人工挖孔灌注桩钻孔压浆补强
管瑞光,廖森,王新跃,刘全洪
(地矿赣州地质工程勘察院,江西赣州341000)
[摘要]通过工程实例,介绍人工挖孔灌注桩钻孔压浆补强的优化设计和施工控制。
[关键词]基桩;缺陷;压浆;施工控制
[中图分类号]TU472.6[文献标识码]A[文章编号]1002-8498(2006)10-0047-03
Grouting Strengthening of Artificial Drilling Piles
GUAN Rui-guang,LIAO Sen,WANG Xin-yue,LIU Quan-hong (Ganzhou Institute ofGeo-engineering Investigation,Ganzhou,Jiangxi341000,China)
Abstract:Based on a practical project,authors describe the design optimization and process control of
foundation pile strengthened by grouting through artificial drill holes.
Key words:foundation pile;defect;grouting;construction control [收稿日期]2006-03-10
[作者简介]管瑞光(1957—),男,江西于都人,地矿赣州地质工
程勘察院总工程师,高级工程师,江西省赣州市红旗大道25号
赣南地调队工勘院341000,电话:(0797)7066926
人工挖孔灌注桩桩身混凝土缺陷钻孔压浆补强,
是质量可靠、经济安全的施工技术。钻孔压浆补强有
别于一般灌浆工程,要达到压浆补强效果,就应优化设计与施工:①以桩身缺陷段发育程度设置压浆段;②浆液水灰比变换比级不宜太大;③灌浆应尽快达到设计
压力和最浓比级;④加强灌浆压力、浆液注入率和回浆管阀门的,保证恒压时间。
1工程概况
赣粤高速公路C4标段两座高架桥的80根人工挖
孔灌注桩,设计桩径2.0m,桩长19.7～35.2m,桩身混凝土强度等级C25。桩周土为可塑状残积粉质粘土、稍密状砾砂及圆砾,桩底持力层为弱风化变质砂岩。
基桩灌注28d后,采用声波透射法和钻芯法进行桩身完整性检测。其中,有73根桩为Ⅰ、Ⅱ类桩[1],满足设计要求;另有7根基桩因混凝土芯样局部破碎、骨料分布不均匀或松散易碎块状缺陷而判定为Ⅲ类桩。7根缺陷桩的混凝土缺陷段一般有2～5处,主要出现于桩身中、下部或底部,混凝土芯样抗压强度介于16.4～18.1MPa。经设计论证,这些缺陷桩经过补强处理,改善桩身完整性(达到Ⅱ类桩),使混凝土强度等级提高
到C20以上,可供使用。
2压浆补强原理
采用纯水泥浆,在灌浆压力、浆液注入率和灌浆时
间控制下,将水泥浆液渗透充填桩身混凝土缺陷部位
的空隙和沟槽,压密或劈裂夹泥,包容骨料或加厚骨料混凝土粘结点,水泥浆液凝固形成结石,使桩身完整性
和混凝土强度等级得到提高。
7根缺陷桩全孔压水试验P-Q曲线,B型(紊流
型)曲线[2]占57.15%、透水率q=10.98～15.91Lu,C
型(扩张型)曲线占14.28%、透水率q=9.88Lu,D型
(冲蚀型)曲线占28.57%、透水率q=2.4～8.88Lu,属
弱透水-中等透水等级[3]。结合混凝土芯样缺陷特征,
表明桩身缺陷段有一定的可灌空间,但是空间规模不
是很大,空隙连通性不是很好,需要用相对较高的压力
和恒压时间,才能将较浓的水泥浆液渗透充填缺陷空
隙、压密或劈裂夹泥,从而达到提高桩身完整性的补强
效果。
桩身缺陷段混凝土强度等级的提高,除了取决于
水泥浆液的渗透充填程度外,更为重要的是使留驻缺
陷空间的浆液水灰比尽可能地达到最浓级。一般认
为[4],水灰比0.5∶1的42.5级普通硅酸盐水泥浆,结石
率99%,结石体28d抗压强度22MPa;其混凝土芯聚合
体抗压强度可达25MPa。实践中,在较高压力灌浆和
一定灌浆历时条件下,水泥稠浆穿透范围在50cm以上。这就使桩身缺陷段的混凝土强度等级,在合理布
置压浆孔序和施工下得以提高。
3压浆设计与压浆试验
3.1钻孔布置
考虑施工工期和经济合理因素,根据基桩超声波
2006年10月
第35卷第10期
施工技术
CONSTRUCTION TECHNOLOGY47波形曲线反映的异常波形截面设置钻孔压浆位置,如
图1所示,即在AB、AC和BC3个测试截面中,对存在
异常波形截面部位钻孔压浆。无异常波形截面部位不
作钻孔压浆。
图1压浆孔位与压浆段设置示意
对只有1个异常波形截面的缺陷桩,沿异常波形
截面一侧,距离桩周边0.50m处,设置1个压浆孔。有
2个异常波形截面的缺陷桩,沿异常波形截面一侧,距
离桩中心0.25d(d为桩径),对称布置2个压浆孔,分
Ⅰ、Ⅱ序孔压浆施工。存在3个异常波形截面的缺陷
桩,沿每个异常波形截面中点,距离桩中心0.25d,呈
三角形布置3个钻孔压浆。
3.2钻孔结构钻孔为垂直孔,根据压浆段数设置每个压浆段孔
径,设计上、下2个压浆段时,上压浆段孔径110mm,下压浆段孔径91mm。设计上、中、下3个压浆段时,上部压浆段孔径110mm,中部、下部压浆段孔径91mm。设计1个压浆段时,孔口孔径110mm,压浆段孔径91mm。
3.3压浆段设置
1)单序孔压浆压浆段长度控制在5～10m。当
缺陷段每段竖向长度>0.10～0.20m,分布桩身下部或底部时,设置1个压浆段。当缺陷段组合中,每段竖向
长度>0.30m,段数≥2段,上、下两段顶底相距≤5m 时,归于1个压浆段。当缺陷段组合的间距>5m,则分别设置2～3个压浆段(见图1)。
2)多序孔压浆这类缺陷桩的缺陷段较多且长。
因此,Ⅰ序孔设置上、中、下3个压浆段,Ⅱ、Ⅲ序孔设
置上、下2个压浆段。前序孔压浆结束,间歇14d后,
后序孔压浆施工。
根据超声波波形异常位置、钻孔混凝土芯样缺陷
部位及其空间分布组合特征,确定压浆段长和止浆塞
位置。
3.4压浆试验
图211-1号桩压浆试验
P-?Qi曲线选择缺陷段较发育
的11-1号桩作压浆试
验。该桩长35.20m,
在
25.80～35.20m处,透水
率15.91Lu。Ⅰ序孔压
浆试验2.5h,注入水泥
774kg、浆液1278L。当
压力为2MPa后,浆液注
入率的增量ΔQi趋于0(见图2),浆液注入率≤
0.31L min,恒压持续30min,试验结束。Ⅱ、Ⅲ序孔压浆试验结束28d后,用RS-UT01C型声波检测仪检测,桩
身完整性明显改善,达到Ⅱ类桩要求。因此,确定其它
缺陷桩参照该压浆试验方法和试验结果施工。
4压浆施工
采用双管压浆工法,自下往上压浆。主要施工工
艺流程:钻芯成孔※设备安装※洗孔压水※灌浆※封
孔。
4.1钻芯成孔
采用XY-1A型钻机、外径110mm单动双管钻具和
金刚石钻头钻孔取芯。钻孔深度超过桩底0.5m时终
孔。及时进行混凝土芯编录。
4.2设备安装
在设计的压浆段,套入注浆管和回浆管。注浆管
采用25mm镀锌管,其下部1.50～4.50m的侧壁为钻
眼花管,管底置于压浆段底部。回浆管采用75mm无
缝钢管,其底部置于压浆段顶部止浆塞以下0.25～
0.5m,孔口段安装压力表和阀门。止浆塞由橡胶塞、海
绵带和薄铁板组合构成,送至设计止浆塞位置后,注浆
管往上回旋拧紧,泵送0.5∶1纯水泥浆充填止浆塞上
部0.5～1.0m,待凝24h形成止浆塞。
4.3洗孔压水
泵送清水进行全孔一次性冲洗,直至回水清净,持
续5～15min。每个缺陷桩选1个孔进行全孔简易压水
试验,采用5点法(即0.3、0.6、1.0、0.6、0.3MPa)。
4.4压浆施工
1)压浆顺序设置多个压浆段时,先灌注下段,再
依次往上段灌注。注浆时,待回浆管冒出水泥浆且持
续1～2min后,再调节阀门封住回浆管,形成压力。回
浆管间断放浆。上、下压浆段压浆间隔时间不超过4h。
2)压浆水灰比采用42.5级普通硅酸盐水泥配
制纯水泥浆液,水灰比为2∶1、1∶1、0.5∶1。用2∶1浆液开灌,待回浆管出浆稳定后,改用1∶1浆液灌注。当回浆管出浆浓度1∶1时,改用0.5∶1浆液灌注,经常翻动
进浆管路,继续使回浆管若干次间断放浆,之后控制压
力直至灌浆结束。这个过程可以使浓浆尽快均匀渗透
48施工技术第35卷充填缺陷空隙。
3)灌浆压力和终灌标准参照11-1号桩压浆试验
结果和相关灌浆规范要求[5],结合各缺陷桩P-?Qi、P-t、?Qi-t曲线特征,掌握灌浆压力、终止灌浆压力及浆
液注入率标准。一般初始压力0.2MPa,当灌浆压力为
2MPa,浆液浓度达到0.5∶1、浆液注入率≤0.4L min后,再持续压浆30min,结束压浆。
4)特殊情况处理桩身缺陷发育特征决定了钻孔
压浆补强的特殊性,要求优化设计、精心施工和预先防范,力求避免中断正常的压浆过程来应对特殊情况。
冒浆压浆时浆液从护壁缝隙渗出形成冒浆。采
用桩周边表面封堵、降压、调浓浆液、间歇灌浆等措施
处理
。
孔底漏浆有些缺陷桩桩底混凝土离析、松散、破
碎,与持力层接触,应当在压水试验中预先分析压浆情
况,孔底单独设置压浆段处理。孔底漏浆时,降低压
力、加浓浆液、间歇灌浆、间歇时间控制在5～10min,过久容易使灌浆管路堵塞。
压浆因故中断着重事先预防,做到压浆设备状态
优良,灌浆材料充足齐备,压浆设计周全,施工操作规
范。短暂中断后,尽快恢复压浆,重新从较稀浆液起灌;
如果吸浆量与中断前相当,则恢复原先浆液浓度。中断
时间较长,恢复压浆后吸浆量减少很多,则重新扫孔,按
2∶1水灰比浆液开始重灌,以0.5∶1浓浆结束压浆。
5压浆效果检查
压浆效果以分析压浆资料为主,结合钻孔取芯抽
查和抗压试验、超声波检测,综合评判。以下4个特征
表明,本次压浆效果达到设计要求。
1)单位水泥注入量随压浆孔施工次序增多而逐渐
减少。第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序孔的平均单位水泥注入量依次82.34、39.77、12.13kg m,后序孔较前序孔的单位水泥注入量依次降低51.7%、69.5%。
2)后序孔钻芯成孔时无漏水现象。随着灌浆次数
增加,后序孔(段)混凝土芯样截面可见较多的水泥结
石充填胶结骨料。
3)超声波检测结果对比,7根缺陷桩经压浆补强,
声波波速提高5.17%～13.49%,声时曲线基本呈直
线,振幅曲线无明显波峰,呈正常波形。
4)钻孔抽取芯样,其抗压强度均达C20以上。
压浆补强工程所属的赣粤高速公路C4段,2004年
建成通车,两座高架桥运行状态良好。
参考文献:
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[4]熊厚金,林天健,李宁.岩土工程化学[M].北京:科学出版社, 2001.
[5]中华人民共和国水利部水土工程技术咨询中心.SL62-94水工建筑物水泥灌浆施工技术规范[S].北京:中国水利水电出版
社,2004.
(上接第46页)
工作,所形成的最低价标底和报价文件经加密后,分别
存放在数据服务器上。
3)联合评标阶段首先由软件系统以最低价标底
为依据,对各家投标书进行比对、分析,产生针对投标
书的质疑提纲;再由评标专家参考质疑提纲对各家标
书进行质疑和评测,从中评出中标标书。
在2)、3)两个阶段,如果需要,仍然可以编辑修改
工程模型和工程量,工程量的变更,可以引起所有投标书中投标价格的自动更新。
3结语
在协同算量的工作过程中,由于允许参与各方就
设计图纸和工程量计算结果进行充分交
流,所产生的
工程量计算结果是惟一的,并且是经过各方协商、认可的结果,可以看作是准确的工程量计算结果。它是产生合理低价标书的首要条件,也是体现招投标法所秉承的合理竞争的前提,它可以杜绝“不平衡报价”等不合理报价的出现。
与传统的多方重复计算方式相比,一次性、连续性
的协同算量方式,为招投标节省大量的时间,在时间紧迫的工程中,报价和协同算量可同步进行:即各参与方可以在假设的工程量条目下寻价报价,工程量计算完成以后再将报价与真实工程量条目关联,产生最终的标书或标底。可大大节约招投标时间。
可以说,协同算量的应用,为网络招投标的实现提
供了关键性的技术基础,也极大提高了网络招投标的应用价值,它将引领一种更加公平合理和高效低耗的招投标方式。
参考文献:[1]刘守奎,周茂刚.工程量自动计算及造价系列软件探讨.第七届全国建设领域信息化与多媒体辅助工程学术交流会[C].哈
尔滨,2004.
[2]刘守奎,周茂刚.工程识图语言[J].施工技术,2006,(5):16-19.
[3]刘守奎,周茂刚.信息化建筑模型的重建技术.第九届建筑业企业信息化应用发展研讨会论文集·南宁[C].北京:中国建筑
工业出版社,2005.
2006No.10管瑞光等:人工挖孔灌注桩钻孔压浆补强49下载本文
