灌注樁后壓漿技術是有效提高灌注樁單樁承載力的一種施工技術。雖然國內外已有采用后壓漿技術減少樁基沉降的工程實例,但目前對于灌注樁后壓漿技術的作用機理的認識尚沒有明確的理論依據,相關的學術性研究較少,對后壓漿灌注樁的承載力計算也沒有明確的規(guī)范。展開灌注樁后壓漿施工技術在高速
公路橋梁樁基施工具有重要的理論意義和工程應用價值。
1、工程概況
某高速公路大橋后注漿鉆孔灌注樁位于某河西岸的一級階地上,地層除局部覆蓋第四系全新統(tǒng)人工堆積層外,其余均為第四系全新統(tǒng)沖積層。其試驗樁地段的工程地質情況下:
(1)第四系人土填土層
素(雜)填土:灰褐色,松散,稍濕,成份以碎石、黏性土、
混凝土及生活垃圾。淤泥:深灰色,黑色,流塑,含大量有機質,以塘淤泥為主。耕植土:灰黃色,灰色,松散,以黏性土為主。
?。?)第四系全新統(tǒng)瀉湖積層
粉質黏土1:灰黃色,褐灰色,軟塑,局部硬塑,局部為黏土,含較多鐵錳質結核,豁結性較好,地基基本承載力為120kPa。粉土1:灰色,稍密,飽和,夾粉質薪土薄層,含少量云母碎屑,地基基本承載力為90kPa。淤泥質粉質黏土:灰色-深灰色,流塑,局部軟塑,局部夾粉土薄層,具腐臭味,地基基本承載力為80kPa。粉土2:灰色,稍密,飽和,含少量云母碎屑。地基基本承載力為100kPa。粉質黏土:灰色,流塑一軟塑,有異味,夾薄層狀粉土,含有機質。地基基本承載力為100kPa。
(3)第四系上更新統(tǒng)瀉湖積層,沖海積層。粉土:灰色,中密,飽和,夾粉質豁土薄層,局部含較多粉砂。地基基本承載力為150kPa。粉質黏土:褐灰色,軟塑,夾粉土,粉砂薄層。地基基本承載力120kPa。粉砂:青灰色、灰色,中密-密實,飽和,局部夾粉質黏土、粉土薄層,局部夾少量細砂和中粗砂。地基基本承載力150kPa。
2、施工方法的選擇
注漿次序是后注漿施工的關鍵,一般的原則是從加固區(qū)域的外圍進行圍、堵、截,內部進行充填、擠壓,以獲得較好的注漿效果,從而達到加固的目的。注漿次序分為平面次序和深度次序。
平面次序選擇包括(1)以注漿孔群為單位的注漿次序;(2)以堵水、防滲為目的的帷幕注漿施工次序,該施工工序就是逐漸縮小孔距,即鉆孔逐漸加密;(3)加固地基為目的的施工次序采用,該次序施工的特點是插孔注漿擠密,最后逐漸壓實“圍、擠、壓”,即先將注漿區(qū)圈圍住,有利于保證注漿重量。
3、灌注樁后注漿施工設計
該工程采用1.0m鉆孔灌注樁,樁入粉土中40.0m,且樁體上端須穿過lO.Om厚的淤泥質粘土。單樁有效長度48m,單樁承載力設計值4500kN。由于地質條件限制,需要用樁底注漿進行加固以提高樁基承載力。注漿的具體設計值如下:
?。?)注漿壓力控制:注漿壓力不超過2.5MPa,一般控制在1-2.0MPa內。根據工藝要求,注漿管開塞壓力為4.OMPa。如果注漿壓力超過3.OMPa,要采用穩(wěn)壓間隔式注漿工藝,穩(wěn)壓靜置間隔時間不少于10min后停止注漿。注漿時,注漿管接上單向閥,再接高壓注漿軟管,注漿完畢關閉單向閥,待水泥漿不外噴時卸下。
?。?)上抬位移控制:一般說來,在樁端壓力注漿時會產生較明顯的樁頂.上抬現(xiàn)象,樁頂上抬量不宜過大,根據實踐經驗宜控制在0.530mm左右。
?。?)注漿量:本工程每根樁后注漿工法施工注漿控制標準工藝參數是:水泥用量3t;注漿濃度水灰比0.50.6;注漿速度20-40L/min;若注漿過程中出現(xiàn)返漿,可停止30min-60min后再注,再注再返漿再停注,直至達到設計注漿量。當樁底土層為砂性土時,配制水泥漿水灰比宜為0.5,樁底土層為粉土時,水灰比宜為0.6。
4、施工效果分析
4.1施工準備
1)對于已澆注完成的樁頂標高合適的樁,先鑿除樁頂的松散破碎層和低強度混凝土,樁頂面應水平、平整,設置鋼筋網片3-5層,間距80-15Omm;2)如果樁頂距離地面比較深,需要施工單位進行接樁處理,至樁標高距地面以下一米左右,如原樁身露出主筋長度不夠時,應通過焊接加長主筋,各主筋應在同一高度上,按規(guī)定焊接;樁頂面應水平、平整,設置鋼筋網片3-5層,間距80-15Omm;3)對于尚未澆注的檢測樁,灌澆時可以直接澆到樁頂距地面下lm的位置;頂面應水平、平整,設置鋼筋網片3-5層,間距80-15Omm。
4.2施工效果
選取兩根典型樁的荷載一沉降曲線,如圖3所示。其中一根為未注漿的樁,另一根為經過注漿加固的。
結果表明:注漿樁的極限承載力為7000kN,未注漿樁的極限承載力為5OOOkN,注漿加固后基樁極限承載力提高40%??梢姡笞{加固對提高本工程基樁承載力是有效的。
對應于未注漿樁極限承載力5OOOkN時,注漿樁和未注漿樁的沉降量分別為9mm和2mm,可見后注漿技術能提高樁基控制變形的能力。
5、結束語
通過以上工程實例分析表明:
(1)注漿施工采用孔口封閉分段式自上而下分序施工的注漿工藝。該施工工藝能逐漸提高注漿壓力,不僅能保證注漿質量,還能防止抬動、漏漿等事故。
?。?)注漿法加固橋梁樁基控制沉降在經濟性、可行性和時效性上有優(yōu)勢。
?。?)灌注樁后注漿工法是我國近年來開發(fā)成功的一種樁基施工新技術,固化了樁基虛土和地基土,工程質量穩(wěn)定性好;提高了樁基承載力,降低了沉降量;
施工設備較簡單,方法易于掌握、費用低縮短工期;需向地面排漿,無振動無噪聲,文明施工,提高了社會、經濟、環(huán)境綜合效益,具良好發(fā)展前景。