灌注桩声测管代替桩底注浆管的理论研究与应用实践

2016-12-14谷金省唐道浩

浙江建筑 2016年11期

关键词：测管基桩单桩

谷金省,宋超,唐道浩

(浙江江南工程管理股份有限公司,浙江杭州 310007)

灌注桩声测管代替桩底注浆管的理论研究与应用实践

谷金省,宋超,唐道浩

(浙江江南工程管理股份有限公司,浙江杭州 310007)

声波透射法是检测基桩桩身完整性的可靠手段,桩底后注浆技术能大幅度提高基桩的单桩承载力,理论研究及应用实践证明,灌注桩声测管代替桩底注浆管是可行的。

声波透射法；声测管；后注浆法；可行性

随着我国城市化进程的加快,建筑业得到了长足的发展,一些体量大,难度高的工程大量涌现,大直径(≥800 mm)、超长的灌注桩得到了大量的应用。桩基工程属地下工程,地质情况复杂多变,隐蔽性强,成桩过程可变性较大,因此成桩可靠性较低,声波透射法(以下简称“声测法”)就是检测成桩质量比较可靠的方法。桩底后注浆技术,能较大幅度地提高单桩承载力,降低基桩沉降,近年来应用日趋广泛。研究用声测管来代替注浆管的可行性是降低工程造价、提高资源利用率的有效途径,也是节能减排的重要方法。

1 声测法的必要性

1.1 声波透射法的原理与特点

声波透射法是在预埋声测管之间发射并接收声波,通过实测声波在混凝土介质中传播的声时、频率和波幅衰减等声学参数的相对变化,对桩身完整性进行检测的方法。声波透射法弥补了低应变法的缺陷,它不受桩长、长径比的限制,具有准确度高的特点。它能定量分析出桩身缺陷的大小和确切部位,能更好地对基桩的成桩质量进行判断,因此对大直径、超长桩采用无损检测,预埋声测管采用声波检测是有必要的。但单纯的预埋声测管进行基桩检测,既给施工带来了不便,又增加了成本,另外现场检测费时,检测效率较低。

1.2 声测管的埋设要求

声测管一般采用的是内径50～60 mm钢管,管口下端采用螺纹连接专用封堵器封闭,管内应防止异物进入,否则将影响检测探头放到桩底,而且容易导致探头卡在管中,造成不必要的损失。

连接接长一般采用螺纹连接,以保证接口处平滑过渡。声测管一般放在钢筋笼内侧,与钢筋笼绑扎连接,并使之成桩后相互平行。声测管的放置数量根据桩径的大小进行划分,最少不得少于2根。

2 灌注桩后注浆技术

2.1 后注浆技术介绍

灌注桩后注浆技术是建筑业推广的新技术之一,后注浆是指在灌注桩成桩后一定时间,通过注浆阀及与之相连的预设在桩身内的注浆导管注入水泥浆。注浆目的一是通过桩底后注浆加固桩底沉渣(虚土)和桩身泥皮,二是对桩底和桩侧土体通过渗入(粗颗粒土)、劈裂(细粒土)和压密(非饱和松散土)注浆起到加固作用,从而增大桩侧阻力和桩端阻力,提高单桩承载力,减少桩基沉降。在优化注浆工艺参数的前提下,可使单桩承载力提高40%～120%,粗粒土增幅高于细粒土,桩侧、桩底复式注浆高于桩底注浆；桩基沉降减小30%左右,而成本增加有限,因此应用日趋广泛[1]。

2.2 注浆管的制作与埋设要求

后注浆的注浆导管,注浆孔可采用砂轮切割锯在底部500 mm范围内,沿底部往上间隔100 mm交错切割出不大于管周长1/3的缝隙作为注浆孔。为防止泥浆或混凝土等异物灌入,可采用胶带或废旧内轮胎箍筋,防止脱落。见图1、图2。

图1 注浆孔图示

图2 导管及注浆孔的封堵

注浆管一般采用内径不小于30 mm的钢管,与声测管相比,注浆管内径要小,连接、埋设方法与制作工艺与声测管基本相同,埋设数量也是按桩径进行划分,要求低于声测管的数量要求。一般来说,只要是预埋钢管满足了声测的要求,均能满足桩底注浆的要求。

3 声测管代替注浆管的可行性

预埋的声测管在内径、数量等“硬件”上满足了注浆的要求,但如果用声测管代替桩底注浆管来进行注浆,在“软件”上也必须满足注浆要求,那么在注浆前就必须首先完成声波透射检测。因为如先完成注浆,将会堵塞声测管,导致检测无法进行。声波检测是有先决条件的,那就是“受检桩的桩身混凝土强度至少要达到设计强度的70%,且不小于15 MPa”[2]。由于混凝土配比不同,实际养护环境不同,水下混凝土的强度增长在时间上存在差异,宜通过现场取样检测进行判断。基桩后注浆开始的时间按照《建筑基桩技术规范(JGJ 94—2008)》的规定,宜在2 d后开始,没有规定具体的最晚开始时间。桩底注浆过早,会导致因桩身混凝土强度过低而破坏桩本身；注浆过晚,桩身与泥皮固化,可能难以使注浆浆液冲破泥皮,降低桩侧的注浆高度,从而降低注浆效果[3]。一般来讲,在声测管来代替注浆管的情况下,桩底的后注浆宜在混凝土灌注完成后7～12 d内完成。

4 声测管代替注浆管的应用实践

4.1 案例概况

某体育场,设计采用桩基础,桩身混凝土强度等级为C40,其中直径为800(桩长53 m)的钻孔灌注桩采用桩底后注浆法。抽检的声测桩埋设3根外径60内径50的低压流体输送用焊接钢管作为声测管,同时兼做注浆管,声测抽检比例为20%。注浆水泥选用42.5级普通硅酸盐水泥,水灰比控制在0.5～0.7,注浆最大压力控制在10 MPa,平均注浆压力2.5 MPa,注浆速率不大于75 L/min,单桩注浆量(水泥用量)2 500 kg。注浆时以注浆量控制为主,以注浆压力控制为辅。

4.2 基桩施工及声测检测

施工前,首先根据混凝土强度进行了配合比的试配。经试验显示,在标养情况下,混凝土试块在7 d 时其强度就达到31.1 MPa,达到了设计强度的77.8%。施工时,对拟进行声测的基桩选取了10组标养试块进行7 d强度检测,经检测其强度均达到75%以上,在混凝土强度上满足声测检测的要求。后考虑到基桩施工龄期达到7 d时的受检桩数量较少,检测起来比较繁琐,桩身混凝土所处环境与标养环境不尽一致,同时考虑到注浆时周边可能正在施工其他基桩,浆液可能流到正在施工的桩孔等因素的影响,把基桩进行声测检测的日期范围定在了10～12 d。

4.3 后注浆施工与检测

声测检测完成,立即进行注浆。注浆时,先施工龄期长的基桩,后施工龄期短的,当声测桩所在位置为群桩时,先四周后中间,以使注浆效果达到设计要求。注浆所用水泥浆采取先稀后浓的方法进行施工,即先让水灰比大,流动性好的浆液冲破与桩身固化的泥皮,提高桩侧注浆高度,形成注浆通道；后使用水灰比小,流动性小的浆液来挤密桩侧和桩底,从而达到增大桩侧阻力和桩端阻力,提高单桩承载力,减少基桩沉降的目的。注浆时先进行试注浆,确定工艺参数。现场注浆采用3根声测管依次、等量注浆,水灰比按0.7、0.7、0.6逐级配置,最终压力控制在8～10 MPa,水泥用量不小于设计用量的75%。

注浆施工完成后20 d后对基桩进行了承载力

的检测,检测方法采用慢堆维持荷载法。经检测,承载力均达到了不小于9 500 kN的设计要求。