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岩土研究院

桩底注浆法提高桩基承载力

432 2022-04-29 10:15:39

工程概况

本溪钢铁公司某厂由于生产工艺进行技术改造,原厂房需接跨延长,厂房内增加重型吊车。原厂房柱基承载力不能满足接跨的要求,需加固处理。

工程地质条件

根据工程地质勘察资料提供,该厂位于太子河畔,场地属太子洞冲积阶地,地层由上而下依次为∶

①杂填土∶主要由矿渣、碎石等组成,一般粒径为 40~60mm,中密,厚度为 4.8~5.9m。②粉质粘土∶灰黑色,含植物根系,湿、可塑,厚度为0.3~0.6m。③粉砂;灰褐-黄褐色,均粒,中密,饱和,厚度为1.5~3.9m。

④卵石∶由结晶岩组成,亚圆形,一般粒径 30~60mm;最大粒径 150mm,充填约 30%的混粒砂。中密,为主要含水层。该良可做桩基持力层,其桩端十承载力标准值为 4500kPa.

厂房内现有50t 吊车进行生产作业,并有炽热高温,柱基荷载大,周围施工场地狭窄,空间高度低,施工时要保证不能影响厂房内正常生产作业。这样的环境条件给工程带来相当大的困难。

10.6.3 方案设计

一、灌浆对桩基承载力的影响

为了了解灌浆对桩基竖向承载力的影响,通过模拟试验,测得了 21 根桩径为 48~74mm,桩长为510~680mm 的模型桩灌浆前后的荷载—沉降(p-s)曲线,其中部分试桩的尺寸及灌浆情况见表10-9,试验结果见图10-25、图 10-26及图10-27。

图10-25中各桩尺寸相同。1号桩未进行灌浆,2号、3号桩灌注了普通水泥浆。

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图10-27中7号、8号桩尺寸相同,7 号桩未灌浆,8号桩在桩尖及侧壁处灌注了聚氨酯化学浆。9号、10号桩尺寸相同,9号桩未灌浆;10号桩在桩尖及桩侧处灌注了聚胺酯化学燃。

试验得出的模型桩荷载-沉降曲线表明∶灌浆明显地改善了模型桩的竖向承载性能;当桩顶承受相同的荷载时,经过漕浆的模型桩其桩顶沉降变形大幅度降低;当控制相同的桩顶

沉降时,经过灌浆的模型桩的承载力显著提高。由试桩曲线还可得出∶经过桩尖灌浆处理后,模型桩的承载力可提高40%~100%。在桩尖及桩侧均进行灌浆的模型桩的承载力提高更大,可达未灌浆桩的承载力的1~2倍。

B.CERNAK和 M.STOKER 的现场试验可进一步说明,灌浆在改善桩基

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竖向承或性能方面的实际作用。图10-28给出 了花砂卵石基十上桩长为4mn。桩径为 900mm 的大直径灌注桩的试桩曲线。两桩桩身尺寸相同,P。桩未经灌浆,P,桩进行了桩尖灌浆。试桩曲线表明∶经过桩尖灌浆后,单桩承载力提高了1.5倍。

图 19-29系中~密实砂土地基上桩径为φ570mm 的灌注桩的P-s曲线。可以看出,桩尖及桩侧灌浆的 2号桩较之未灌浆的 1号桩,单桩承载力提高了近1倍。

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施工方法

一、用漕浆技术解决桩基问题的几种施工方法

(一)钻孔埋管灌浆法

此法既可用于处理已施工桩基因设计或施工不当造成的桩基承载力不足,桩头产生过量沉降变形的问题;也可用于提高现有建筑物桩基础的承载力,以满足上部结构的改建与扩建的需要。适用于灌注桩基础。根据钻孔位置的不同,此法又分为桩身钻孔灌浆法和桩侧钻孔灌浆法。如 图 10-35 所示。

1.桩身钻孔灌浆法

施工时。首先通过桩头中心钻孔至桩尖土体中—定深度。—般不小干2~3倍桩径;然后

在钻孔中埋设灌浆管;灌浆管多采用套阀花管,最后将配制好的浆液在适当的压力下,经灌浆管按一定顺序滥人地层中。如图10-35(a)所示。此法当桩身不太长时,施工简便易行。一般可提高承载力 50%左右。

2.桩侧钻孔灌浆法

当桩身较长时。采用桩身钻孔藻浆法施工难度较大。施工费用高。此情况下可采用桩侧钻孔灌浆法。

此法施工时,首先在桩侧土体中进行钻孔,根据桩径的大小,一般每桩布置3~4个钻孔,使各孔间距控制在 1.0m 左右;其次向钻孔中埋设灌浆管,灌浆管采用套阀花管,以便进行分段灌浆或复灌;最后,将配好的浆液在一定的压力下灌入桩侧土体,如图 10-35(b)所示。此法虽灌浆工作量较大,但易保证灌浆质量,一般可提高承载力1倍以上。

(二)预埋管灌浆法

此法是在灌注桩施工中引入漕浆技术,开发形成的后灌浆柱工法,可作为提高灌注桩承载力的措施,在不增长桩身几何尺寸的情况下,显著提高桩基的承载力。

施工方法;首先与普通漕注桩施工一样进行桩身成孔;其次,在向桩孔吊放钢筋笼的同时吊人预埋灌浆管;然后浇筑桩身混凝土,最后待桩身混凝土凝结 1~2天后,再进行压力灌浆。

根据灌浆管的埋设位置,此法分桩中心预埋管法和桩侧预埋管法。如图 10-36 所示。图10-36(a)所示预埋管灌浆方法用于压密,凝固桩尖土,尤其当桩尖虚土较厚时,可显著提高桩端阻力。图10-36(b)所示预埋管灌浆法可改善桩-土作用,提高桩侧摩阻力。

二、本工程所用的施工方法

为适用场地条件,桩基施工中不影响厂房内正常生产作业。钻孔时选用DPP-100型汽车钻,冲击成孔,采用刺425mm 钢管护壁,跟管打入至卵石层。终孔后,下钢筋笼,浇筑 C20 混凝土。浇筑至设计标高,待混凝土初凝后,向桩端处注入水泥浆,扩大桩头,并增加卵石层的地基承载力(图 10-37)。

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质量检验

根据注浆量来确定桩端扩大头体积,按孔隙率计算体积可达0.4~1.4m²(按近似球形体积计算),扩大头直径在 0.7m以上。

灌注桩施工后,采用动测法对部分桩的垂直极限承载力和桩身进行了检测。检测结果∶混凝土弹性应力波波速范围为 3360~3920m/s,单桩极限承载力为 1450~1825kN,混凝土浇筑质量和承载力均满足设计及使用要求。厂房接跨建成后,投产 2年多来使用良好。注浆扩底桩用于基础托换工程中,这是一种地基处理的综合方法。将桩基和注浆有效地结合成一体。单一的施工方法有时很难满足工程中的技术要求,本工程解决了以下几个问题∶

1。钢管护壁减少了施工对桩周土的扰动,减少基础处理施工中造成的柱基沉降,保证了加固过程中上部建筑的安全,并且不影响生产。

2。在有地下水的地层中,将水下浇筑混凝土变为干孔浇筑,减少了水下浇筑混凝土中的导管拆装。

3.注浆扩底可使孔底沉碴与桩端持力层胶结。除增加持力层的强度外。还减少了孔底沉碴造成沉降量大的难题。

4.采用注浆扩大桩头,有效地利用了桩体强度,可减少桩数,降低造价。

5。在受场地条件的限制下,使用简单、小巧的机械解决了大型施工机械难以解决的难题。本工程可作一范例。