后压浆原理与应用.

后注浆技术的应用和推广河南中原高速公路股份有限公司郑民分公司二零零九年十二月一、钻孔灌注桩后压浆技术的工艺原理1.钻孔灌注桩后压浆技术的概念与作用灌注桩后压浆技术是建设部2000年科技成果推广项目。后压浆技术是通过预先设置于钢筋笼上的压浆管和压浆装置，在桩体达到一定强度后（一般3-7天），向桩端或桩侧压浆，固结孔底沉渣和桩侧泥皮，并使桩端和桩侧一定范围内的土体得到加固，从而达到提高承载力的目的。后压浆技术不独立占用工期和场地，操作简便，费用低，是目前工程中提高钻孔灌注桩承载性能和施工质量最有效、简单的措施。后压浆施工布置示意图2.压浆技术指标与施工设备压浆工艺选择：根据场地的土层特点、桩基设计要求及土层条件的工程实践结果，为满足承载力要求，建议采用桩端循环压浆工艺。压浆管采用声测管，在底部加工压浆器。压浆参数：每根桩的压浆量为5t，采用2次循环压浆。压浆水泥采用32.5MPa普通硅酸盐无结块的双检水泥。水泥浆配制：水灰比w/c=0.55～0.6，起始水灰比可配成0.7，压力正常后逐渐配成0.55，搅拌时间不少于2分钟。压浆总体控制原则：实行压浆量与压力双控，以压浆量（水泥用量）控制为主。主要压浆设备：BW-150压浆泵，水泥搅拌机，储浆桶，车丝机，泥浆泵，切割机。３.钻孔灌注桩后压浆技术的作用后压浆技术可提高钻孔桩的承载力或缩短桩长，承载力增幅与土层条件、压浆工艺等有关，一般在40％～120％，总沉降量可减少30～50%。主要作用为：⑴消除桩底沉渣的影响，并对桩端持力层进行加固，可提高桩端土体的承载力，大大减小桩的沉降量。⑵消除孔壁泥皮对桩侧摩阻力的影响，提高桩侧摩阻力。⑶提高桩周土的抗剪强度，改善桩土的受力性能，提高桩承载力的可靠性。⑷可对桩身存在的部分缺陷进行补强加固，提高工程的安全性。４.后压浆技术的工艺流程钻进成孔一次清孔下钢筋笼和压浆管二次清孔下灌浆导管浇灌混凝土下灌浆导管养护制作钢筋笼压浆管检验制作压浆管测量沉渣浆液制备压浆开塞压浆施工５.后压浆技术的适用条件根据国内近十年来的工程实践，后压浆技术适用于砾石土、砂土、粘土，粉土、粉质粘土、强风化岩层、中风化岩层。一般以为在淤质粘土中不宜采用，但近年来在上海、浙江等地的工程实践证明，只要采用合理的工艺方法，后压浆技术同样可取得良好的效果。该技术桩的成孔条件几乎不受限制，既能用于在水位以上干作业成孔，也能用于水下成孔、人工挖孔、旋挖钻成孔、螺旋钻成孔、正循环钻成孔，反循环钻成孔和冲击钻成孔等灌注桩，均可在成桩后进行桩底压力注浆。后压浆的直径可为500~3000mm，桩长可达125m。6.后压浆工艺流程照片安装在钢筋笼底部的压浆装置（苏通大桥）桩端压浆装置制作（苏通大桥）安装在钢筋笼底部的桩端压浆装置（河南投资大厦）待安装的桩端压浆装置（河南投资大厦）6.后压浆工艺流程照片钢筋笼吊运安装（苏通大桥）钢筋笼吊运安装（河南投资大厦）6.后压浆工艺流程照片压浆施工（苏通大桥）压浆施工（河南投资大厦）6.后压浆工艺流程照片二、后压浆技术的应用后压浆技术从1995年在我国城市建设中出现以来，目前已在北京、天津、上海、武汉、福州、汕头、杭州、温州、济南、西宁、西安、河北廊坊、江西宜春、山东德州等地数百项超高层、高层建筑桩基工程中得到应用。近年来随着交通事业的发展，大型桥梁建设中的大直径超长钻孔灌注桩基础开始应用该项技术，如杭州湾跨海大桥，苏通大桥等，均取得了良好的效果。2007年西安咸阳国际机场专用高速公路桥梁桩基中采用后压浆技术，取得了成功。1.后压浆技术在河南投资大厦的应用⑴工程概况河南投资大厦由主楼、附楼、群楼等组成。主楼27层高100m，框架剪力墙结构；附楼15层高64m，框架剪力墙结构；群楼3层，框架结构。建筑物采用桩筏基础。建筑场地土层情况如下：①层,杂填土；②层,粉土；③层，粉土；④层，粉质粘土；⑤层，粉质粘土；⑥层，粉砂；⑦层，中砂；⑧层，粉土；⑨层，细砂；⑩层，粉质粘土；⑾层，粉质粘土。试桩持力层选在⑩层粉质粘土层，试桩有关参数见表1。试桩有关参数表1桩号桩长(m)桩径(mm)压浆量（t）是否压浆S140.58004压浆S240.58004.3压浆S340.58004压浆S4408003压浆S5408003.2压浆S6408003压浆M1408000不压浆M2408000不压浆⑵试验结果静载试验采用锚桩横梁反力装置，为“六锚一”方式，加载方式为慢速维持荷载法。试验得到的荷载-沉降关系曲线如下。051015202503000600090001200015000P（KN)S(mm)S1S2S3s4s5s6m1m2荷载-沉降关系曲线不压浆压浆桩承载力的提高幅度表2桩号S1S2S3S4S5S6极限承载力（KN）192551882718048152411475116778提高幅度（%）147.81142.30132.2896.1589.85115.93⑶现场照片施工现场基坑开挖后的桩2.后压浆技术在苏通大桥的应用⑴工程概况苏通大桥共进行了4次试桩试验，其中静载试验桩，一期试桩有4根，二期试桩有3根，三期试桩有3根，四期试桩有4根。采用桩端循环后压浆技术，静载试验试桩的有关参数见表3。场区地质条件概况如下：①-1层，粉砂；①-2，亚砂土、亚粘土夹粉砂；②层，亚粘土；③层，淤泥质亚粘土；④层，亚粘土；④层，粉砂；⑤层，粉细砂。⑥层，以中粗砂为主；⑦层，粉细砂；⑧-1层，中砂；⑧-2层，细砂。静载荷试验试桩参数汇总表表3类型编号直径（m）桩长（m）测试方法一期S11.584先测试、后压浆、再测试S21.569先压浆、后测试S31.569先测试、后压浆、再测试N31.876先测试、后压浆、再测试二期SZ22.5125先压浆、后测试SZ32.5106先压浆、后测试SZ42.5125先测试、后压浆、再测试三期Z22.5114先压浆、后测试Z62.5126先压浆、后测试Z72.5117先压浆、后测试四期NII-11.258.9直接测试NII-21.258.9先压浆、后测试NII-31.563.6先压浆、后测试NII-41.563.6直接测试⑵试验结果一期试桩结果二期试桩结果压浆三期试桩结果四期试桩结果试验结果汇总表表4类型编号极限承载力（kN）压浆前测试值压浆后测试值提高幅度（％）一期S1240003750056S2160002800075S31600032000100N2N3244004090068二期SZ296481SZ396746SZ45963810053869三期Z2113404Z6111270Z7113206四期NII-1140372080548NII-2140372080548NII-3176292834961NII-41762928349613.后压浆技术在软土中的应用上海碧海大厦场地范围内土层分为9层：（1）填土①层；（2）粉质粘土②层；（3）淤泥质粉质粘土夹砂③层；（4）淤泥质粘土④层；（5）粘土⑤-1层；（6）粉质粘土⑤-2层：；（7）粉质粘土⑥层；（8）砂质粉土⑦层；（9）粉质粘土⑧-1层；（10）粉质粘土与粉砂互层⑧-2层；（11）粉细砂⑨层。原设计持力层为粉质粘土与粉砂互层⑧-2层，采用后压浆后持力层选在粉质粘土⑤-2层。桩长由70.8m，缩短为44.5m。根据场地范围内6组试桩进行的静载荷试验，结果见表5。静载荷试验结果表5桩号桩长/m桩径/mm极限承载力/KN最大沉降量/mm是否压浆提高幅度Z170.8850920038.62未压浆Z270.8850890035.29未压浆ZH144.5850520015.06未压浆84％960024.22压浆ZH244.3850960025.86压浆ZH345.3600600024.42压浆ZH445.4600600029.04压浆4.后压浆技术在北京国际机场扩建工程中的应用北京国际机场扩建工程航站楼土层主要为粉质粘土、粉砂、细砂，持力层为细砂夹粉质粘土层。静载试验结果表6桩型桩长(m)压浆后承载力（kN）未压浆承载力（kN）提高幅度1307150384886％232.57500410483%332.58950506777%4378850447998％542.510000534587％647.5117505871100%4.后压浆技术在北京国际机场扩建工程中的应用钢筋笼（设有压浆装置）压浆施工现场三、新型后压浆技术－桩端循环压浆技术目前市场上注浆装置和工艺措施各式各样，应用效果差别较大，且存在的主要问题为注浆装置缺乏可控性。大部分注浆装置皆为单向压浆，不能对浆液的扩散距离、扩散方式以及扩散压力进行有效控制。桩端循环压浆技术可基本解决这一问题，与单向压浆法相比，该技术可多次进行压浆，压浆次数可在一个较大的范围内进行调节。苏通大桥、杭州湾跨海大桥和武汉地铁二号线等工程均应用了循环压浆技术，取得了很好的经济和社会效益。该技术在高速公路桥桩中有广阔的应用前景。桩端循环压浆主要特点可控性好；桩端浆液分布更均匀；桩的承载力和可靠性比传统方法更高。苏通大桥桩端循环压浆装置桩端循环压浆结构图四、经济分析1.工作量对比根据郑民高速郑州段贾鲁河大桥的实测数据，压浆后桩的设计参数：墩号桩数桩长(m)桩径(m)混凝土方量(m3)原设计压浆后原设计压浆后原设计压浆后01238381.81.51159.79805.411644421.81.5671.46445.102647471.81.5717.24498.083647471.81.5717.24498.084649451.81.5747.76476.895649451.81.5747.76476.896649451.81.5747.76476.897649451.81.5747.76476.898647471.81.5717.24498.089647471.81.5717.24498.0810644441.81.5671.46466.29111238381.81.51159.79805.41合计849522.496422.09四、经济分析2.造价对比桩的施工费用按单方综合造价1510元/m3计算，后压浆总费用按一根桩7000元估算，贾鲁河大桥共84根桩。⑴按原设计的工作量，贾鲁河大桥桩基混凝土方量为9522.49m3；贾鲁河大桥桩基总造价为14378959.30元。⑵压浆后贾鲁河大桥桩基混凝土方量为6422.09m3。总造价包括桩的施工费用和后压浆费用，桩基施工费用为9697348.35元，后压浆费用为588000元，总造价为10285348.35元。⑶压浆后贾鲁河大桥桩基总造价可节约4093610.95元，节约比例为28.5％。