表4.0.2 后注浆侧阻力增强系数βsi、端阻力增强系数βp
土层名称 βsi βp 淤泥 淤泥质土 1.2~1.3 --- 黏性土 粉土 1.4~1.8 2.2~2.5 粉砂 细砂 1.6~2.0 2.4~2.8 中砂 1.7~2.1 2.6~3.0 粗砂 砾砂 2.0~2.5 3.0~3.5 砾石 卵石 2.4~3.0 3.2~4.0 全风化岩 强风化岩 1.4~1.8 2.0~2.4 注:干作业钻、挖孔桩,按表列值乘以小于1.0的折减系数。当桩端持力层为黏性土或粉土
时,折减系数取0.6;为砂土或碎石土时,取0.8。
表4.0.2-2 大直径灌注桩侧阻力尺寸效应系数ψsi、端阻力尺寸效应系数ψp
土类型 ψsi ψp 注:当为等直径桩时,表中D=d。
黏性土、粉土 (0.8/d) (0.8/D) 1/41/5砂土、碎石类土 (0.8/d) (0.8/D) 1/31/3 2 参照预制桩计算公式
3 桩身混凝土承载力计算
式中 ψc—— 工作条件系数,《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)第5.8.3条,
干作业非挤土灌注桩取0.9,泥浆护壁和套管护壁非挤土灌注桩、部分挤土灌注桩、挤土灌注桩取0.7~0.8,软土地区挤土灌注桩取0.6;《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)第8.5.11条,灌注桩取0.6~0.8(水下灌注桩、长桩或混凝土强度等级高于C35时用低值;
fc—— 混凝土轴心抗压强度设计值(kPa),按现行国家标准《混凝土
结构设计规范》GB50010取值;
A—— 桩身截面积(m2)。
4 桩端注浆最终设计时取Quk与Qk两者中的最小值作为单桩竖向极限承载力 4.0.3 灌注桩后注浆装置的构造与设置应符合下列规定: 1 灌注桩后注浆管应采用钢管;
2 桩端后注浆管及注浆阀数量宜根据桩径大小设置:对于直径不大于1000mm的桩,宜沿钢筋笼圆周对称设置2根;对于直径大于1000mm而不大于2000mm的桩,宜均匀设置3根;
3 对于桩长超过15m且承载力增幅要求较高者,宜采用桩端桩侧复式注浆;桩侧后注浆管阀设置数量应综合地层情况、桩长和承载力增幅要求等因素确定,可在离桩底5~15m以上,桩顶8m以下,每隔6~12m设置一道桩侧注浆阀,当粗粒土时,宜将注浆阀设置于粗粒土层下部,对于干作业成孔灌注桩宜设于粗粒土层中部;
4 对于非通长配筋桩,下部应有不少于2根与注浆管等长的主筋组成的钢筋笼通底;
5 钢筋笼应沉放到底,不得悬吊,下笼受阻时不得撞笼、墩笼、扭笼。 4.0.4 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,可按下式估算:
式中 αp、αs—— 分别为桩端、桩侧注浆量经验系数,=1.5~1.8,=0.5~0.7;
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(m); Gc—— 注浆量,以水泥质量计(t)。
对独立单桩、桩距大于6d的群桩及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。
4.0.5 桩端注浆终止压力应根据土层性质及注浆点深度确定,对于风化岩、非饱和黏性土及粉土,注浆压力宜为3~10MPa;对于饱和土层注浆压力宜为1.2~4MPa,软土宜取低值,密实黏性土宜取高值。
1 注浆工作压力一般以不使地层结构破坏或发生局部和少量破坏为前提,压力与桩长、桩端土层的性质有关。注浆工作压力估算公式:
式中 pg —— 注浆工作压力,Pa;
pw —— 桩底注浆处静水压力,Pa;
γi、li —— 注浆点以上第i层土有效重度(地下水位以下取浮重度)和土
层厚度;
ξr —— 注浆阻力经验系数,与桩端桩侧土层类别、饱和度、密实度、
浆液稠度、成桩时间、注浆管长度等有关;软土取1.0~1.5,饱和黏性土、粉土、粉细砂取1.5~2.0,非饱和黏性土、粉土、粉细砂取2.0~4.0,中粗砂、砾卵石取1.2~3.0(非饱和状态取高值),风化岩取1.0~4.0,当土的密实度高、浆液水灰比小、注浆管长度大、成桩间歇时间长时取高值。
2 注浆控制压力可按注浆试验结果确定。注浆试验应从开始逐步增大注浆压力,绘制注浆量和注浆压力的关系曲线。当注浆压力升至某一数值而注浆量突然增加时,表明地层结构发生破坏或桩顶有明显上抬。为了不致使桩破坏,此时的压力值可作为注浆控制压力,也可按下式确定注浆控制压力Pc:
式中 Pc —— 注浆控制压力,Pa;
G —— 桩身自重(地下水位以下取浮重),N; D —— 桩径,m;
qsik —— 第i层土的极限侧摩阻力; li —— 桩侧第i层土的厚度。
4.0.6 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0.45~0.65;对于非饱和土,水灰比宜为0.7~0.9(松散碎石土、砂砾宜为0.5~0.6);低水灰比浆液宜掺入减水剂。
4.0.7 为保证灌注桩后注浆预期效果及避免低效过量注浆,可按如下设置终止注浆条件:
1)在满足设计注浆压力条件下,注浆量达到设计要求;
2)注浆总量已达到设计值的80%,且注浆压力达到设计注浆压力的1.5倍并维持5min以上;
3)注浆总量已达到设计值的80%,且桩顶或地面出现明显上抬。
5 注浆施工 5.1 材料设备
5.1.1 胶凝材料宜采用普通硅酸盐水泥,可掺入适量外加剂。水泥强度等级不应低于42.5级。水泥的质量应符合国家的相关规范标准,应有出厂质量证明书并复试合格。同一单位工程内的灌注桩后注浆,应采用同一品种、同一强度等级和同一厂家的水泥制备。
5.1.2 注浆泵的额定压力应大于要求的最大注浆压力的1.5倍,通常选泵的额定压力为6~12MPa,注浆泵的额定流量为30~100L/min。在注浆泵上应配备有压力表和流量计,压力表的量程因为额定泵压的1.5~2.0倍。
5.1.3 浆液拌合机及储浆桶可根据施工条件选配。浆液拌合机容量应与额定注浆流量相匹配,宜为0.2~0.3m3,拌合机浆液出口应设置滤网。
5.1.4 地面管路系统主要由浆液地面输送系统组成,必须确保其密封性。输送管应采用可承受2倍以上最大注浆压力的高压胶管或无缝钢管,其长度不应超过50m。开式注浆输送管与桩内注浆管连接处设泄压阀,以便在结束注浆时减压卸除输送管。闭式注浆输送管与桩内注浆管连接处设置止浆阀,在结束注浆时可达到止浆的目的,以免浆液在腔体弹力作用下回流。如果输送距离过长,还应在桩顶处设置一套观测仪表。
5.1.5 桩内预埋的注浆管宜采用φ25mm~φ57mm钢管,壁厚≥2.8mm。当注浆管兼做声测管时,管径尺寸应满足声测要求。
5.2 劳动力组织
5.2.1 为了保证灌注桩后注浆的施工质量,注浆作业应由专业的注浆单位进行。 5.2.2 灌注桩后注浆作业包括注浆管埋设及现场注浆两部分,均应由专业注浆单位人员自行负责实施。作业需要4~6名专业人员,包括施工技术指导员、记录员和施工操作员。
5.2.3 施工前应对有关人员进行技术培训和安全教育,合格后方可经常作业。
5.3 施工要点
5.3.1 灌注桩后注浆施工工艺流程:
验 收 检 测 压水试验,检查管路是否畅通 是 初 注 监测桩上抬量并做好施工记录 养护至要求龄期 否 二次清孔 下每节钢筋笼时需对注浆管进行密封性检查 成孔、清孔 注浆管制作 施工准备 注浆方案设计 下钢筋笼 在钢筋笼上安装注浆管 灌注桩身混凝土 安装地面注浆装置并检查注浆泵等 通知设计单位调整注浆方案 按设计注浆参数压注水泥浆液 养 护 5.3.2 注浆钢导管埋设应竖直,应与钢筋笼加劲筋绑扎固定或焊接,且与钢筋笼一起下孔;每下一节钢筋笼时,应在注浆管内灌水并检查接头密封性,以免泥浆或混凝土进入注浆管导致堵管;注浆管应通向自然地坪且临时封闭,桩身空孔部分的注浆管不宜设置接头。
5.3.3 注浆钢导管可用丝扣连接或外架短套管电焊,连接应紧密且不应焊穿钢管