论高层建筑桩基工程中压力灌浆的应用

　　摘要:文章以茂名市某大楼桩基工程为例，阐述了压力灌浆在处理桩基持力层即基岩破碎带和桩端沉渣、淤土中的综合应用，并将这一成功经验应用于类似场地的桩基工程，取得了很好的效益。

 

　　关键词：高层建筑；压力灌浆；桩基；应用

 

　　Abstract: Maoming City in a building pile foundation engineering, for example, described the integrated application of pressure grouting in dealing with the pile held power layer of the bedrock fracture zone and the pile-side sediment, silt soil, and successful experience in appliedsimilar venues foundations, achieved very good results.

 

　　Key Words: high-rise buildings; pressure grouting; pile; application

 

　　中图分类号：    TU97          文献标识码：A                     文章编号：

 

　　1、工程概况

 

　　该大楼地面15层，框架结构，地下室一层，人工挖孔扩底灌注桩基础，一柱一桩，单桩荷载设计值最大12500KN。

 

　　根据工程地质勘察报告，场地岩土层自上而下分为：杂填土、素填土、粉质粘土、碎石、块石、碎石、碎石角砾、含碎石角砾粉质粘土、中风化灰岩，块石和中风化灰岩分别作为人工挖孔桩桩端持力层。

 

　　挖孔施工中，因场地水文地质工程地质条件复杂，且含水层透水性强，强富水，采用管井降水方案也无效，人工挖孔无法继续进行。因此，把余下18根桩径1.2m、1.5m和1.8m的人工挖孔扩底桩变更为同桩径的钻（冲）孔灌注桩。在成孔工艺上，考虑扩底和清孔需要，选择反循环钻孔，但因孔内严重漏浆、塌孔而停止。最后采用正循环冲孔，施工才得以正常进行。但同时出现两个问题：①不能扩底，承载力达不到设计要求；②受孔内漏浆影响，不能正常清孔，孔底沉渣和淤土的厚度较难预测和控制。因此，决定采取压力灌浆方案来解决这两个问题。

 

　　2、压力灌浆机理和应用

 

　　压力灌浆是通过钻孔把浆液注入岩土介质的裂缝或孔隙，以改善岩土的物理力学性质。桩端压力灌浆则是在灌注桩成桩后，利用预埋在桩端的喷浆管，通过预埋注浆通道进行高压注浆，使浆液对桩端沉渣、淤土及桩端附近的土层起到渗透、填充、压密和固结作用，从而减少桩基沉降，提高桩基的承载力。

 

　　3、压力灌浆方案和方式

 

　　3.1  桩端以下块石层分段灌浆

 

　　⑴钻孔布置：Φ1.5m和Φ1.8m桩布置三个灌浆钻孔，等腰三角形分布，Φ1.2m桩布置一个灌浆钻孔。

 

　　⑵钻孔要求：采用泥浆循环护壁钻进，选用膨润土制浆。当采用其它粘土造浆，要求大于0.05mm的颗粒不超过10%，小于0.005mm的粘粒含量应超过50%。钻孔进入块石层的深度由现场控制，并及时将钻孔资料反馈到设计和质检部门。

 

　　⑶灌浆施工：钻孔结束后，采取自下而上栓塞分段灌浆。灌浆材料采用纯水泥浆，掺0.5%水玻璃。起始用水灰比5:1、3:1的浆液洗孔15min，然后以1:1的浆液进行灌浆，当灌浆压力达1.0Mpa后，保证在这个稳定压力下连续灌浆30min后停灌。灌浆施工中有些孔段出现串浆、冒浆现象，压力上升慢，施工采取增加水玻璃掺用量（最高至1%）和分次间隔灌浆（每次间隔时间30～40min）的办法进行解决。

 

　　钻孔灌浆结束7天后才允许进行桩基成孔施工。

 

　　3.2  桩端压力灌浆

 

　　3.2.1施工工艺

 

　　⑴灌浆装置：由压浆泵、搅拌系统、观察仪表、导浆管、喷浆管等组成，导浆管用Φ20镀锌管，喷浆管用Φ25镀锌管。喷浆孔孔径8mm，梅花形排列，孔距25mm，用胶纸和橡胶胎包盖严密。

 

　　⑵导浆管和喷浆管固定在钢筋笼上,一起下入桩孔内。喷浆管位置安装距笼底5cm，导浆管高出地面0.2m。

 

　　⑶桩体混凝土灌注完毕后24小时内通过导浆管注入清水冲洗管道，确保管路畅通。

 

　　⑷桩身混凝土养护7天后进行压力灌浆。先制备低浓度水泥浆以0.2MPa压力注浆，待另一端冒浆后封堵溢浆管口。

 

　　⑸清洗桩底后，制备较高浓度且掺加0.5%水玻璃的水泥浆液，在设计压力下稳定注入30min后停泵，关闭止浆阀，防止高压浆液回流。记录灌浆稳定压力、进浆量、灌浆时间等。

 

　　3.2.2注浆设备和参数

 

　　⑴使用2SNS注浆泵，额定压力11Mpa。

 

　　⑵制浆所用的水泥品种和标号同桩身。洗孔浆液水灰比为5:1；灌注浆液水灰比为0.8:1，掺0.5%水玻璃。

 

　　⑶灌浆压力控制标准为：一般控制在3～4Mpa；洗孔压力取相应灌浆压力的80%。

 

　　⑷稳定灌浆压力下闭浆30min。

 

　　⑸压力灌浆过程，采用精密水准观测桩顶上抬量，上抬量达10mm时，应减压，控制不超过20mm。

 

　　4、成桩检测结果

 

　　对全部18根桩进行低应变动力检测，通过对4根桩进行高应变动力检测，结果如下：

 

　　⑴低应变反射波法所测18根桩，属于Ⅰ类桩的有16根，占总数的89%，属于Ⅱ类桩的有2根，占总数的11%，全为合格桩。

 

　　⑵低应变反射波法所测18根桩的平均波速为3772m/s。

 

　　⑶试桩的单桩竖向承载力设计值见表1。

 

　　表1  高应变动力试桩结果汇总表

 

　　桩

 

　　号桩长

 

　　（m）桩径

 

　　（mm）单桩竖向承载力设计值（KN）单 桩 极 限 承 载力（KN）

 

　　1123.6518001443522300

 

　　3715.9018001278421500

 

　　5232.881800843317400

 

　　5638.581500739216600

 

　　5、总结

 

　　⑴新建大楼现已封顶，沉降观测得建筑沉降量<3mm，无不均匀沉降，预计建筑使用期沉降量<5mm，完全满足设计要求。压力灌浆应用于本桩基工程中，不仅提高了持力层的承载力，还消除了桩端沉渣和淤土的影响。

 

　　⑵后期设计施工方案的变更与勘察报告忽视水文地质条件有很大关系。事实上，对灌浆孔的钻探资料分析，块石层应为基岩破碎带，成分为石英砂砾岩，属下石炭林地组（C11），而场地内的灰岩属上石炭船山组或下二叠栖霞组（C3C+P1q），地层次序为C11覆盖在C3C+P1q之上，表明这里曾发生过地质构造作用，导致了基岩埋深变化大，石英砂砾岩破碎不完整。破碎带沟通了下部岩溶水和上部第四系孔隙之间的水力联系，为强富水含水层。根据管井降水资料推算，含水层的渗透系数K>300m/d。

 

　　⑶11＃、37＃和52＃桩的成孔时间差不多，桩径一样，52＃的桩长比11＃、37＃都长，但进入桩端持力层的深度却小得多。高应变动力试桩结果，11＃和36＃的单桩极限承载力比52＃大得多，说明对桩承载力的影响程度，进入持力层的深度比穿过的覆土厚度影响更大。

 

　　参考文献：

 

　　1、JGJ94-2008，《建筑桩基技术规范》

 

　　2、GB50202-2002，《建筑地基基础工程施工质量验收规范》

 

　　3、GB50204-2002，《混凝土结构工程施工质量验收规范》

 

　　4、广东省标准《建筑地基基础设计规范》15-31-03