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声测管在大直径灌注桩中特殊应用

2020-05-20

    桩是构筑物基础中的柱状构件,其作用在于穿过软弱的可压缩性土层,把来自上部结构的荷载传递到更密实、更坚硬、压缩性小的土层或岩石上。它不仅要承受上部结构的垂直轴向荷载,而且还可能承受上部结构因风力、水流、撞击等横向推力所引起的侧向荷载与弯矩,以及地震状态下的复杂应力,因此桩的质量对整个结构物安全起到决定性作用。

    随着我国高层建筑及道路桥梁基础工程的发展,单桩承载力越来越高,灌注桩向着大直径、超长、高承载的方向发展,桩径由不足lm发展到2}3m甚至更大,桩长甚至也有达到100m的。由于泥浆护壁的灌注桩具有振动小、噪声低、施工速度快、可进行水下施工、可钻岩等优点,因此在全国各地的应用越来越多。它虽然具有很多优点,但施工工艺较复杂,加上受机械设备、人员素质、原材料配比等诸多因素的影响,较易形成各种缺陷,如成桩后桩底存在较厚沉渣等。

    大量声波透射法检测统计数据表明,当清孔不彻底时,饱和土中孔深40m以上的长桩其桩端常会有SOcm以上厚度的沉渣或沉渣与低强度混凝土的混合物。另外采用泥浆护壁时,如果泥浆比重过大,则不仅孔壁会存在较软弱的泥皮,甚至局部声测管周围也会附着一薄层泥皮,且在钻孔过程中钻具还会使桩侧土体松动变软。以上结果造成这类桩的工艺缺陷即过厚的桩底沉渣和桩侧泥皮,制约着单桩承载力的发挥和质量稳定性。本文就这一情况提出利用声测管进行桩补强加固的方法,以此大幅提高单桩的竖向承载力。

    桩身声波透射法检测技术的基本原理是当超声波通过有缺陷的混凝土时产生散射和绕射,传播时间延长,造成声速降低,同时由于缺陷界面的反射、散射,声波幅度也随着能量损失而显著下降,因此我们可以通过测量桩身混凝土各测线的声速和声幅值,对桩身混凝土的均质性及桩身混凝土中可能存在的缺陷程度和范围进行判断。超声波检测可在成桩后14d内进行完整性检测,这时桩身强度一般达到设计强度的70%,这样可以及时反馈成桩的质量信息。若遇桩底沉渣和桩侧泥皮问题时,则可通过超声管立即进行加固补强。

1、如桩侧或桩端土体为颗粒相对较大的卵、砾石及砂土层,则可采取渗人式注浆法将土体孔隙充填,利用浆液将桩与桩侧土体相互胶结,表现出充填胶结效应,另外浆液充填后土粒在一定程度上被压密,表现出充填压密效应,如图la所示。

2、如桩侧或桩端土体为颗粒相对较细的粘性土、粉土及粉细砂土层,则可采取劈裂式注浆法使浆液被土体分割并刺人其中,形成蜘蛛网状分布在周围土体中,形成加筋复合体。复合体的强度和变形性状受网状固化浆液的制约和强化作用而明显改善,表现出刺人加筋效应,同时也有一小部分浆液充填渗人桩周土体中形成充填胶结效应,如图1所示。

采用上述注浆方法能明显提高土体强度,有桩身扩径、桩端扩底的实际效果,从而大幅提高桩侧摩阻力、端承力.从而达到提高单桩承载力的目的。

    在水泥浆固化过程中会产生实际固化区和固化效应区,前者与桩身直接相连可直接扩大桩径,水泥浆和土体发生复杂的物理化学反应,起到直接加固补强的作用;后者因有少量穆浆液渗入,故可在一定程度上改善土体强度,间接起到加固桩周及桩底土体作用,并能改善桩所在空间的环境,起到桩的间接加固目的。

    在一般的声波透射法检测中,声测管除作为桩的一部分加筋外就不再有其它用途,为了提高声测管的利用率,我们进行了利用声测管进行注浆补强的工艺研究。通过对各种压浆工艺的研究,笔者提出了一种新型的压浆技术,具体步骤是先从超声管上部向下以2--2.5 m间距均匀钻孔,孔径约10mm ,然后用弹性橡皮包扎孔口,并将孔口朝向孔壁绑扎在钢筋笼上,超声管底部做成一特制喷嘴,朝向桩身内侧并用塞子堵封漏水,如图2所示。

    经过上述处理,待混凝土浇注完成约14d后进行声波透射法检测,若发现桩底沉渣过厚或判断有泥皮包裹声测管时,便可通过声测管进行注浆,这样不仅对桩底进行了加固补强,同时也很好地克服桩侧泥皮带来的影响。
    在声测管中取1根作为压浆管,其余作为回浆管,注浆前把注浆泵安置在压浆管上,用高压水分别将声测管底部塞子和管壁小孔冲破并进行冲洗,直到回浆管有清水流出约15min再进行注浆。在高压作用下,水泥浆首先渗入桩底沉渣及桩底土层中,然后将压力增大2--3MPa使浆液冲破桩身混凝土保护层或缺陷而进入桩身周围土层中,直到回浆管流出水泥浆约15min时停止注浆,从而达到补强的目的。

    注浆施工工序如下:高压清水洗管,使两管相通一高压注浆,直至水泥浆从回浆管流出一封住回浆管口一再次高压注浆,稳压约30min,卸压,压浆结束。
    浆液重量配合比为水泥:水:水玻璃:减水剂二100:50:2:0.6,笔者根据以往经验并参照文献决定调整配合比为:水泥:水:水玻璃:减水剂=-100:48:2.3:0.5。


来源:http://www.57269.net/news/2020520439.html
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