混凝土钻孔灌注桩后注浆技术.ppt

混凝土钻孔灌注桩后注浆技术一、绪论1.1钻孔灌注桩施工存在的问题1、桩侧泥皮及应力松弛问题影响桩侧阻力的发挥。2、桩底沉渣和持力层扰动问题影响桩端阻力的发挥。3、桩身砼质量问题施工过程中施工和监理规范管理，认真负责可以降低到最低限度并能满足规范要求。但是砼在浇筑成桩时由于砼的收缩会产生与桩侧土间的收缩缝问题。4、同一场地钻孔灌注桩竖向承载力离散性问题会产生群桩基础的沉降问题。以上问题的存在使钻孔灌注桩的后注浆技术得到应用和发展。1.2灌注桩桩端（侧）后注浆的定义和作用1.2.1灌注桩桩端（侧）后注浆的定义灌注桩后注浆是指钻孔灌注桩在成桩后，由预埋的注浆通道用高压注浆泵将一定压力的水泥浆压入桩端土层和桩侧土层，通过浆液对桩端沉渣和桩端持力层及桩周泥皮起到渗透、填充、压密、劈裂、固结等作用来增强桩侧土和桩端土的强度，从而达到提高桩基极限承载力，减少群桩沉降量的一项技术措施。1.2.2灌注桩桩端（侧）后注浆的作用（1）灌注桩后注浆对桩端持力层进行加固，提高单位面积抗压端承力值值。（2）灌注桩后压浆固化了桩端沉渣，提高了端阻的发挥系数p。（3）灌注桩后注浆固化了桩侧泥皮，提高了单位侧阻力。（4）灌注桩后注浆对桩侧土进行了渗透、压密、加固、提高了侧阻的发挥系数s。（5）群桩桩端注浆后浆液扩散连通固化，相当于人为在桩端造了一块坚硬的持力层，从而减少了群桩的沉降量及不均匀沉降，保证了主裙楼一体地下室相连建筑的沉降均匀性。（6）桩端后注浆提供了对总沉降量及差异沉降要求很小及很严格（如高速铁路要求总沉降量控制在10左右）的建筑物基础的桩基施工新技术，因为砾石层或基岩在桩端后注浆后其沉降量主要为桩身沉降量。（7）桩端桩侧后注浆由于对端部和桩侧都进行了固化，从而提高了桩基础抗各种动荷载（高速列车荷载、汽车震动荷载、机器循环荷载）作用的能力。（8）桩侧后注浆对桩侧泥皮及桩侧土进行了渗透、压密、加固，从而提高桩基的竖向抗拔力，有利于地下室等基础竖向抗拔承载力的发挥。（9）桩侧桩端后注浆由于对桩端和桩侧都进行了固化，从而提高了单桩和群桩抗水平荷载的能力。（10）桩端桩侧后注浆还可以对工程桩的事故处理和原有桩的加固处理起到很好的作用。1.3灌注桩后注浆技术的分类灌注桩后注浆技术可以按注浆部位、注浆压力扩散方式和注浆目标土层等进行分类：灌注桩后注浆灌注桩后注浆 按注浆部位分类桩端后注浆桩侧后注浆桩端桩侧联合注浆按注浆压力扩散方式分类渗透注浆压密注浆劈裂注浆按注浆目标土层分类粘土中注浆砂土中注浆卵砾石中注浆基岩中注浆1.4桩端（侧）后注浆的工程应用1、桩端（侧）后注浆钻孔灌注桩在高层建筑中的应用2、桩端桩侧后注浆应用于桥梁工程。3、桩端（侧）后注浆钻孔灌注桩在高速铁路工程中的应用。4、桩侧桩端后注浆应用于大型地下基础的抗拔桩。5、桩端（侧）后注浆应用于基础托换。6、桩端（侧）后注浆应用于既有桩基础的补强。7、桩端（侧）后注浆用于既有建筑物的纠偏。2.2.1注浆设计工程调查在进行注浆设计之前，要进行工程地质和岩土工程性质调查。工程调查主要解决以下三个问题：第一、底层是否具有可注性；第二、地层注浆时，需要何种浆液材料，采用多大压力，注多少浆液，一般通过试注确定。第三、预计进行注浆后地基土强度增加的效果。1、岩土工程勘察报告的阅读通过岩土工程勘察报告的阅读及周边环境的调查，主要了解以下一些内容：(1)拟建场地地层的分层、持力层起伏变化情况及各层的土工参数。（2）注浆区的地质构造、浆液可能流失的通道和空穴。（3）各层地下水的特性，包括上层潜水层、下层承压水层情况及地下水的物理化学性质。（4）调查桩端、桩侧地层的渗透性及注浆的可行性。（5）调查注浆浆液对环境的影响。2.2.3桩端注浆桩的竖向抗压承载力设计桩端后注浆灌注桩的单桩极限承载力，应通过静载试验确定。经过桩端后注浆，不但端阻力有了较大的提高，桩侧摩阻力也有了较大的提高。单桩竖向抗压极限承载力在砂砾层中一般可提高40%，中砂层中可提高30%，粉砂层中可提高25%，粘土层和淤泥质土层中可提高10%15%，基岩中提高15%来设计，主要与桩底土层性状、桩底注浆的注浆量及注浆工艺有关。2.2.4注浆泵的要求注浆泵要求选择排浆量大（大于5m3），最大压力高（能达到10以上），注浆性能稳定，使用方便。2.2.5注浆头设计注浆头设计有很多方法，最早使用的是自行车内胎包扎法、气囊法等，目前广泛使用的是打孔包扎法、单向阀法、U型管法。打孔包扎法由于简单经济且适用于不同的桩径、不同桩长的桩，所以使用最广；U型管法主要适用于公路桥梁的超大直径桩。2.2.6注浆量与注浆压力的设计1、注浆量的设计 桩底注浆设计中注浆量是主控因素，注浆压力是辅控因素。在桩底注浆设计时主要依据桩端持力层的厚度、扩散性、渗透性、桩承载力的提高要求、桩径大小、桩端沉渣的控制程度。注浆水泥量的设计经验数据表（单位：水泥量）桩 直径（）渗透性好的砾石层持力层厚渗透性好的砾石层持力层薄渗透性差的砾石层持力层厚渗透性差的砾石层持力层薄桩持力层为基岩桩持力层为粘土8002000300010001500100015008001000约400约600100030004000150025001500250010002000约600约800120040005000250035002500350020003000约800约100015005000350035003000约1000约1200建筑桩基技术规范（942008）中对注浆量提出了如下的计算公式：单桩注浆量的设计应根据桩径、桩长、桩端桩侧土层性质，单桩承载力增幅及是否复式注浆等因素确定，可按照下式估算：p、s分别为桩端。桩侧注浆量经验系数，p1.51.8，s0.50.7；对于卵、砾石、中粗砂取较高值。n桩侧注浆断面数；d基桩设计直径；注浆量，以水泥质量记；对独立单桩、桩距大于6d的群桩和群桩初始注浆的数根基桩的注浆量应按上述估算值乘以1.2的系数。2.2.7浆液浓度与注浆顺序设计1、浆液浓度设计不同浓度的浆体其行为特性有所不同：稀浆（水灰比约为0.7：1）便于输送，渗透能力强，用于加固预定范围的周边地带；中等浓度的浆液（水灰比约为0.5：1），主要加固预定范围核心部分，在这里中等浓度浆体充填，压实和挤密作用；而浓浆（水灰比约为0.4：1）的灌注则对已经注入的浆体起脱水作用。水泥浆液应过筛，以除去水泥结块。在桩底可灌性的不同阶段，调配不同浓度的注浆浆液，并采用相应的注浆压力，才能做到将有限浆量送达并驻留在桩底有效空间范围内。浆液浓度的一般控制原则为：依据压水试验情况选择初注浓度，通常先用希浆，随后渐浓，最后注浓浆。建筑桩基技术规范（942008）中对水泥浆液的水灰比做了如下规定：浆液的水灰比应根据土的饱和度、渗透性确定。对于饱和土，水灰比宜为0.450.65；对于非饱和土，水灰比宜为0.70.9（松散碎石土、砂砾宜为0.50.6）；低水灰比浆液宜掺入减水剂。2、注浆顺序设计 从群桩桩位平面上讲，从中心某根单桩开始由内向外注，优点是各桩注浆量能满足设计要求，但扩散半径大，注浆压力低，整个群桩范围周边浆液扩散范围很大，不利于群桩周边边界的围合；从群桩四周先注，群桩周边边界可以闭合，但注到中心桩注浆压力很大，注浆量有可能达不到设计要求。所以，具体工程注浆顺序要针上部结构的整体性、地质条件和设计要求及施工工艺整体确定。总之，确保达到设计要求的注浆量是关键。3、注浆节奏 为了使有限的浆液尽可能充填并滞留在桩底有效空间范围内，在注浆过程中还应该掌握注浆节奏，实行间歇注浆。间歇时间的长短需依据压水试验的结果确定，并在注浆过程中依据注浆压力的变化，判断桩底可灌性现状并加以调节。间歇注浆的节奏需掌握的恰当好处，既要使注浆效果明显，又要防止因间歇停注时间过长堵塞通道而使注浆半途而废。对于短桩，桩底注浆时往往会出现浆液沿桩周上冒现象，此时应在注入产生一定冒浆后，暂时停留一定时间，待桩周浆液凝固后，再施行注浆，这样可以达到设计要求的注浆量。2.2.8终止注浆条件1、终止注浆条件设计建筑桩基技术规范（942008）中规定，当满足下列条件之一时，可终止注浆：（1）终止注浆条件主要以单桩注入水泥量达到设计要求为主控因素。（2）如果一根桩中单管注浆量能达到设计要求，则第二根管可以不注。（3）如果第一根管达不到设计要求，则打开第二根管注浆，但当第二根管注浆量仍达不到设计要求时，则实行间歇注浆以达到设计注浆量为止；如果实行多次间歇注浆仍不能达到设计要求的设计注浆量，则当注浆压力连续达到8且稳定3以上，该桩终止注浆。同时对相邻桩加大注浆量。（4）如果桩顶冒浆，则先停注浆一段时间，以便让桩侧水泥浆凝固后再注浆。同时采用多次间歇注浆以达到设计注浆量。l（4）后注浆作业起始时间、顺序和速率应遵守以下规定：）后注浆作业起始时间、顺序和速率应遵守以下规定：l1）注浆作业宜在成桩）注浆作业宜在成桩2天后开始。注浆作业离成孔作业点的距离天后开始。注浆作业离成孔作业点的距离不宜小于不宜小于810 m；l2）对于饱和土中的复式注浆顺序宜先桩侧，后桩底；对于非饱）对于饱和土中的复式注浆顺序宜先桩侧，后桩底；对于非饱和土宜先桩底，后桩侧；多断面桩侧注浆宜先上后下；桩侧、桩和土宜先桩底，后桩侧；多断面桩侧注浆宜先上后下；桩侧、桩底注浆的间隔时间不宜小于底注浆的间隔时间不宜小于2小时；小时；l3）桩底注浆宜对同一根桩的各注浆导管依次实施等量注浆；）桩底注浆宜对同一根桩的各注浆导管依次实施等量注浆；l4）对于桩群注浆宜先外围，后内部。）对于桩群注浆宜先外围，后内部。l2、施工过程检查与控制、施工过程检查与控制l采用后注浆技术的钻孔灌注桩的施工应重点控制的环节如下：采用后注浆技术的钻孔灌注桩的施工应重点控制的环节如下：l（1）控制钻孔。主要依据建筑地基基础工程施工质量验收规）控制钻孔。主要依据建筑地基基础工程施工质量验收规范范502022002、建筑桩基技术规范、建筑桩基技术规范9494的相关要求进的相关要求进行控制，重点控制孔深、孔径和垂直度，了解孔壁情况，同时要行控制，重点控制孔深、孔径和垂直度，了解孔壁情况，同时要求及时了解孔内情况，是否有塌孔、漏水等现象，以便在后注浆求及时了解孔内情况，是否有塌孔、漏水等现象，以便在后注浆施工时采取相应的技术措施。施工时采取相应的技术措施。2、注浆后的桩保养龄期 所谓注浆后的保养龄期，即桩底注浆后可以做抗压静载试验的龄期，通常要求注浆后保养至少25d以上，以便桩底浆液凝固，取得真实的注浆桩基承载力。一、混凝土灌注桩后注浆的作用一、混凝土灌注桩后注浆的作用1、承载力的增强机理、承载力的增强机理图图1 1 后注浆对桩端阻、侧阻的增强机理后注浆对桩端阻、侧阻的增强机理 固化效应：沉渣和泥皮被固化；伴随固化效应：沉渣和泥皮被固化；伴随扩底和扩径效应扩底和扩径效应充填胶结效应：粗粒土（卵砾、粗中充填胶结效应：粗粒土（卵砾、粗中砂）因渗入注浆被胶结砂）因渗入注浆被胶结加筋效应：细粒土（粘性土、粉土、加筋效应：细粒土（粘性土、粉土、粉细砂）因劈裂注浆成加筋复合土粉细砂）因劈裂注浆成加筋复合土桩端注浆不仅增强端阻，而且使桩底以上桩端注浆不仅增强端阻，而且使桩底以上1020m1020m侧阻增强；侧阻增强；桩侧注浆不仅增强侧阻，而且起封堵作用，提高桩底注浆效果；桩侧注浆不仅增强侧阻，而且起封堵作用，提高桩底注浆效果；2 2 2 2、侧阻、端阻的增强特征、侧阻、端阻的增强特征、侧阻、端阻的增强特征、侧阻、端阻的增强特征3.2 桩端后注浆示意图与注浆流程3.4 施工参数与施工设备l施工参数 l 注浆量、注入率、注浆压力和注浆速度 l 注浆压力是注浆施工效果好坏的关键因素之一。注浆压力的确定要考虑下列3个方面：最终注浆压力要小于桩上抬的摩阻力，即注浆时不能使桩向上严重位移；最终注浆压力要尽可能使桩端、桩身混凝土少破坏；最终注浆压力要使注浆量达到设计要求，形成扩大头，使桩端加固明显。l施工设备 l 注浆泵，拌浆装置，输浆管，流量计l 注浆泵一般采用电动式泥浆泵，一般要求最大压力达10以上，排浆量大(5m3h以上)；流量计，通常多为双笔自动式电磁流量计 3.5 桩端后注浆工艺技术l注浆管设置与制作l桩开始注浆时间 l压水试验(开塞)l初注 l注浆量 l注浆压力 l浆液浓度（水灰比）l注浆节奏 l注浆次序 l注浆后的保养龄期 l桩身强度设计 注浆管设置与制作l注浆管采用3050钢管l用榔头将钢管底端砸成尖形开口l距底端30左右钻若干小孔，并在小孔放图钉（单向阀作用），再用绝缘胶布加胶带包裹l钢管可作为钢筋笼的一根主筋，用丝扣连接或者外加短套管电焊l 注浆管开塞l注浆时间宜在混凝土初凝（715天左右）后进行。过早，会破坏桩体本身；过晚，不容易打开注浆通道。l成桩后至灌浆前，应进行压水试验，以疏通注浆通道，即进行开塞，提高桩底可灌性。l压水开塞一般用清水，按23级压力逐级进行，压水量一般控制在0.6m3，开塞压力一般小于8。浆液浓度l稀浆（水灰比0.8：1），渗透力强，便于加固预定范围周边地带l中等浓度浆液（水灰比0.6；1），加固预定范围的核心部分，起充填、压实、挤密作用l浓浆（水灰比0.4：1），对已注浆体起脱水作用，最后注入浓浆可掺加减水剂（木钙）、固化膨胀剂（）和早强剂（石膏）l一般是先稀后浓，即水灰比从0.6 0.4。高压注浆l将水泥浆通过高压泵（要求最大压力达10以上）压入地下被注土层中。l初注压力较小，浆液由稀到稠。l关注注浆压力、注浆量和注浆皮管变化，并控制注浆节奏。l用百分表监测桩的上抬量。注浆量l注浆量是主控因素。l应由桩端、桩侧土层类别、渗透性能、桩径、桩长、承载力增幅要求、沉渣量、施工工艺等因素控制l可参照右表一般砾石层注浆水泥量经验参数表(单位：）桩径（）渗透性好持力层厚渗透性好持力层薄渗透性差持力层厚渗透性差持力层薄800200030001000150010001500800100010003000400015002500150025001000200012004000500025003500250035002000300015005000350035003000注浆压力l容许注浆压力与地层密度、渗透性、初始应力、钻孔深度和位置以及灌浆次序密切相关l土层渗透性好，注浆压力较低，一般在4以下l土层渗透性差，注浆压力较高，可达410实测浙江大学港湾家园14M3注浆压力、注浆量曲线 实测浙江大学港湾家园14S1注浆压力、注浆量曲线 3.7 事故处理常见事故及处理措施 注浆中断注浆达不到结束标准注浆管路堵塞环境污染浆液流失桩体上抬和地面隆起注浆中断 应尽量避免被迫中断注浆。注浆中断后应立即查明原因，采取有效措施排除故障，尽快恢复注浆。恢复注浆时宜从稀浆开始。若进浆量与中断前接近，则可尽快恢复到中断前的稠度，否则应逐级增加浆液浓度。若进浆量减少较多，注浆压力上升幅度较大，短时间内即结束注浆，说明被注介质内的裂隙被堵塞，应重新扫孔和冲洗后再行注浆；若仍无改善，则应考虑间歇一段时间后在附近钻孔补注。注浆达不到结束标准 l降低注浆压力，限制浆液流量，以便减小浆液在裂隙中的流动速度，使浆液中的颗粒尽快沉积。l采用水灰比比较大的浆液，即提高浆液的浓度。l加入速凝剂，如水玻璃等，控制浆液的凝胶时间。l采用间歇注浆的方式，促使浆液在静止状态下沉积，根据地质条件和注浆目的决定材料用量和间歇时间的长短。若有地下水的流动，宜反复间歇注浆。l若为填充注浆，可在浆液中加入砂等粗粒料，采用专门的注浆设备。注浆管路堵塞 l设计方面的原因如浆液配比不准，速凝剂比例不当，此时应在注浆前进行室内和现场注浆试验，取得准确的设计参数。l施工方面的原因，如施工工艺问题：搅拌站与注浆点的距离过大，输浆管弯道太多，浆液流动受阻；操作问题：如速凝剂计量不准，使得浆液凝胶时间缩短，在未达到注浆要求的距离时，浆液初凝而堵塞管路；浆液搅拌时外加剂加入顺序不符合要求也可缩短浆液凝胶时间，设备问题如注浆设备老化，阀门、管路老化等影响浆液的流动。环境污染 l在注浆工程的施工过程终，应尽量避免对认和周围环境的污染，环境污染包括三个方面：噪音污染，振动污染，毒物污染。l在注浆施工前，应了解注浆设计的使用是否对周围环境有噪音和振动的影响以及工程所在地的环境保护标准，避免对相当范围内的生活环境和人们的身心健康产生影响。l当采用化学注浆时，应充分了解化学浆材的毒性及工程所在地的水文地质条件。调查水源的位置、深度及使用状况；了解河流、湖泊、海域等水域及饮用水的贮水池、养鱼池等设施的位置、深度、形状及使用状况。对拟使用的浆液种类、性质、有毒程度进行认真评价，防止其对人体健康的损害和对地下水的污染。浆液流失 l采用速凝浆液，即在水泥浆液中加入速凝剂；l采用水泥水玻璃双浆液；l控制水灰比，增加水泥用量。桩体上抬和地面隆起 l在进行桩端后注浆的时候，如果成桩时间短，注浆压力过大，就有可能造成桩体上抬。如果桩本身比较短，还有可能造成地面隆起。当注浆过程中发现桩体有明显上抬现象或地面有隆起时，应立即降低注浆压力，再继续灌注一段时间停止，然后查明导致桩体上抬和地面隆起的原因，采取有效措施。因此，在进行桩端后注浆时，应对地面和桩顶进行隆起观测。说明 1.工人焊接注浆管说明 2.绑扎完成的注浆管说明 3.安装桩端与桩侧注浆阀说明说明 4.4.将注浆管封口将注浆管封口说明 5.现场堆放等待吊装说明说明 6.6.钢筋笼吊装钢筋笼吊装图7：注浆软管与桩内注浆管的连接图8：开始钻孔桩桩底注浆图13：静载试验现场图14：小应变检测图11：桩头破除后情况谢谢THANK YOU