灌注桩后注浆技术在超高层建筑桩基工程中的应用
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第2 8 卷第2期 V 0 1 2 8 N o 2 建筑施工 灌注桩后注浆技术在超高层建筑 桩基工程中的应用 P o s t Gr o u t i n g T e c h n o l o g y f o r Bo r e d P i l e Ap p l i e d t o P i l e F ou n d a t i on E n g i n e e r i n g o f Su|T a l I Bu i l d i n g0U n d a t l 0n u p e r Bu i l d i n g I 口 朱庆涛 王俊佚 李 广,颜峻生,唐九如 z (1 中建八局总承包公司 上海 2 0 1 2 0 6 2 东南大学土木工程学院南京 2 1 0 0 1 8)【摘 要】通过两次试桩,验证了灌注桩采用后注装技术其竖向极限承栽力大幅度高于未注装的桩基,且沉降量明显减小。从而确定了大面积工程桩的设计方案。获得良好的经济艘益。【关键词】钻孔灌注桩 桩基后注浆 技术 【中图分类号 T U 4 7 3 ,文献识别码 A 【文章编号l 1 0 0 4 一 l O O l(2 0 0 6)0 2-0 0 9 7-0 3 中建大厦位于上海市浦东新区陆家嘴世纪大道和浦 电路交界的西南角。地上主楼 3 2 层,高约 1 6 0 余 m,地 下室 4 层,深达 1 8 3 m,总建筑面积约 9 6 万 m 。本工程采用桩一筏基础,桩基拟用 8 5 0 m m钻孔 灌注桩。按照先做试桩再确定大面积桩基方案的原则,第一次做了3 组试桩,桩长 5 9 m,进入 层,试桩结 果发现单桩竖向极限承载力均不满足设计要求,其主要 原因为沉降量过大,桩端阻力未得到充分发挥。经研 究,设计决定推广应用建筑业 1 O 项新技术之 “灌 注桩后注浆技术”来提高桩基的承载力,减小沉降量,再通过第二次试桩加以验证。场地土层分布及特性见表 1。表 1 场地土层分布及灌注桩阻力设计值 层号 土层名称 平均层厚 m (k P a 状态 密实度 填 土 2 1 3 1 5 松 散 褐黄一 灰黄色 粉质粘土 1 5 3 1 5 可塑 友色 淤 泥 质 粉 质 粘土 3 6 7 1 5 流 塑 松 散 。灰 色 粉质 粘 土 2 5 O 2 O 松 散 灰色 淤泥 盾粘土 5 0 6 2【)流 松教 。灰色 粘 土 3 6 7 ,o 可 塑 松散 灰色 粉 质 粘 土 5 9 9 4 O 可 塑 松 散 暗 绿一 革 黄色 粉 质 粘 土 6 1 2 6 5 硬 塑 稍密 。革 黄色 粉 质 粉 土 加 7 6 舳 中 密 草黄色 粉砂 2 0。6 9 9 0(2 8 0 0)密 实 注:表 中 桩恻阻 力特征值;桩端端阻力特征值。【作者简介】朱庆涛(1 9 6 9 一),男,本科,高级工程师,司总工程 师,联系地址:上海市浦东新金桥路 2 8号 l O楼(2 0 1 2 0 6)。电话:(0 2 1)5 0 3 0 7 5 9 8。【收稿日期】2 0 0 6-0 1 1 0 1第一次试桩情况(未采用后注浆)第一次试桩共 3 组,桩径 8 5 0 m m,桩长自地表向 下 5 9 m,进入l h 层(粉砂层),混凝土强度等级 C 3 5,按地质勘查报告提供的土工参数见表 1。单桩竖向极限 承载力的标准值为 i 0 2 4 0 k N。成桩后 3 0 d 进行静载抗 压试验,按上海市标准 (D G J 0 8-2 1 8-2 0 0 3)有关规定进行,采甩慢速荷载维持 法分 9 级加载进行测试。在第 8 级荷载作用下,桩顶沉 降量大于前一级荷载下沉降量的 5 倍以上,然后又继续 加载至总沉降量达到大于 i 0 0 m m后终止加载。测试结 果见表 2。表 2 6 组试桩静栽试验结果 姐 删 I 桩 号I桩 径J 桩 长 极 限 承 巍 力 I 沉 降 f 最 大 加 戴 I 最 大 沉 降 f 残 余 沉 降 I 曰 弹 量 1 I m f l 1【N 1 m I 1【N 1 哪l m l耐 第 一 次 试 桩 I 试2 7 瑚 14 6 3 9 2 1 6 7 0 3 6 5 9 4 7 1 0 8 9 1 5 1 2 试l 8 5 0 5 9 8 1 9 2 1 9 0 9 l 1 2 6 4 1 0 0 0 3 8 1 7 3 1 8 3 1 8 2 试i 8 1 9 2 2 5 0 1 O 2 1 帆1 8 昭9 9 1 1 9 1 6 :第 二 次 试 桩 I 8 50 j”试2 5 I I I!兰!I 翌 1 5 0 0 o 3 2 6 4 l 2 1 4 I 2 2 2 6 4 6 8 1 5 9 0 I 2 o 3 7 弧1 6 l 1 7 4 I 2 o 0 6 4 0 3 第一次试桩资料表明,3 组试桩均因沉降量过大,影响桩端阻力的发挥,故桩的极限承载力未达到设计要 求(经计算,3 根试桩单桩竖向抗压极限承载力标准值 仅为 7 8 5 1 k N,为设计值的 7 6 );而桩身结构基本完 整,未发生桩身混凝土破坏现象。因此,有必要采取针 mm 维普资讯 http:/ 第 2 期 朱庆涛、王俊侠、李广、颜峻生、唐九如:灌注桩后注浆技术在超高层建筑桩基工程中的应用 对性措施。2第二次试桩情况(采用后注浆)针对第一次试桩发现的问题,决定采用后注浆技术 以改善桩端的受力性能。第二次试桩计 3 组,桩径仍为 8 5 0 n l m,桩长 5 1 m(比第一次桩长缩短 8 m),混凝土 强度等级 C 3 5,每根试桩埋设 2 根注浆管,管端略长于 桩端 O 5 m,注浆参数见表 3。注浆后 2 0 d 进行静载试 验,试验方法与第一次试桩相同。注浆后单桩承载力设 计值为 5 7 0 0 k N。按设计要求,达到最大加载量为 1 5 0 D 0 k N 时即终止加载。试验结果亦在表 2 中。3后注浆技术施工 3 1施工流程 方案设计一(注浆参数)钻孔一下钢筋笼一埋设注浆 管一(清孔)浇注混凝土一(经过 7-2 4 h)清水劈裂注浆一(经过 7 2 5 d 龄期)初注浆一(监测上抬及泛浆)观测注 浆压力、注浆量一记录最大压力最终注浆量一 成桩 3 2 注浆参数(见表3)表 3注泉参数 注 菜 压 力 如I 单 桩 注 荣 水 泥 用 量 l【g 水 灰 比I 注 菜 时 问 1 4 4 l 2 0 0 0 l 0 5 5 j 桩身 强 度 达 到 7 5 旨 可 始注 装 终止注浆标准:(1)单桩水泥注入量已达到 2 0 0 0 k g 上抬。3 3 注意事项 3 3 1 及时进行注浆管的“劈裂”桩体混凝土浇筑后,在 7-2 4 h 内应用清水对注浆 管进行“劈裂”和清洗,这样可以将注浆管头部周围的 混凝土与土体的混合物及时劈通,保证注浆通畅。本次 2 4 0 憾 桩的一根注浆管埋深不够,导致注浆头部被混凝 土覆盖,无法劈通。不得不在事后改用桩侧注浆进行补 救。3 3 2 控制好浆液浓度 在注浆过程中,浆液受到注浆压力与灌浆阻力的共 同作用,悬浮在浆液中的水泥颗粒不断沉积在管壁上,导致管道系统的摩擦力不断加大,流通截面逐渐缩小,直到完全堵塞。浓度过大是导致堵塞的主要原因。因此 要控制好浆液的浓度,宜先压稀浆后压浓浆。水泥浆应 搅拌均匀,在抽入高压泵之前必须进行过滤。压浆时先 慢速压浆逐步达到设计要求,并尽可能保持压力稳定。3 4 注浆实录(表 4)组 剐 桩 号 桩 长 注泉 管 长 度 劈裂 时间 注 浆 时问 注 菜 用时 注 浆压 力 水 泥 用 量 泉液 流 量 ,m ,m ,h ,d ,h ,l n 4 试2 3 9 5 n 8 l 桩 体 混 l 4 l:3 0 1 4 2 o 0 0 l 4 2 l 土 浇 筑 1 4 4 O 耒 威功 5 试2 4 0 5 1 4 9 8 1 后7 h 2 2 2:1 0 3 0 2 2 伽 1 0 2 6 6 试2 5 2#4 9 8 1 5 5 5 3:1 0 1 6 1 8 2 2 5 0 7 1 2 注:2 4 试 桩 先 桩 端 注 泉 未 成 功 8 d 后 再 进行 桩 曩 f 钻 孔 施 桩 曩 l 注 泉。力达 已达1 5 0 5 m i n 浆压4分析比较 力达到设计注浆压力的 ,并维持 以上 卞 (3)注浆总量已达到 7 0 ,且桩顶或地面出现明显4 1 承载力 一 l 世 瑶 臀 1 1 桩顶荷栽 Q k N(1 4【M W 1 8 n 1【1 1 2 l“W 1 1 6 I H l【图1 未泣浆与后注浆试桩 Q-s曲线 造 懈 jI|勰 维普资讯 http:/ 2,2 O 0 6 朱庆涛、王俊佚、李广、颜峻生、唐九如:灌注桩后注浆技术在超高层建筑桩基工程中的应用 第2 期 由表 4的静载试验结果可以看出,采用后注浆技 术后,在桩长减少 8 m的情况下,后注浆桩的单桩竖向 极限承载力仍远远大于未注浆桩的承载力。由于后注浆 的 3 组试桩均未做极限破坏,故不能直接计算出增幅的 百分比。如以二次试桩的平均值作近似比较,后注浆桩 比未注浆桩的单桩竖向极限承载力约提高 5 0 以上。4 2 沉降量 由图 l 看出未注浆桩在达到极限承载力 8 1 9 2 k N 时,桩项沉降已达到 1 9 0 9-2 4 5 0 m m,在加载 9 2 1 6 k N 时,沉降猛增到 7 0 3 6-8 1 9 2 m m,曲线出现陡降。卸载 后,残余沉降量很大,回弹率只有1 6-1 8 :而与之邻近 的采用后注浆的 2 3 9 h 2 4 0 桩,在加载达到 1 5 0 0 0 k N 时,桩顶沉降量仅 3 4 3 7-3 6 2 7 m m,卸载后恢复力很 好,回弹率高达 6 0 左右。由此可见,采用后注浆技术 对于灌注桩的桩底沉渣得到了有效的胶结,形成了一个“水泥浆一土结合体”,增加了桩底土的刚度,这对减少 采用钻孔灌注桩的高层建筑桩基沉降量是十分有效的。4 3 桩身阻力 为了了解注浆桩桩身轴力及桩侧摩阻力的分布情 况,在2 根试桩 2 3 9 、2 4 0 成桩时,在桩身自上而下 7 个截面分别埋设了振弦式钢筋应力计。在静载加荷过程 中,根据测读的应力计频率和钢筋、混凝土面积、材料 弹性模量等参数,计算出各截面处桩身轴力,从而推算 出各土层的桩侧摩阻力。由测得数据可知:(1)后注浆桩的桩侧摩阻力比未注浆的有所提高。虽然不能与未注浆桩直接对比,但同上海地区 他 基基 础设计规范 (D G J 0 8-I 1-I 9 9 9)的建议值相比,以及 参阅上海某工程的实测资料(见参考文献 1),均表明 桩侧土层摩阻力增幅在 3 0 左右。(2)后注浆桩的摩阻力,在桩身下半部提高幅度较 大,而桩身上半部增幅相对较小。可以这样分析,桩底 注浆时,浆液沿桩身向上延伸,使一定范围的桩侧泥皮 得到加固所致。4 4 费用比较 通过二次试桩所得的结果,设计单位在重新验算群 桩承载力的基础上,决定全部抗压桩采用后注浆技术,并对原设计方案作了调整:将桩基有效桩长由原设计 4 0 m 减为 3 2 m(缩短 8 m),工程桩总数由原 3 0 3 根减 至 2 7 4根。据此进行了经济分析对比:采用后注浆技术 要增加注浆管、水泥用量及人工机械费用,但由于桩数 和桩长减少,混凝土、钢筋及泥浆外运等费用会相应降 低。二者相比,该工程桩基造价约降低 5 5 6 万元(约占 桩基造价 5 左右)。5 结语(1)灌注桩后注浆技术是一项建筑业新技术。实 践表明,在高层建筑深桩基工程中应用,有明显的技术 经济效益,特别在粉砂和含砾砂层中效果更好。(2)通过二次试桩对比,获得了具体的实际资料。它有力地表明灌注桩采用后注浆技术改变了桩的承载性 状,克服了泥浆护壁和水下作业的先天不足。是提高桩 基承载力、减小沉降的一项有效措施。(3)后注浆技术施工设备简单,施工方便,费用 低,无需向地面排浆,有利于环保和文明施工。参 考 文 献 1 周红波 深厚砂土中钻孔桩基承栽力异常分析和处理 建筑施 工,2 0 0 5(2):1 1 1 4 (上接 第 9 6页)3 2 4 停止减压降水时机 当减压降水达到设计要求、基坑底板混凝土达到设 计要求的强度等级及层项板上覆土重量与承压水头“顶托力”相比,达到和超过平衡点时,方可停止减压 降水(关井)。3 2 5 贯彻信 息化施工 信息化施工贯彻整个减压降水过程,及时对周边地 面沉降、位移、坑底隆起等监测资料进行分析,及时调 整减压降水的时间和降水深度:在有突变或超过设计规 定的警戒值时,及时采取停止或加强减压降水等措施。3 3 制定应急预案,保证连续抽水(1)为了防止施工现场断电情况发生,影响减压 降水,产生突涌,特采取以下措施:减压降水井抽水 配备专用施工用电线路、电箱。现场配备一台不小于 7 5 K w 的应急发电机,一旦现场供电中断,由应急发电 机供 电。(2)为了保证减压降水 2 4 h 不间断运作,每口减 压降水井配备备用深井泵 1 台,以确保持续减压降水。4 实施效果 又一城工程在减压降水期间,基坑未发生任何管 涌、流沙等现象:基坑施工全过程稳定、有序,减压降 水完全达到了预期的效果。周边环境沉降未因抽承压水 产生突变,在历时3 个月施工期间,周围建筑物最大沉 降 8 9 m m,地墙沉降 1 O 7 m m,说明一些针对减少抽承 压水对周边环境影响的措施取得了效果。一 维普资讯 http:/
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