高复合浆液注浆质量检测论文

2022-04-29

摘要:随着城镇城市建设的快速发展,基础的加固技术不断更新,本文结合工程案例,对复合注浆法和花管灌浆技术进行了论述,以供同行参考。关键词:复合注浆花管注浆1前言随着我国建设事业的不断发展,桩基础在建筑工程中得到了广泛的应用。下面是小编为大家整理的《高复合浆液注浆质量检测论文(精选3篇)》的相关内容,希望能给你带来帮助!

高复合浆液注浆质量检测论文 篇1:

地基加固的复合注浆技术与应用研究

摘 要:介绍了地基加固的复合注浆技术的特点,重点探讨了复合注浆技术的施工方法,并结合了具体案例进行复合注浆技术的应用研究。

关键词:地基加固;复合注浆

复合注浆法是将静压注浆法和高压旋喷注浆法进行时序上的结合,分别发挥两种注浆加固方法各自的优点,又可克服各自的技术和工艺缺陷的一种加固方法。

1 地基加固的复合注浆技术的特点

(1)复合注浆适用加固地层、加固工程范围广。

(2)复合注浆浆液扩散范围大,不仅对高压喷射流喷射破坏土体的极限范围之内土体进行置换加固,而且对喷射破坏土体的极限范围之外的土体以充填、渗透、挤密和劈裂等方式进行注浆加固,在成桩的同时对地基土有灌浆加固作用。

(3)复合注浆能定向定位,能形成连续的圆柱状的旋喷桩体,旋喷桩直径为400-1200mm,其注浆固结体顶部无收缩,与原基础混凝土或桩混凝土结合紧密,形成的单桩承载力较高。

(4)复合注浆钻孔施工口径较小,对既有建筑物基础和地面损害和扰动很小,可调节浆液凝固时间,施工期建筑物附加沉降小。经济可靠,且耐久性好。

(5)复合注浆施工简便,施工时直接在原基础承台下形成旋喷桩,不需开挖地面,对地面和基础破坏小,且施工时基本无噪音。

2 地基加固的复合注浆技术的施工方法

2.1 复合注浆施工前的准备

复合注浆法加固地基的效果好坏,关键在于能否按设计的方案进行施工。要注意做好施工前的现场调查和施工准备工作。

2.1.1 复合注浆法实施前的现场调查

复合注浆法在地基和桩基础加固中应用时,需在加固实施前对加固对象做必要的调查。

(1)地质条件及周围环境的调查。

调查通常指地质条件调查,但也包括地下埋设物、环境等各种调查项目,主要有:地层土质调查,防止实际施工中因土质浆差异,致使注浆效果发挥不好或粘土矿物与浆液发生化学反应等;地下水调查,测定调查孔的自然水位和实施渗水实验,求出渗透系数K;周边环境调查,如邻近建筑物基础及结构现状和工程地点周围的生活环境、道路状况等。

(2)对需加固的建筑物基础与上部结构现状进行调查

加固前应先对既有建筑物的基础和结构进行鉴定,以便得到一个较为准确的结论,主要工作有:

①详细了解建筑物地基基础和上部结构和管线设计施工资料和竣工图,了解建筑各部位基础的实际荷载。

②对主体结构进行检验:对上部结构进行裂缝调查,对其进行观测并记录,取样进行强度检测,对混凝土采用抽芯或回弹方式进行检测。

③对基础进行现场检验,通过开挖探坑验证基础类型、材料、尺寸及埋置深度,检查其损坏程度。

2.2.2 施工准备

(1)组织施工人员。

复合注浆法加固地基施工时,设备班需配备施工队长、工程技术人员、高压泵工、电工、修理工等。

(2)现场施工前准备。

施工前应组建队伍、清理施工场地、作好机械检修、布置好孔位及搭设工棚、备料等。

(3)确定施工程序。

施工程序一般为:钻孔、建立孔口灌浆装置、采用高压旋喷注浆法进行喷射注浆、利用孔口注浆装置封孔进行静压注浆、对孔进行封闭处理。

(4)根据设计选定复合注浆参数及浆液配方。

(5)配置复合注浆施工机械设备。主要施工设备见下表1-1:

(6)确定复合注浆施工中常见问题的处理方案,明确施工质量检查的重点,同时注意作好注浆施工资料记录。

2.2 复合注浆技术的施工工艺

(1)复合注浆的工艺类型。

当前复合注浆的工艺类型主要有:单管法、二重管法、三重管法及多重管法等,这里主要介绍单管法复合注浆。

单管法复合注浆是利用钻机把安装在注浆管底部侧面的特殊喷嘴,置入土层预定深度后,用高压泵等装置,以大于20Mpa的压力,把浆液从喷嘴中喷射出去冲击破坏土体,同时借助注浆的旋转和提升运动,使浆液与从土体中崩落下来的土搅拌混合。然后以大于是0.3 -2.0Mpa的压力进行静压注浆,使浆液进一步扩散,经过一定时间凝固,在土中形成圆柱状固结体。

(2)复合注浆的成孔。

复合注浆的成孔包含两方面的内容:注浆钻孔和建立孔口注浆装置。

①注浆钻孔。

对既有建筑物地基进行加固时,先采用地质钻机钻穿既有建筑物原基础或承台,然后根据设计注浆深度要求和地质情况,选择采用地质钻机或高压旋喷钻机钻孔到设计深度。钻孔垂直度保证<1%。

②建立孔口注浆装置。

注浆钻孔施工完成以后,在注浆孔口建立注浆装置。孔口注浆装置需既满静压注浆要求又满足高压旋喷注浆管可以从其中下钻的要求。孔口注浆装置可采用单管接头式或混合器式,单管接头式用于单液注浆,混合器式用于双液注浆。孔口注浆装置采用预埋设的方式固定在注浆孔口,采用水泥浆或水泥水玻璃浆液将孔口装置与钻孔之间的间隙固定密封。

(3)复合注浆的注浆方法。

复合注浆的注浆方法由高压旋喷注浆和静压注浆组成:

①高压旋喷注浆方式注浆。

孔口注浆装置埋设满足要求后,先采用高压旋喷注浆方式按设计规定的工艺参数进行注浆,将注浆管分段下入孔底,每段注浆钻杆需连接紧密并采用麻丝密封。旋喷注浆按从下而上的方式。为减小建筑物的附加沉降,旋喷一般采用单管旋喷注浆方式,下钻时尽量快速且尽量小压力小流量喷水,旋喷时不喷水而直接喷浆一遍,在底部和顶部需喷浆2遍。

②静压注浆方行注浆。

高压旋喷注浆结束后,利用孔口注浆装置封住孔口进行静压注浆,扩大浆液的注入范围,防止旋喷固结体收缩增加旋喷体与原基础混凝土结合紧密性。静压注浆开始时采用较稀的浆液和较低的注浆压力,随后逐渐增加浆液浓度及加大注浆压力,直至设计注浆量和注浆压力为止。

(4)复合注将的封孔。

静压注浆结束后,需对孔口进行封闭处理,防止浆液流出。若孔内浆液有流失需补灌浆液到注浆孔内浆液饱满为止。复合注浆顺序有时需根据实际情况进行调整,有时需采用先静压注浆后高压旋喷注浆的方式进行注浆。

3 应用研究

3.1 工程概况

广东某皮革厂厂房建筑面积约6000m2,双等跨式五层框架结构, 为d480mm锤击沉管灌注桩上承台支承柱基础。工程竣工一年后发现砖墙砌体严重开裂,外墙窗角有严重的八字形裂缝,二层部分窗顶出现水平裂缝,必须进行加固处理。

3.2 事故原因分析

(1)外墙的裂缝形态呈八字型,二层外墙有少量水平向,裂缝主要分布呈对称分布,可以认为建筑物墙体裂缝主要是由于基础沉降差过大引起的。

(2)沉管灌注桩的上半部分位于松散状态的回填土中,平均达9. 4米,占整个桩基平均深度的50%,该层回填土对桩基承载力和桩基沉降产生重大影响。回填土在工程竣工时尚未完成固结,导致沉管灌注桩沉降不均匀,引起上部结构开裂。

(3)桩基承载力验算。根据《建筑桩基技术规范》,考虑回填土的负摩阻作用,计算得原沉管灌注桩单桩竖向承载力设计值为294kN,而本厂房在满载作用单桩荷载均为500kN以上,导致厂房发生不均匀沉降以及沉降过大,引起厂房开裂。

3.3 地基加固设计与方案选择

(1)方案选择。

针对本工程特点,相对其它地基加固方法复合注浆法有以下优点:

①本工程有多桩承台,采用复合注浆法可直接在承台下形成高压旋喷桩并能与承台牢固衔接,承担上部荷载,成桩质量可靠。不需开挖承台,钻孔施工口径较小,对基础和地面破坏很小。浆液凝固时间可调,施工期附加沉降小。

②采用复合注浆法可能对本工程上部较厚的填土层进行注浆加固,消除原沉管灌注桩在填土层负摩阻力的影响。此外,复合注浆法对桩侧其它土层及桩底持力层均有加固效果,可较大地增加原沉管灌注桩的承载力,充分发挥原桩基承载力,节省加固费用。

经分析比较,选择采用复合注浆法进行加固处理。

(2)加固设计。

旋喷桩承载力计算:本工程复合注浆法采用先单管高压旋喷后静压灌浆方式,设计旋喷桩桩底持力层为地层的第四层一硬塑状粉质粘土层,旋喷桩长18-20米。经旋喷桩承载力计算并参照以往经验数据,旋喷桩单桩竖向承载力设计值取300kN。

3.4 加固施工方案及注浆参数

本加固工程复合注浆孔位均布置在柱下的承台上,与原沉管灌注桩相距50-100cm。孔位对称布置,使荷载分布均匀,施工时为防止对基础产生较大影响,均采用跳孔施工方法,同一承台上两孔施工间隔时间需三天以上。采用在原基础承台上钻孔并设立孔口注浆装置,然后在基础下直接进行高压旋喷注浆,旋喷注浆结束后再封住孔口进行静压注浆,静压注浆需进行1-2次,确保桩顶无收缩以及桩间土体得到加固。注浆采用425#普通硅酸盐水泥浆液,共加固基础承台33个,综合注浆共95孔。喷射施工时在桩底和桩顶各复喷2米,以扩大旋喷桩桩底和桩顶直径,增加端阻力和桩顶沉与承台接触面积。

高压旋喷和静压注浆采用以下参数进行施工:喷射泵压:20Mpa;提升速度:20cm/min;回转速度:约20r/min;静压注浆压力:0.5-1.0Mpa;浆液水灰比:喷射注浆1-1.1:l,静压注浆0.7-1.0:1。

3.5 复合注浆加固效果

加固结束28天后,对旋喷桩开挖3米检查,检查结果为旋喷桩与基础承台连接紧密,桩径达600mm以上。经对旋喷固结体进行抽芯检查,结果为桩身连续,桩与承台连接良好。本加固工程已使用多年,墙体和结构未出现裂缝,基础采用复合注浆法加固取得了良好的效果。

复合注浆是一种新型的基础加固技术,经工程实例检验,它具有良好的加固效果。

参考文献

[1] 叶观宝.地基加固新技术[M].北京:机械工业出版社,1999.

[2]李保健.高压喷射注浆施工工艺的改进与优化.工业建筑,1999,(11).

[3]吴若平,张彦玲.高压喷射注浆技术在深基坑工程中的应用. 福建建筑,2001.

作者:郝永峰

高复合浆液注浆质量检测论文 篇2:

浅谈桩基复合注浆法施工技术

摘 要:随着城镇城市建设的快速发展,基础的加固技术不断更新,本文结合工程案例,对复合注浆法和花管灌浆技术进行了论述,以供同行参考。

关键词:复合注浆花管注浆

1 前言

随着我国建设事业的不断发展,桩基础在建筑工程中得到了广泛的应用。但由于受勘察布孔的局限性影响,或施工方法的不当,许多桩基的承载力达不到设计的要求需要加固处理.复合注浆法是将静压注浆法和高压旋喷注浆法进行时序结合发挥两种注浆技术优势的一种新型注浆技术。

某酒店其室外游泳池面积约为 3 000 m2,分为深水区和浅水区;深水区水深为3.8m,浅水区水深为0.8m(临近江边)。基础设计采用为冲(钻)孔灌注桩,桩端持力层设计为粗砂碎石土层,桩径为< 1 200 mm,桩身砼设计强度为C30,设计单桩竖向承载力为1500kN,摩擦性桩基础。该游泳池桩基础由于淤泥层太厚进行了部分换土,设计标高高出原地面1.5m;在游泳池边5m深的水循环系统管道沟的开挖,出现塌方,造成浅水区下部分换土层和回填土被掏空,水池浅水区出现多条2~5mm结构裂缝。本工程决定采用高压旋喷法和静压灌浆以及花管灌浆相结合的综合注浆法。

2 复合注浆法加固缺陷桩基的工艺技术

2.1 施工工艺

复合注浆法加固缺陷桩基的施工工艺流程,具体技术措施如下:

2.1.1 注浆钻孔施工:对桩基的桩身缺陷或桩底持力层缺陷进行加固时,先采用地质钻机在桩中进行钻孔抽芯或在桩侧进行钻孔,对桩身缺陷加固时需在桩中钻孔抽芯至缺陷位置以下1m左右,对桩底持力层缺陷加固时需根据设计桩底持力层要求从桩中或桩侧钻孔抽芯至完整持力层以下3m左右。钻孔孔径一般开孔为110mm或101mm,终孔直径为101mm或91mm,钻孔垂直度偏差保证<1%。

2.1.2 建立孔口注浆装置:注浆钻孔施工完成以后,在注浆孔口建立注浆装置。孔口注浆装置采用预埋设的方式固定在桩顶注浆孔口,采用水泥浆或水泥水玻璃浆液将孔口装置与钻孔之间的间隙固定密封。

2.1.3 采用高压旋喷方式喷射清水进行冲洗扩孔:孔口注浆装置埋设1~2天后,先采用高压旋喷方式喷射清水对缺陷位置进行冲洗,喷射清水时需按设计规定的工艺参数(喷射压力、提升速度、旋转速度)进行喷射,将注浆管分段下入孔底,每段注浆钻杆需连接紧密并采用麻丝密封。旋喷清水采用从下而上的方式。旋喷清水一般采用单管旋喷注浆方式,清水一般喷射1~3遍,经喷射清水后,可扩大喷射直径和增加固结体的强度。

2.1.4 采用高压旋喷注浆方式进行注浆:按要求进行清水喷射洗孔和扩孔后,再采用高压旋喷注浆方式进行旋喷注浆。将注浆管分段下入孔底后,从下而上进行旋喷注浆,旋喷注浆一般采用单管旋喷注浆方式。

2.1.5 采用静压注浆方式进行注浆:高压旋喷注浆结束后,利用孔口注浆装置封住孔口进行静压注浆。静压注浆开始时采用较稀的浆液和较低的注浆压力,随后逐渐增加浆液浓度及加大注浆压力,直至设计注浆量和注浆压力为止。一般静压注浆在浆液终凝前需进行2~3次灌注。静压注浆可以采用单液也可采用双液注浆。

2.1.6 封孔:静压注浆结束后,若注浆孔口冒浆,需对孔口进行封闭处理,防止浆液流出;若注浆结束后孔内浆液有流失,需补灌浆液到注浆孔内浆液饱满为止。

2.2 复合注浆法的浆液材料

2.2.1 主剂:采用水泥浆为主剂,对既有建筑物地基加固注浆时水泥一般采用42.5#早强型硅酸盐水泥。对桩基础缺陷进行加固补强注浆时,为了获得较高的固结体强度,采用高标号的52.5#普通硅酸盐水泥。

2.2.2 外加剂:常用外加剂为速凝剂、早强剂等。速凝剂常采用水玻璃,水玻璃加量一般为水泥用量的2%~4%。采用双液进行静压注浆时,水玻璃用量可为水泥用量的10%~100%。早强剂为氯化钙和三乙醇胺,用量一般为水泥用量的2%~4%。

2.3 施工工艺参数

2.3.1 旋喷注浆压力:采用单管高压旋喷法时:浆液或清水喷射压力:20~30MPa;采用二重管高压旋喷法时:空气压力为0.7MPa,浆液压力为20~30MPa;采用三重管高压旋喷法时:水压力为:20~30MPa,空气压力为0.7MPa,浆液压力为2~5MPa。在既有建筑物地基加固注浆时常采用单管高压旋喷,其压力常用20~25MPa;在对桩基缺陷进行加固补强注浆时采用单管高压旋喷或三重管高压旋喷,注浆压力常用25~30MPa;

2.3.2 喷射提升速度:10~20cm/min;在既有建筑物地基加固注浆时采用20cm/min;在对桩基缺陷进行加固补强注浆时采用10~15cm/min;

2.3.3 喷射旋转速度:20~40r/min;

2.3.4 静压注浆压力:在既有建筑物地基加固注浆时采用0.3~2.0MPa;对桩基缺陷进行加固补强注浆时采用0.3~5.0MPa;注浆压力需根据每个工程的不同土质条件及注浆部位进行注浆压力设计;

2.3.5 浆液水灰比:旋喷注浆时采用1∶1~1.2∶1;静压注浆时采用0.5∶1~1.2∶1。

2.4 加固效果

加固效果的检测复合注浆法加固缺陷桩基后的效果检测,应主要以承载力检测为主,因此检测方法主要采用高应变法和静载试验法,抽芯法和低应变法主要作为直观检测方法。通过检测经过加固后缺陷桩的主要缺陷是否已经充分注入水泥来判断加固效果。

2.4.1 高应变法:对于三级建筑桩基以及工程桩施工前已进行单桩静载试验的一、二级建筑桩基,可以采用高应变法对工程桩单桩竖向承载力进行检测。高应变法还可直接反映桩身质量来判断加固效果。检测桩数不宜少于总加固桩数的5%,并不得少于5条。

2.4.2 静载试验法:一级以及地质条件复杂、桩的施工质量可靠性低、桩数多的二级建筑桩基,应采用静载试验进行。检测桩数为总加固桩数的2%,且不少于3条。

2.4.3 抽芯法:检测桩数为总加固桩数的5%,且不少于5条。抽芯孔数:D<1.2m,每桩钻一孔;1.2m≤D≤1.6m,每桩钻二孔;D>1.6m,每桩钻3孔。抽芯孔深度:每孔至少应有一孔钻至设计要求的深度,如设计未有明确要求时,宜钻入持力层3倍桩径且不小于3m。

2.4.4 低应变法:通过对比缺陷桩加固前后的波形变化,定性分析加固效果。低应变法应用的关键是缺陷桩加固前应进行检测,以便进行加固前后的波形对比。低应变法的检测数量为加固桩数的100%。

3 花管注浆

花管注浆是将注浆管通过钻孔下入地层,采用分段注浆工艺,使浆液在压力条件下,较均匀地进人地层,以达到浆液在地层中分段可控、均匀扩散的目的。注浆时设置注浆外管,注浆外管将永久留在土体中,注浆外管每隔一定间距预留出浆口,在出浆口处加设截止阀,注浆时,将带封堵装置的注浆内管置入注浆外管内,对需要注浆部分进行注浆。这样在土体中产生以钻孔为核心的桩体,且在桩体外围土体裂隙中形成抗剪能力强的树根网状浆脉复合体。

灌浆技术是利用压力将能固结的浆液通过钻孔注入岩土孔隙或建筑物的裂隙中,使其物理力学性能改善的一种方法。下面主要介绍一下花管注浆施工工艺。

在表面已有杂填土石且靠近铁路和既有道路等地段,设计采用花管注浆法进行处理。在管线位置,注浆顶面的高度控制在管线的基础底面。

设计要求及标准:a.以注浆孔为中心,以孔距为边长的单桩复合地基承载力标准值大于140kPa;b.经开挖检验,注浆加固的有效影响半径应达0.5m以上。注浆孔距纵横向各0.8m,平面上按梅花形布置。花管注浆所用水泥为42.5#普通硅酸盐水泥。

3.1 测量放线

在基本整平的场地上,利用施工基线和辅助基线,测放出注浆孔的孔位,用竹桩等作出明显标记。桩位误差不大于2cm。测量工作面标高,沿钻孔位置开挖沟槽和集水坑,及时排出冒浆和孔内水,以保持场地整洁干燥。

3.2 试验注浆

在正式开工之前,在现场进行注浆试验。根据设计要求的水泥用量等指标,最终确定控制压力、水泥用量、配合比、注浆次数等施工参数。

3.3 制作及插入花管管

花管管可采用钢管,管外径30mm,能够承受的最大压力大于3.0MPa。注浆孔开孔间距为330mm,开孔处管外紧箍橡胶套,覆盖注浆孔。钢管的底端头用土工布等物包紧扎死,防止封壳料进入钢管。拔出套管后插入钢管至设计深度。

3.4 配备注浆液及注浆

注浆液采用纯水泥浆,注浆所用水泥为42.5#普通硅酸盐水泥,水灰比按注浆次序有一定调整,依次减少,控制范围为1.00~0.45。为了增加可灌性,在浆液中可加入水泥用量0.3%~0.5%的复合型减水早强剂。搅拌机采用叶式机械搅拌机,应能保证浆液能连续均匀搅拌,才能过滤。浆液须在搅拌均匀过筛后,再泵送压注,在注浆过程中,浆液应连续搅拌,搅拌时间应大于2min。

注浆泵采用柱塞泵或双液柱塞泵,压送水泥浆液时,柱塞与缸体不直接接触,以减少磨损。按每米注浆加固深度控制注浆量,每米注浆深度水泥用量暂定为100kg。注浆的流量一般为7~15L/min。

注浆芯管应有双向密封装置,保证上下密封良好,达到定位注浆的目的。待封壳料初凝后,插入双向密封注浆芯管自下而上或自上而下进行注浆。注浆分次进行,一般可分为5次,每次注浆的间隔时间不小于12小时。每次注浆完毕后用清水冲洗输料管中的残留浆液,以利于下一次重复注浆。注浆进程中出现地面冒浆或压力突变,应立即停止注浆,查明原因,采取措施。单孔注浆结束标准应根据下列情况综合决定:a.注浆量达到设计要求;b.注浆压力超过设计值;c.地面冒浆。

3.6 花管注浆单孔工艺流程

安装钢注浆管→进行第一轮次注浆→清洗管内的残留浆液→待凝2小时→进行第二轮次注浆→清洗管内的残留浆液→待凝2小时→进行第三轮次注浆

配合比为水泥:粘土:水=1∶1.5∶1.88,3天龄期抗压强度约为0.3Mpa。

第一轮次注浆,水泥用量为设计注浆量的50%。采用带有双向密封装置的专用注浆枪注浆,注浆从下而上逐环进行,浆液水灰比为9.0,全孔注浆段注浆完成后,把钢管插至钢管底,用清水把钢管内的残留浆液清洗干净。

待凝2小时后,可开始第二轮次注浆,水泥用量为设计注浆量的30%。注浆方法同第一轮次注浆,浆液的水灰比调整为0.8。

待凝2小时后,可开始第三轮次注浆,水泥用量为设计注浆量的20%。注浆方法同第一轮次注浆,浆液的水灰比调整为0.8。

注浆施工过程应做好相应的施工记录,对钻孔深度、每轮次注浆压力、每轮次注浆量、每轮次注浆时间和总注浆量等参数进行详细记录。及时整理资料,经常分析对比相邻注浆孔和相邻排注浆孔的注浆流量、注浆压力和注浆量等参数,根据各参数的变化情况估计注浆效果。对注浆过程中存在的问题,及时进行分析处理。

4 结论

综上工程实例说明,由于综合灌浆法的互补取优的特点,有着其他单一的灌浆法无法比拟的优点。随着城市建设的不断发展,特别是高层和其他大型建筑的不断出现,基础的形式和出现的问题也出现了不尽相同和越来越复杂多样,为保障建筑工程的质量,应注重积极研究探索施工的新技术。

作者:刘 五

高复合浆液注浆质量检测论文 篇3:

复合注浆技术在大直径钻孔桩桩身质量缺陷处理中的应用

摘 要:通过贵广铁路北江特大桥某缺陷桩基采用了复合注浆加固处理技术而取得了良好的效果,对复合注浆技术在桩基缺陷处理应用中的施工工艺、施工参数、浆液材料等进行了详细阐述。实践再次证明,利用复合注漿技术进行桩基缺陷加固处理具有较强的适用性,值得推广。

关键词:桥梁桩基施工;缺陷;加固处理;复合注浆技术

随着我国基本建设事业的不断发展,桩基础作为深基础中的一种,已在建筑工程、交通工程中得到了广泛的应用。但由于受勘察布孔的局限性影响,或施工方法的不当,桩基础在检测过程中不时发现存在质量缺陷问题,许多桩基桩身质量存在缺陷,达不到设计要求,需要进行加固处理。如何有效地进行桩基缺陷加固处理是摆在工程技术人员面前的一个难题。

1 工程概况

北江特大桥某墩基础采用18根φ2.2m冲孔灌注桩基础,桩顶标高为-4.749m,设计桩长70m,桩身砼等级为C30。场内据地质钻孔资料显示,自上而下地层分布见表1。

桩基质量检测单位对该墩14号桩进行了超声波检测,据四个超声波孔检测发现:在AB线、AD线、AC线波速不能满足要求,反映存在质量问题。超声波检测孔位布置及缺陷位置见图1(14#桩桩身超声波检测孔位布置及超声波反映缺陷位置示意图)。

后又经抽芯检测发现:在标高-12.341~-13.141m段桩身砼成桩质量差,出现砼局部离析,呈松散状,粗细骨料无胶结,部分砼夹泥的缺陷现象,见图2(14#桩抽芯缺陷照片)。

为保证桩基日后安全使用,需对桩身缺陷位置进行加固处理。经对高压旋喷注浆法、静压注浆法、复合注浆法等各种桩基加固方法进行比较,结合本工程实际情况决定采用桩周旋喷桩帷幕+桩身复合注浆加固处理+声测管切割旋喷注浆的方法进行加固处理。即采用高压旋喷注浆法在桩身外侧施工三圈高压旋喷桩形成帷幕,用以阻隔桩外地层影响,然后对桩身夹泥缺陷段反复进行高压旋喷切割清洗、气举排渣、复合注浆的补强加固处理方法,最后利用高压混合介质把桩身缺陷段声测管切断,从而把声测管周边存在强度差的砼切割破坏,再进行复合注浆,终凝后钻通声测管利于后期检测。

2 桩周旋喷桩帷幕施工

2.1 桩周旋喷桩帷幕设计

经超声波检测波形图及抽芯揭示本桩缺陷范围是局部的(在声测管ABD小半圆范围内),为了保证桩身加固处理效果,桩周帷幕墙需要足够的强度和厚度,故共设计布置三排高压旋喷桩围帷,其中1~2排全圆周布置旋喷桩,靠近缺陷部位的半圆周上布置第三排旋喷桩。旋喷桩成桩直径不小于50cm,桩间搭接约10cm,高压旋喷段深度为标高-7.341~ -18.141m,内排旋喷桩桩中心距桩外壁25cm,即布于与冲孔桩同轴φ2.7m的圆周上,第二排旋喷桩布于与冲孔桩同轴φ3.3m的圆周上,第三排旋喷桩布于与冲孔桩同轴φ3.8m的圆周上,旋喷桩孔间距约为0.40m,共布置旋喷桩62支。

旋喷桩帷幕布置详见图3(14#桩周高压旋喷桩帷幕布置图)。旋喷桩完工后候凝7天后,再进行桩身加固处理。

2.2 桩周旋喷桩帷幕施工工艺

桩周旋喷桩帷幕施工工艺见图4:桩周旋喷桩帷幕施工工艺。

图4 桩周旋喷桩帷幕施工工艺

2.3 桩周高压旋喷桩帷幕施工参数及步骤

桩周高压旋喷桩帷幕施工参数为:

喷浆压力20~25MPa,喷嘴直径2.5~2.8mm,流量50~60L/min,旋转速度10~15r/min,提升速度15~20cm/min, 水泥浆液采用42.5普硅酸盐水泥配置,外加剂采用早强减水剂(FDN-440),水灰比采用0.8:1:0.01,补浆用的水灰比为0.8:1。

桩周高压旋喷桩帷幕施工步骤为:

(1) 根据设计图纸要求布好孔位;

(2) 采用锚杆钻机,以Ф91mm的钻具钻至深度22.50m(标高-18.141m)终孔;

(3) 高压喷射注浆:换喷杆时搭接保证10cm以上,先施工内排后施工外排孔。为保证帷幕的质量,要求第一排旋喷桩在成桩段进行复喷;

(4) 旋喷施工完成后尚应对各孔进行补浆;

(5) 候凝7天以上,再进行桩身加固处理施工。

3 桩身复合注浆加固处理

3.1 复合注浆法及其特点

复合注浆是将静压注浆法和高压旋喷注浆法进行时序结合发挥两种注浆优势的一种新型注浆技术。实际工程中是先采用高压旋喷注浆成桩柱体,再采用静压注浆增强旋喷效果,扩散加固浆液,防止固结收缩,消除注浆盲区。将复合注浆技术应用在桩基缺陷加固处理中,能充分发挥静压注浆和高压旋喷注浆的优点,克服其缺点,适用地层范围广、加固效果好,保证了加固的成功率和安全性。

3.2 桩身复合注浆加固处理工艺技术

桩身复合注浆加固处理工艺见图5(桩身复合注浆施工工艺)。

进行桩身补强孔布设前,需把桩顶浮浆凿出整平,找出原有抽芯孔,下入Ф100mm铁管2.0m,其中铁管突出桩面1.5m,用水泥砂浆封固,注浆前把这些孔清洗干净,灌满浓水泥浆,保证桩身强度。

(1) 注浆钻孔施工:根据超声波测试和抽芯揭示结果确定桩身复合注浆加固处理孔位及个数,本桩加固处理孔位布置如图6所示。先采用地质钻机在桩中进行钻孔抽芯,开孔直径130mm,钻孔深度至缺陷位置以下1m左右,钻孔垂直度保证<1%。若对桩底持力层缺陷加固需根据设计桩底持力层要求从桩中或桩侧钻孔抽芯至完整持力层以下3m左右。

(2) 建立孔口注浆装置:注浆钻孔施工完成以后,在注浆口建立注浆装置。孔口注浆装置采用预埋设的方式固定在桩顶注浆孔口,采用水泥水玻璃浆液将孔口装置与钻孔之间的间隙固定密封,耐压4MPa以上。孔口注浆装置既要满足静压注浆要求又要满足高压旋喷注浆管可以从其中下钻的要求。对于本桩,前期抽芯检测孔同样需在孔口建立注浆装置。

(3)采用高压旋喷方式喷射清水进行缺陷切割和气举排渣:孔口注浆装置埋设1~2d后,对各补强孔已揭露缺陷段进行高压旋喷切割,将注浆管分段下入孔底,每段注浆钻杆需连接紧密并采用麻丝密封。

(4)采用高压旋喷注浆方式进行注浆:按要求进行清水喷射洗孔和切割缺陷扩孔后,再采用高压旋喷注浆方式进行旋喷注浆。将注浆管分段下入孔底后,从下而上进行旋喷注浆,旋喷注浆一般采用单管旋喷注浆方式。

图5 桩身复合注浆施工工艺 图6 14#桩身砼缺陷段补强孔平面布置图

3.3 复合注浆法的浆液材料

(1)主剂:采用水泥浆为主剂。对桩基础缺陷进行加固补强注浆时,为了获得较高的固结体强度,可采用高标号的普通硅酸盐水泥。本桩加固处理时,水泥采用42.5普通硅酸盐水泥。

(2)外加剂:常用外加剂为速凝剂、早强剂等。速凝剂常采用水玻璃,水玻璃参量一般为水泥用量的2%~4%,静压注浆时,水玻璃参量可为水泥用量的10%~100%。早强剂参量一般为水泥用量的2%~4%。本桩加固处理时,早强剂采用FDN-440型缓凝减水剂。

3.4 复合注浆法的工艺参数

(1)旋喷注浆压力:采用单管高压旋喷法时,浆液或清水喷射压力为20~30MPa;采用二重管高压旋喷法时,空气压力为0.7 MPa,浆液压力为20~30MPa;采用三重管高压旋喷法时,水压力为20~30MPa,空气压力为0.7 MPa,浆液压力为2~5MPa。在对本桩基桩身缺陷进行加固补强注浆时,采用单管高压旋喷注浆,注浆压力为25~30MPa。

(2)喷射提升速度:在对桩基缺陷进行加固补强注浆时采用10~15cm.min-1。

(3)喷射旋转速度:20~40 r.min-1。

4 声测管切割旋喷注浆

桩身复合注浆加固处理后7天,可先进行超声波检测,若检测效果好就不用进行声测管高压切割复合注浆处理;若检测不理想,可再进行声测管高压切割及复合注浆处理。

声测管切割是利用高压混合介质把桩身缺陷段声测管切断,进而把声测管周边存在强度差的砼切割破坏再通过气举排渣法排出孔外,最后进行复合注浆加固处理,终凝后钻通声测管待检。

声测管切割及复合注浆施工步骤为:

(1) 投放泥球封孔。在A声测管中投入泥球至标高-14.000m的位置。投放泥球时注意事项:①泥球不能做得太大,直径应满足比声测管略小能在声测管内自由下行为宜;②投放时应连续不间断的一个一个投下去;③最后测量准确位置。

(2) 高压喷射切割声测管

泥球投放至标高后下入高压喷射钻具在-14.000m位置,自下而上每隔10cm利用高压介质进行切割声测管到标高-12.000m。高压喷射切割压力为25~28MPa,轉速5~10 r.min-1。

(3) 声测管内复合注浆

声测管内复合注浆加固处理工艺及要求同本文桩身复合注浆加固处理工艺及要求一致,此处不在赘述。

5 加固效果检验

施工结束后应业主、设计、监理等各方要求,检测单位对该桩进行了超声波和抽芯检测,检测结果显示该桩能达到设计要求。实践再次表明利用复合注浆对缺陷桩基进行加固处理效果明显,是科学合理的。

6 结论

复合注浆是将静压注浆法和高压旋喷注浆法进行时序结合发挥两种注浆优势的一种新型注浆技术。实际工程中是先采用高压旋喷注浆成桩柱体,再采用静压注浆增强旋喷效果,扩散加固浆液,防止固结收缩,消除注浆盲区。该桩基缺陷加固处理的成功再次证明:将复合注浆技术应用在桩基缺陷加固处理中,能充分发挥静压注浆和高压旋喷注浆的优点,加固效果好,保证了加固的成功率和安全性。

参考文献:

[1] 北江特大桥某桥墩14#桩《桩身混凝土加固处理方案》,2010年7月.

[2] 曾玉忠.论复合注浆技术在桩基加固处理中的应用[J]. 建筑与装饰,2007(14).

[3] 李保健,高压喷射注浆施工工艺的改进与优化[J].工业建筑,1999,(11).

作者:罗佳衡

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