压入桩端的碎石层孔隙中,最后将其打入桩端的碎石层孔隙里。同时,在相对稳定的环境下让之前松散的沉渣、碎石、土粒和裂隙胶结合为高强度的结合体。浆液压入桩端后,第一步需要使其与桩端的沉渣、离析的“虚尖”、“干碴石”彼此整合,使得这一范围的密实程度增强,不断加强了承载力;水泥浆液受到压力的影响会不断往桩端的附近扩散,在碎石层的孔隙中融合成为全新的扩大桩头,促进了桩端的受力面积扩大;浆液沿着桩身和土层的结合层上返,消除了泥皮,增强了桩侧摩阻力,且浆液横向渗透到桩侧土层中作用也较为显著。

3.2施工工艺流程和压力注浆程序

根据工程施工需要和工程特点,合理的配备施工机械设备,科学的组织施工人员,充分了解工程地质情况,为工程顺利施工打好基础。施工工艺流程和压力注浆分别见图1、图2。

3.3施工工艺与需要注意的问题

3.3.1压浆管的制作:一般情况下,钢筋笼、压浆管的制作需要同时进行。压浆管选择直径大小为25mm的铁管制作,接头选择丝扣连接,两端选择丝堵封严。压浆管长度与钢筋笼相比要多出55cm,对桩底部长出钢筋笼5cm,上部高出桩项混凝土面50cm。压浆管在最下部20cm设置一个压浆喷头,对此处运用钻头均匀钻出4排压浆孔,间距大小3cm、直径大小3mm;结合图钉把压浆孔封堵起来,最外面套上直径大小一样的自行车内胎并在两端用胶带封严,由此把压浆喷头改装为单向装置:在注浆时压浆管中压力把车胎迸裂、图钉弹出,水泥浆利用注浆孔和图钉的孔隙压入碎石层中,这样可有效避免压浆管被堵塞。
3.3.2压浆管分布:把两根压浆管相互调整位置,并绑在钢筋笼外侧。成孔之后需要按照清孔、提钻、下钢筋笼等操作。对钢筋笼吊装安放时应该加强对压浆管的维护处理,禁止钢筋笼出现扭曲以防止出现压浆管在丝扣连接处松动,喷头位置需要采取混凝土垫块保护,禁止摩擦孔壁而发生车胎破裂导致压浆孔的堵塞,整个灌注混凝土过程必须要结合施工标论文导读：
准进行。
3.3.3压浆桩位:从长期施工的经验与技术使用情况看,此项碎石层碎石含量在55%～75%,硬塑状粉质黏土是主要的充填物,通常情况无需实施胶结,水泥浆常受到不同压力的影响而出现变化。为防止压浆时水泥浆液从临近薄弱地点冒出,压浆的桩应成桩3d～7d,并且该桩周围8m范围内没有钻机钻孔作业,该桩周围8d范围内的桩也应成桩3d以上,以免给后面的工序带来影响。
3.3.4水泥浆液的制作:压浆水泥浆液采用普通硅酸盐P.O42.5制作,第一盘水灰比为0.7,第二盘加大水泥用量,水灰比变为0.5直至压浆结束。水泥浆液应经过筛网过滤,防止有未搅开的水泥颗粒堵塞压浆管。
3.3.5压浆施工:压浆操作要保完成,最好采用整个承台群桩一次性压浆。压浆需对周圈桩位先操作,然后对中间桩施工;压浆选择两根桩循环压浆,第一步压第一根桩的A管,压浆量在总量占65%,压完之后对另一根桩的A管施压,紧接着是第一根桩的B管和第二根桩的B管,按照这样的操作顺序则能够使得同一根桩两根管压浆的时间维持超过30min～60min,为水泥浆的扩散创造足够空间,施工人员需采取必须的记录。
3.3.6压浆量、压浆压力和压浆控制标准:因压浆量无成型的理论计算公式,并且不同的地质条件压浆量也会不同,经专家分析论证,该工程单桩压浆量可控制在0.8～1.2t水泥之间。压浆压力在1.5MPa～2.5MPa之间。压浆时采用控制压浆量和控制压浆压力的双控办法,优先控制注入水泥量在0.8t～1.2t之间,其次控制压力,即压浆无明显吃浆现象且压力持续上升到2.0MPa即可停止压浆。

3.4压浆施工存在的问题与处理

3.4.1喷头失灵:当压力超过10MPa之后,整个压浆喷头依旧打不开,则可以判定喷头位置损坏,此时不得强制性把压力扩大,需要对另一根管实施压浆数量的补充。
3.4.2冒浆现象:水泥浆沿着桩侧或其它位置冒浆则是压浆过程经常存在的问题,当水泥浆液从别的桩或者地面上冒出后,则表明桩底达到饱和状态,此时则可以中断压浆;若从本桩侧壁冒浆,压浆量同样要达到标准需要后才能结束压浆;而自本桩侧壁冒浆量偏少时,需把此压浆管使用清水加以冲洗,等到第二天原来压入的水泥浆液终凝固化、堵塞冒浆的毛细孔道时再重新压浆。
3.4.3浆量过少:压浆过程中尽可能利用整个承台群桩一次性压浆,压浆先施工周围的桩形成一个封闭圈,在施工环节需要维持中间桩位的压浆质量,当有一些桩压浆量满足不了标准时,则要结合工程的实际需要进行补充调整。

4、桩端后压浆成桩质量检测与分析

4.1桩端后压浆成桩质量检测

本工程Φ700mm的钻孔灌注桩共208根桩端后压浆技术,Φ700mm单桩竖向设计值为5000kN,经确定试桩竖向抗压极载力最大加荷值为6432kN。
试桩时,选取了1#、4#和6#共3根试行了对比静载试验, 1#、4#为后压浆成桩,为压浆量80%的半成桩,以检测分析出载力变化情况,具体加载如下。(1)加载分级:每级加载为预估单桩极限承载力的1/10～1/15,每次加载350KN,首次加700kN。(2)沉降观测:每级加载后隔5min, 15min各测读一次桩顶沉降量,以后每5min测读一次桩顶沉降量,累计1h后测读一次桩顶沉降量。(3)稳定标准:在每级荷载作用下,桩顶的沉降量在每小时内小于0.1mm。试桩的Q-S曲线分析见图3。

可以看出, 1#、4#桩在6432KN的加载-S曲线呈缓变形,说明桩端注浆后桩充分发挥,变形特性随之改善,桩的沉降量明显降低;而6#桩则出现了骤降,说明其承载力有待提高,在完全注浆后,其承载力达到要求。

4.2桩端后压浆成桩效果分析

4.2.1提高单桩承载力:单桩承载力的提高满足了设计要求注浆前直径Φ700mm的桩承载力为3167kN,注浆后大于6432kN,单桩承载力提高了10

3.09%,效果十分显著。

4.2.2提高生产效率:缩短了工期如果采用桩径为1m、桩长为18.6m的普通钻孔灌注桩同样能达到设计要求,但入层深度增加了3.6m;根据施工中钻进速度,该碎石层平均进尺为0.5m/h,该增加入岩层部分至少需增加施工时间在8h以上,以全部208根桩、8台钻机同时施工计算,后压浆施工至少比单纯增加桩的桩径和桩长节约工期15d～20d。
5、结束语
总之,建筑行业技术的发展促进了高层建筑数量的增多,而高层建筑对桩基承载力不断加大,特别是对碎石层作为持力层的桩基进行处理时,钻孔灌注桩桩端后压浆工艺具备工期短、能耗少、成本低等诸多优势得到广泛运用。