袖阀管注浆技术在管桩引孔加固中的应用分析_陈旭睿.pdf

江西建材工程技术与管理2232023年1 月作者简介：陈旭睿（1998-），女，山东青岛人，硕士在读，主要研究方向为土木工程与管理。通信作者：马海彬（1978-），女，内蒙古赤峰人，博士在读，副教授，主要研究方向为土木工程与管理。0 引言近年来，预制管桩因其单桩承载力高、施工速度快、经济效益好等优势，在工程中得到广泛应用。但是，桩基础持力层的岩层面起伏变化较大或基岩埋藏较浅时，采用静压桩机施工存在一定困难。管桩难以达到设计桩长，且易出现移桩、断桩等问题1。采用引孔法辅助静压法施工，可有效规避此类问题，因而得到广泛应用，但在引孔施工过程中，机械对土体进行剪切、扰动，会破坏土体结构，易出现施工质量问题。1 工程概况某高层住宅楼（33 层）桩基础工程的塔楼抗压桩为摩擦端承桩，采用 PHC500AB-125（12）高强预应力混凝土管桩，有效桩长不小于15m，以全风化（5m）、强风化（1m）花岗岩层作为持力层，单桩竖向承载力特征值2300kN，静压法终压力控制值5400kN，总桩数1475 根。2 施工概况由于工程西北角处为原始山体，土体覆盖层较薄，基岩埋深较浅，管桩难以达到有效设计桩长。引孔技术在辅助管桩施工过程中能够穿透坚硬夹层2，嵌入基岩，减少断桩、烂桩现象，增加有效桩长3。针对该区域实际地质情况，选用直径450mm的长螺旋钻机进行引孔，而后进行管桩施工。施工完成后，发现部分管桩满足终压控制条件后，存在入土深度小于引孔深度的问题。经专家分析，引孔机械在施工过程中对桩端土层产生搅动、切削、挤压等作用，在桩周形成软弱土层，影响持力层结构，降低桩土界面的剪切强度。在管桩施工过程中，由于孔径比桩径小，桩侧土体受二次撞击、扰动后脱落，被挤压至孔底4，形成桩底沉渣，致使管桩入土深度未达到引孔深度。脱落土体经管桩施工作用，承载管桩满足其瞬时终压控制条件。但因桩底沉渣结构未知，无法控制桩体沉降，无法保证桩端承载力稳定。未处理管桩由于引孔产生桩底沉渣，致使管桩入土深度小于引孔深度，故采用袖阀管注浆工艺对其进行加固处理。3 袖阀管注浆加固方案3.1 方案分析袖阀管注浆法于20世纪50年代由法国Soletanche公司开发利用5，因其能较好地控制注浆范围和注浆压力，可进行重复注浆，发生冒浆与串浆的可能性小等特点，得到了广泛应用6。袖阀管注浆机理是通过花管和注浆芯管组成的注浆系统，有针对性地对注浆地层进行分层施工，有效填补土体空隙，进行加固处理7。注浆方案对于桩基的加固机理大致包括以下袖阀管注浆技术在管桩引孔加固中的应用分析陈旭睿1，祝 庭2，马海彬1*，李 杰21.安徽理工大学土木建筑学院，安徽 淮南 232001；2.中建四局第五建筑工程有限公司，广东 深圳 518000摘 要：文中阐述了预应力高强混凝土管桩采用引孔法施工出现的问题管桩入土深度小于引孔深度，分析了引孔后管桩入土未及孔底的原因，制定并实施对于引孔后预制管桩进行袖阀管注浆的加固处理方案。经检测结果显示，袖阀管注浆技术可有效解决引孔后管桩施工出现的此类问题，对桩底沉渣及桩周松弱土体具有显著的加固作用，可规避桩身承载力无法满足设计要求的风险。关键词：管桩；引孔；桩底沉渣；袖阀管注浆；加固中图分类号：TU753.3文献标志码：A文章编号：1006-2890（2023）01-0223-02Reinforcing Effect of Sleeve Valve Pipe Grouting Technology on the Guide Hole of Pipe Pile Chen Xurui1,Zhu Ting2,Ma Haibin1*,Li Jie21.School of Civil Engineering and Architecture,Anhui University of Science and Technology,Huainan,Anhui 232001;2.China Construction Fourth Bureau Fifth Construction Engineering Co.Ltd.,Shenzhen,Guangdong 518000Abstract:In this paper,the problems occurred in the construction of pre-stressed high-strength concrete pipe piles by the method of pilot hole-the depth of pipe piles into the soil is less than the depth of pilot hole,the reasons why the pipe piles do not reach the hole bottom after pilot hole are analyzed,and the reinforcement treatment plan of sleeve valve pipe grouting for the prefabricated pipe piles after pilot hole is formulated and implemented.The test results show that sleeve valve pipe grouting technology can effectively solve such problems in the construction of pipe piles after the pilot hole,has a significant reinforcement effect on the sediment at the bottom of the pile and the loose and weak soil around the pile,and can avoid the risk that the bearing capacity of the pile body cannot meet the design requirements.Key words:Pipe pile;Pulling hole;Pile bottom sediment;Sleeve valve pipe grouting;Reinforce江西建材工程技术与管理2242023年1 月三个方面：一是桩端土体的加固作用，浆液注入后在渗透、压密、劈裂等作用下，对桩周土体和桩底沉渣进行加固，提高桩端承载力；二是在桩端形成扩大头，增加管桩与土体接触面积，增加桩端阻力；三是桩端注浆造成桩基预压缩，产生负摩阻力，促进端阻力的提前发挥，进而提高桩基承载特性。采用潜孔钻机钻透管桩封底混凝土与桩底钢板，取桩底沉渣进行土样分析。经分析，桩底沉积土体孔隙较大，渗透性强，结构松散，无法满足桩端承载力要求，建议采用袖阀管注浆技术进行加固。随着水泥浆液注入土体孔隙中，土体颗粒发生胶结，增强土体强度与承载能力8-9，且由于浆液与管桩壁之间的凝结力远大于土与管桩壁间的凝结力，故可将管桩及浆土凝结体视为一个整体，共同承担上部荷载，可大幅度提高桩身承载力。3.2 施工流程工程采用袖阀管注浆工艺对使用引孔法的管桩进行加固。待管桩压桩完成后，运用露天潜孔钻机于桩中心进行桩内引孔。钻机引孔穿过封底混凝土和桩尖钢板，控制注浆引孔深度到达桩底沉渣深度，而后安装袖阀管。将连接好的袖阀管下口用尖底封好，将袖阀管置于孔底。浇筑套壳料，待套壳料有一定强度后，再通过袖阀进行分段注浆。3.3 技术要点3.3.1 注浆参数采用P O 42.5级普通硅酸盐水泥浆液10，水灰比为0.4，可掺适量外加剂，保证浆液具有良好的流动性和稳定性。根据现场试验，注浆压力值取1.01.5MPa；注浆流量控制在10L/min。注浆时间根据预估注浆量确认，注浆压力值应达到2MPa。根据实验模拟，注浆压力为2.0MPa时，土体注浆改性影响范围半径约1.52.0m11。3.3.2 钻孔对已施工管桩的桩顶标高进行测量、记录与复核，检查施工机具。钻孔孔径为110mm，根据孔径选择钻头。安装钻机采用液压系统调平，用水平尺校正水平度，钻杆的中心线偏斜应小于1%。3.3.3 浇注套壳料根据试验，套壳料配比（质量比）为水泥黏土水=11.51.8812。浇注套壳料时，将钻杆下到孔底，用泥浆泵将拌好的套壳料经钻杆注入孔内，直至注浆段高度以上0.2m。套壳料的浇注应使套壳料将孔内泥浆完全顶出孔外为止。3.3.4 插入袖阀管套壳料灌注完毕后，应立即安装袖阀管。为使套壳料的厚度均匀，应采用定位支架使袖阀管位于钻孔中心，并应避免套壳料进入袖阀管内。插入袖阀管过程中管底封闭，避免套壳料进入袖阀管内，下管时地面预留高度0.20.3m。3.3.5 注浆现场制备纯水泥浆，搅拌时间2min以上，水泥浆拌制后放足15min，以消除浆液中的空气含量。注浆量按桩底孔洞体积的1.3倍估算，注浆完成面不低于封底混凝土面。孔口周围的地面采用速凝水泥砂浆封堵（深度约1m），以防止注浆过程中出现冒浆现象。待套壳料达到强度后，进行袖阀管内注浆。采取分段式注浆，有效减少地层不均一性对注浆效果的影响。注浆步距宜选取0.61m。每段注浆完成后，采用提升设备，移动单位步距的芯管长度。3.3.6 终灌标准终灌标准如下13-14：地层中注入理论注浆量，注浆压力达到设计值并稳压30min。若被加固建筑物有上抬趋势，发生串浆或浆液漏失严重，应立即停止注浆。4 注浆加固效果根据施工记录，对于入土深度小于引孔深度的管桩，采用袖阀管注浆技术进行加固。完成养护后，建设单位委托第三方检测单位对该范围管桩抽检2 根，采用快速维持荷载法与压重平台反力装置进行分级加载检测。单桩抗压静载试验结果均达到单桩竖向抗压承载力检测值4100kN，满足设计承载力特征值2050kN的要求。且经典 Q-s曲线平缓，无明显陡降段，s-lgt曲线平缓规则排列，承载力均满足设计要求。袖阀管注浆处理技术可有效消除管桩采用引孔法造成桩底沉渣可能引起的不利影响，增强管桩单桩承载力，满足设计要求。5 结语采用袖阀管注浆技术对桩底沉渣及桩周土体进行加固，由于浆液与管壁之间的凝结力较大，袖阀管注浆可使管桩与桩底成渣形成结合体，加强了管桩整体受力性能，提高了桩周土体强度，保证桩基单桩承载力。经检测证明，袖阀管注浆技术对于因引孔造成管桩施工过程中产生的桩底沉渣及桩周松散土体具有明显的加固作用，可有效降低管桩入土深度未及引孔深度时单桩承载力无法满足设计要求的风险。袖阀管注浆加固技术施工质量稳定可靠，操作简便，针对管桩引孔法易生成的桩底沉渣具有显著的加固作用，对于此类问题存在参考意义。参考文献 1 石志民，吴健.某科技综合楼预应力管桩断桩处理 J.建筑结构，2007，37（S1）：464-466.2 王士国，周相国，范喜峰，等.引孔技术在静压预制管桩施工中的应用J.施工技术，2007（9）：29-30，77.3 陈超鹏，林鸿致.不同地质条件下管桩引孔施工技术J.建筑安全，2017，32（8）：46-48.4 董良凤.关于引孔施打的预应力管桩在实际工程中的应用J.福建建筑，2016（2）：83-86.5 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