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阅读 997 次 钻孔灌注桩复式后压浆施工技术在超长桩基工程中的应用

摘要:本文介绍了西安某超高层项目桩基础通过采用传统的泥浆护壁反循环钻孔灌注桩另辅以桩侧、桩端复式后压浆技术的施工工艺,无论在桩身质量还是承载力方面都得到了保证,降低了工程造价,确保了该超高层项目的顺利实施。本文结合工程实例,对钻孔灌注桩复式后压浆施工技术进行了一些研究分析,并提出了相关建议以供类似工程借鉴。...

 钻孔灌注桩复式后压浆施工技术在超长桩基工程中的应用

詹红  李存良  杨李明

陕西建工机械施工集团有限公司

引言

伴随社会经济的飞速发展,建筑施工技术的发展也达到空前的高度,越来越多的超高层建筑已经发展成为区域的新地标。这对超高层建筑桩基础的质量和承载力的要求也越来越高,仅凭单一的传统工艺的钻孔灌注桩无论从经济性还是可靠性方面已经不能满足这一要求。本文介绍了西安某超高层项目桩基础通过采用传统的泥浆护壁反循环钻孔灌注桩另辅以桩侧、桩端复式后压浆技术的施工工艺,无论在桩身质量还是承载力方面都得到了保证,降低了工程造价,确保了该超高层项目的顺利实施。本文结合工程实例,对钻孔灌注桩复式后压浆施工技术进行了一些研究分析,并提出了相关建议以供类似工程借鉴。

一、工程概况

该项目位于西安市高新区,地上46层,地下3层,檐口高度195.45m,基坑深度17m,主楼基坑下口面积约7000m²,建筑面积约220000m²。根据岩土工程勘察报告分析,该项目桩基工程采用泥浆护壁反循环钻孔灌注桩复式后压浆工艺,选用桩长50.0m,桩径0.8m,初步设计桩数542根,采用后压浆工艺后预估设计承载力极限值14000KN。相关参数见下表。

表1.1  场地桩体范围内地层分部、特性及地基承载力特征值

土层编号

黄土⑤

粉质粘土⑥

中砂⑥-1

粉质粘土⑦

中砂⑦-1

粉质粘土⑧

(kpa)

140

160

200

170

230

180

土层编号

粉质粘土⑨

中砂⑨-1

粉质粘土⑩

中砂⑩-1

粉质粘土11

中砂11-1

(kpa)

190

280

200

280

220

280

     

 

 

 

 

 

表1.2 钻孔灌注桩单桩竖向极限承载力标准值汇总表 

桩长(m)

桩径(m)

单桩竖向极限承载力标准值 (KN)

最小值

最大值

平均值

建议值

48.0

0.8

9441

9836

9621

9600

50.0

0.8

10216

10318

10283

10000

56.0

0.8

11158

11540

11308

11000

   

 

 

 

 

 

 

二、试桩施工参数

现场采用锚桩法布设6根试桩,设计桩径0.8m,桩长50m,混凝土强度C60。根据现场实际开挖标高,试桩桩长暂定为52m,检测完成后按要求进行折减。采用滑动测微技术对试桩加载过程侧摩阻力和端阻力情况进行统计分析。后压浆设计情况为桩侧10m处设置一道注浆管(DN32),注浆量≥750kg;桩侧26m、43m处通过三通连接共用一道桩侧注浆管(DN32),注浆量≥1500kg;桩端对称设置2根桩端注浆管(DN32),注浆量≥2000kg。桩端注浆阀采用花管,桩侧注浆阀采用PE塑料管加工,辅材采用成品五金件,水泥采用秦岭PC32.5R,水灰比0.45~0.6,后压浆注浆施工采用注浆量和注浆压力双控法,注浆压力控制在5Mpa以内。

三、试桩施工过程

试桩安排3台FXZ-180反循环钻机进行施工,桩体成孔间隔进行。泥浆主要采用原土造浆方式,泥浆比重控制在1.1~1.2之间,超钻深度大于30cm,桩身混凝土灌注前先填1~3cm砾石,填料量等于超钻量以保护桩端压浆阀不被混凝土包裹。压浆水灰比(重量比):10m处桩侧压浆水灰比为0.45;26m、43m处桩侧压浆水灰比为0.55;桩端处压浆水灰比为0.60。后压浆在混凝土灌注完成3天后并且桩周围至少12m范围内没有钻机钻孔作业开始施工,施工时先进行压水试验,然后及时进行注浆施工。压浆应先施工周围桩位再施工中间桩,先桩侧后桩端,先上后下,注浆间隔时间为2h~3h。压浆过程中采用间歇灌浆,具体间歇的时间根据压浆情况而定,一般为30min,如间歇灌浆效果不佳,可适当延长间歇时间但不应超过2小时。注浆工作压力控制在1.0~5.0MPa,注浆流量不宜超过75L/min,桩端注浆对于同一根桩的2根注浆管同时实施等量注浆。注浆终止条件为下列条件之一:a 、桩底压浆水泥耗量≥2000kg;第一层桩侧压浆水泥耗量≥750kg;第二、三层桩侧压浆水泥耗量≥750+750=1500kg;b、注浆水泥用量达到设计值75%且注浆压力≥5.0MPa;c、地面反浆严重。如果压浆管注浆压力大于5.0MPa,水泥浆仍不能满足要求且无法压入,则该桩剩余水泥浆液由其它压浆管压入;当注浆压力长时间低于正常值或相邻桩冒浆,需暂停注浆或调低浆液水灰比过段时间后开始注浆,直到满足注浆设计要求。

四、地层情况分析

在整个施工过程中,通过和岩土工程勘察报告进行分析比对,情况基本正常。土层整体硬度较大、局部钙质结核层部位钻进难度较大,施工过程中基本在10层反循环钻机钻进困难,局部桩位采用冲击钻机冲击硬层后反循环钻机继续施工完成成孔作业。

五、检测结果

1、成孔质量

由成孔实测曲线及汇总表可知,在所测桩孔中实测深度均大于设计孔深,满足设计要求;实测孔径成果表明最小孔径为753mm,最大孔径为1041mm,平均孔径介于805.4~844.7mm,满足规范要求;垂直度偏差<1%,满足规范要求;沉渣厚度均小于10cm,满足规范要求。

2、完整性

(1)声波透射法

由测试结果分析来看完整性检测结果为:所测试桩均为Ι类桩。

(2)低应变动力检测

由测试结果分析来看完整性检测结果为:混凝土桩身波速c介于4065m/s~5097m/s之间,平均值为4637m/s;所测试桩均为Ι类桩。

3、滑动测微应力测试情况

根据6组试桩滑动测微应力测试结果,最大荷载17000KN作用下桩周各土层平均侧摩阻力和桩端阻力发挥值汇总结果如下:

桩号

各土层侧摩阻力(kpa)

桩端阻

力(KN)

5

6

7

7-1

8

9

9-1

10

10-1

11

11-1

S1

10.3

65.1

140.2

172.1

196.5

198.0

181.6

124.3

132.2

48.7

27.2

0

S2

40.1

99.1

188.2

182.3

216.4

196.3

169.6

94.5

/

14.4

7.4

0

S3

11.9

85.7

196.9

189.4

231.0

205.8

173.6

88.5

/

6.5

4.3

0

S4

14.1

113.1

203.7

231.8

242.0

212.6

177.3

72.9

/

/

2.9

0

S5

38.0

134.8

219.7

243.2

244.8

203.0

161.5

54.9

/

/

4.5

0

S6

31.1

114.4

204.5

233.4

238.0

188.5

/

51.9

/

3.15

1.3

0

平均

24.3

102.0

192.2

208.7

228.1

200.7

172.7

81.2

132.2

18.2

7.9

0

4、单桩竖向抗压静载试验情况

单桩竖向抗压静载试验结果表明6组试桩在终止荷载17000KN压力作用下最终沉降量分别为19.80mm、19.71mm、18.93mm、21.93mm、20.53mm、17.54mm。

5、试桩检测结论

(1)各检测桩孔最小孔径、孔深、垂直度及沉渣厚度均满足规范要求。

(2)声波透射法及低应变动力检测结果表明所测桩均为Ι类桩。

(3)滑动测微应力测试结果表明:所测桩桩身混凝土质量较均匀、完整;在终止荷载17000KN作用下,桩顶荷载由摩阻力承担,桩端阻力未发挥,此时桩侧摩阻力最大值位于桩顶约16~21m范围的粉质粘土层中,最大侧摩阻力介于203.93~250.51kpa之间。

(4)考虑桩长折减,该场地泥浆护壁反循环钻孔灌注桩(后压浆)在桩身质量满足设计要求的同时,桩长为50.0m的单桩竖向抗压极限承载力可取为16570KN,满足14000KN的设计要求。

六、试桩完成后设计参数的调整

试桩完成后由设计单位对试桩检测参数进行分析后对该项目的工程桩设计图纸进行了优化调整,将单桩极限承载力标准值由原来预估的14000KN提高到16500KN,将总桩数由初步设计的542根调整为449根,后压浆参数保持不变。

七、工程桩施工及检测结果

工程桩采用6台反循环钻机施工,50天完成,后压浆于桩基施工14天后开始,桩基施工完成7天后完成,整个过程穿插进行。工程桩成孔质量检测90孔,单桩竖向静载荷试验5组,低应变检测449根(全数检测),检测结果如下:各检测孔的孔深、垂直度、最小孔径及沉渣厚度均满足规范要求;该场地的反循环钻孔灌注桩后压浆工艺单桩竖向极限承载力可取16500KN,满足设计要求;低应变动力检测均为Ⅰ类桩,综上该灌注桩质量满足设计要求。

八、经验及推广

通过该项目的反循环钻孔灌注桩复式后压浆工艺的成功应用,对于西安地区类似超高层项目桩基工程的设计及施工都有一定的参考作用,该项目通过试桩施工参数检测分析后对工程桩设计参数进行了优化调整,直接节约经济成本约300万元。

(本文来源:陕西省土木建筑学会  文径网络工程项目投资中心:刘红娟 尹维维 编辑  刘真 文径 审核)