嘉和中心工程地处宁波市中心, 天一广场的东面, 药行街的北面。施工场地狭长, 周边环境复杂。工程总建筑面积约162000m2, 由21层和26层公寓楼各1幢、39层办公楼1幢、7层裙房 (含夹层) 和3层地下室组成。公寓楼、办公楼分别采用钢-混凝土框架——剪力墙、钢-混凝土框架——核心筒结构。桩基采用大直径钻孔灌注桩, 基础为桩筏基础。基坑面积约14000m2, 开挖深度平均为17m, 最深处达22m, 基坑支护采用地下连续墙, 办公楼区域为4道支撑, 其它为3道支撑。
钻孔灌注桩设计要求进入8层粉砂的长度≥8m, 桩径分为3种:即φ1000、φ900和φ800。其中φ1000为138根, φ900为308根, φ800为226根以及抗拨桩φ1000为12根, φ800为54根 (抗拨桩桩端不注浆) , 总计738根桩 (其中桩底注浆为672根) 。设计桩长55m左右, 桩顶标高为-15.6~-22.1m不等, 设计要求每根桩内预埋两根注浆管, 采用!30的焊接钢管。注浆水泥采用32.5#的普通硅酸盐水泥, 水灰比为0.5~0.6, 注浆水泥用量分别为:φ1000≥3.5T;!900≥3T;!800≥2.5T。注浆在桩身混凝土浇灌后二周进行, 并要求在成桩24h后进行清水开孔。
(1) (1) 杂填土, 层厚1.70~4.20m。
(2) (3) -1淤泥质粉质粘土, 深灰色, 属高灵敏度、高压缩性、弱透水性土, 层厚为12.80~21.3m。
(3) (3) -2粉砂, 混淤泥质土, 深色~灰黑色, 力学性质差, 层厚为0.40~6.20m。
(4) (4) 粘土, 灰色, 属高压缩性, 分布不均匀, 层厚1.10~7.80m。
(5) (5) 粉质粘土, 可塑, 层厚0.7~6.7m。
(6) (6) -1砂质粉土, 黄色, 中密, 层厚3.6~17.2m。
(7) (6) -2砂质粉土, 灰色, 中密, 层厚0.8~11.1m。
(8) (7) -1粉质粘土, 灰色, 饱和, 软塑, 层厚0.5~4.0m。
(9) (7) -2粉质粘土, 深灰色, 饱和, 硬塑, 层厚0.7~3.4m。
(10) (8) 粉砂, 灰黄~黄色, 中密~密实, 层厚15.9~22.4m。
(11) (9) 粘质粉土, 灰绿色, 饱和, 可塑~硬塑, 层厚2.2~7.5m。
桩底注浆是指钻孔灌注桩在成桩后, 通过桩内预先埋设的注浆管用一定的压力把水泥浆液压入桩底, 并在桩底形成球形扩大头, 使浆液对桩底土层及桩底附近的桩周土层起到渗透、填充、压密和固结等作用, 对桩底土层增加强度, 从而提高桩承载力的一项技术措施。
注浆工艺流程如下:
桩底注浆装置示意图 (注浆管伸出高度与自然地坪平)
注浆管头的制作质量对钻孔灌注桩桩底注浆质量至关重要, 注浆管头利用!30壁厚为3mm的焊接钢管, 用榔头将钢管的底端250mm的范围砸成扁尖形, 其中尖形部长约60mm, 在钢管尖形以上150mm的范围内, 每面打!8的小孔4个, 4面共16个小孔, 然后用轮胎橡胶皮包裹 (三轮车外胎) , 并用铁丝绑扎严密, 外部再用胶带紧紧包裹, 以防小孔被浇灌的混凝土水泥浆堵塞, 注浆管头与注浆管可采用丝扣连接或外加套管电焊连接, 本工程采用长200mm的套管电焊焊接连接方式。不管采用何种连接方式都必须确保钢管接头牢固、密封、不得漏浆。如右图所示。
钻孔灌注桩钢筋笼制作完成后, 即开始注浆管在钢筋笼内的固定, 注浆管与钢筋笼采用电焊点焊固定, 焊接时一定要控制好电流强度, 过大注浆管管壁容易烧穿, 过小注浆管固定不牢, 注浆管与注浆管连接采用长200mm的套管电焊焊接连接。在钢筋笼内注浆管应保证上下垂直, 并且下放钢筋笼时要特别注意不得撞歪, 接头管焊接应牢固, 没砂眼。由于本基坑深度达16m以上, 在钻孔结束后, 要实际测量孔深度及钻机平台标高, 计算钢筋笼吊筋长度及注浆管调节段长度, 与钢筋笼尾节一起接在最后一节注浆管上并随尾节钢筋笼下放至孔底, 其中注浆管端部应插入孔底150~200mm左右。注浆管在空灌高度与钢筋笼两根竖向加强筋及加强箍!16@3000绑扎固定, 伸出头部焊与自来水管径相同的接头并用专用塞头塞住, 伸出高度与自然地面平, 如左图所示。
钻孔灌注桩成桩后24h即可进行注浆管清水开孔, 冲洗孔底沉渣。开塞时压力由小逐步加大, 直至清水打通, 开塞结束完毕后注浆管顶部应及时用塞头塞住, 以防杂物掉入。
注浆设备采用SDD6-10型的高压注浆泵, 注浆管与高压注浆泵之间采用专用高压注浆管连接。注浆水泥采用32.5#的普通硅酸盐水泥, 水灰比为0.5~0.6。
泥浆护壁钻孔灌注桩水下混凝土初凝时间需要一星期左右, 如注浆过早, 会导致因桩身混凝土强度过低而破坏桩本身;注浆过迟, 则可能难以使桩底已基本硬化的混凝土形成注浆通道, 从而在注浆时产生水泥浆液上冒, 影响注浆质量。故设计要求注浆在成桩后两星期进行。
根据现场水泥搅拌桶的容积, 直径为1005mm, 高为1200mm, 每桶可搅拌水泥400kg (即8包水泥) , 注浆采用32.5#的普通硅酸盐水泥, 水灰比为0.5~0.6, 为使水泥浆液搅拌均匀充分, 水泥搅拌桶内放一台出水口径为!100mm的水泵空转搅拌 (不接皮管) , 水泥搅拌桶旁挖一个相同容积的储浆池坑, 坑底及周边用1:2水泥砂浆粉刷, 基本保证不渗漏。水泥搅拌桶放置在施工场地长度方向的中间, 位置基本固定, 经搅拌的水泥浆液经过滤网过滤后放到搅拌桶旁的储浆池坑, 需要注浆的桩用SDD6-10型的高压注浆泵与专用高压注浆管子与预埋的注浆管连接。如右图所示。
注浆刚开始时, 水灰比先稀到稠, 即从0.6开始逐渐增稠到0.5m, 注浆压力控制在2~3MPa之间, 使注浆管端部小孔打开, 以确保注浆水泥浆液注入桩端部范围, 防止因初始注浆压力过大, 而产生注浆管端部小孔没有及时打开而使注入的水泥浆液沿桩侧上冒, 从而影响注浆质量。根据设计要求, 每根桩两根注浆管注入的水泥浆液量要基本相同。注浆过程中要检查注浆压力及注浆量, 做好注浆压力及注浆量的原始记录。注浆前, 高压注浆管与预埋的每根注浆管之间的连接采用专用连接接头, 连接接头中设有阀门, 注浆时可打开另一根未注浆的注浆管连接阀门, 看看是否有水泥浆液冒上来, 如有则可肯定在注浆的这根注浆管桩端小孔已打通, 同时亦打通了另一根还未注浆的注浆管端部小孔, 说明注浆管端部制作质量良好, 注浆质量可以保证, 此时应及时将阀门关闭, 以维持桩端注浆压力。两根注浆管注浆时间应掌握在30~40min左右, 注浆时间不宜过快。注浆结束后, 应迅速松开注浆管连接接头, 防止浆液凝固收缩而影响桩底注浆质量。
为确定单桩桩端底水泥注浆量的最大值, 随机抽查了一根B133桩进行水泥注入量的试验, 该桩桩径为!1000, 设计单桩注入水泥量为3.5T。试验采用两根注浆管注浆量均匀对称进行, 当水泥量逐渐接近5T左右时, 此桩空灌范围的泥浆水液面及周边桩空灌范围的泥浆水液面缓缓出现整体上升现象, 而此时该桩注浆压力仍维持在2.0~2.5MPa, 说明桩端底注浆压力影响范围内的水泥浆液已饱和, 基本可肯定设计要求的水泥注入量3.5T是合理的, 它即保证了桩端底土层水泥的注入量, 又不对邻近的桩产生挤压作用。
(1) 充分做好注浆前的施工各项准备工作
由于桩底注浆质量在施工中难以或无法验证, 只能通过工艺参数的控制来间接实现对质量的控制, 因此, 桩底注浆不但属于隐蔽工程, 而且整个施工过程应属于典型的特殊过程。为保证桩底注浆的施工质量, 其施工过程应严格按特殊控制程序进行控制。桩底注浆施工前应编制专项施工方案, 确定工艺要求和相关参数, 对主要施工设备进行检查验收及检定, 确保其性能包括安全性、可靠性、压力仪表等符合使用要求, 施工操作人员必须具有相关技能并经专业培训合格, 持有上岗证。
(2) 注浆管必须选用标准焊接管, 并有质量保证书, 注浆管要求耐压、接头不渗漏, 特别是空灌高度的注浆管接头质量必须保证, 否则水泥浆液上冒, 而要求加固的桩端持力层没有水泥浆液。
(3) 注浆管每桩应对称布置, 注浆管伸入桩端底150~200mm, 注浆管端部包扎应结实, 即要保证钻孔灌注桩浇灌混凝土时水泥浆液不进入, 又要确保清水开塞时顺利。二根注浆管对称注入等量的水泥浆液, 使桩端加固范围内形成二个叠加的圆球, 具有非常高的桩端阻力。注浆管伸出高度与自然地坪平, 以防桩机移位时, 碰外注浆管。
(4) 严格控制好水泥浆液的配合比, 现场监理必须旁站。注浆时前后台应设专人负责指挥, 发现异常情况即停。水泥浆液应搅拌均匀, 不得离析, 搅拌好的水泥浆液要立即使用, 停滞时间不应超过0.5h。
(5) 实际注浆前先用少量清水冲洗, 防止因临桩所注的水泥浆包裹住注浆管端部。如注浆时发现有水泥浆液上冒现象时, 应控制好注浆压力, 缓慢的注入水泥浆液, 则上冒现象基本可以消除, 必要时可适当增加注入水泥浆液。高压注浆泵除装有压力表外, 还应装有注浆压力调节阀, 使注浆压力始终维持在2~2.5MPa之间。
(6) 如遇单根注浆管堵塞或损坏, 则该桩的总水泥注浆液只好通过另一根注浆管全部注入, 如遇双根注浆管均无法注入时, 需要召开专题会进行讨论后才能决定。
设计试桩时, 要求桩端进入 (8) 砂层≥8m, 设计桩径为!1000, 桩长约55m, 分试桩前注浆和试桩后注浆, 单桩注浆量为≥3.0T。
由于大直径钻孔灌注桩施工时, 不可避免的存在孔底沉渣难以处理干净而降低桩端阻以及因泥浆护壁而降低桩侧阻的缺点。而桩底注浆的目的就是把有限的浆液材料注到桩端及桩周一定的有效范围内, 使水泥浆液对桩端土层及桩端附近的桩周土起到渗透、填充、压实、压密和固结等加固作用, 从而解决桩端和桩侧阻力降低的缺点。但是, 桩端及桩周对注浆体而言是开放空间, 桩底注浆即属隐蔽工程, 又是特殊过程。加上目前的监测手段十分有限, 要实现上述目标则主要依赖于好的注浆工艺和严格的特殊过程的控制。而好的注浆工艺和过程控制应建立在对桩底注浆机制的正确认识上, 它要求因地制宜, 严密设计、优质施工, 适时调整。宁波嘉和中心桩基工程的桩底注浆工艺就是本着这种理念, 精心设计、精心施工, 使单桩承载力提高 (与未注浆的单桩承载力比) 将近一倍以上, 且明显减少桩基的沉降量, 完全满足设计要求。今后, 凡在钻孔灌注桩选择以砂卵石层及砂砾层为持力层时, 采用桩端底注浆工艺, 不仅可以大幅度提高单桩承载力, 降低工程造价, 而且还可以明显减少建筑物的不均匀沉降, 一举两得。
摘要：本文结合工程实例, 通过以下几个方面概述了宁波嘉和中心工程钻孔灌注桩桩底注浆的应用及注浆质量的控制。以供同行参考。
关键词：钻孔灌注桩,施工工艺,质量控制
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