桩基础后注浆设计与施工.doc

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1、桩基础后注浆设计与施工灌注桩后注浆设计与施工第一节灌注桩后注浆机理后注浆提高桩基承载力的机理在于所注浆液的胶结、凝固以及与此有关的土体的加密、增强和稳定。一般的注浆定义包括注浆模式、注浆材料、作用机理和注浆目的四个部分。一注浆效应注浆效应随桩底、桩侧土层性质及浆液性质和注浆压力的不同而变化,可分为如下三种类型。(%1)渗入性注浆试验和实践证明，注浆开始浆液总是先充填较大的空隙,然后在一定压力下渗入上体孔隙。对于水泥系粒状浆材，实施渗入性注浆的前提条件是浆材必须满足颗粒尺寸可注性的要求，即浆材颗粒尺寸小于孔隙尺寸；此外还应使浆液具有良好的流动性和稳定性。对砂土可用

2、可注指数N判断渗入性注浆的可行性⑼［13。N?D15?10-15(2-1)d85-4-5或k=1.0〜IOcm/sec式中:D15■…小于该粒径的土颗粒质量占总质量15%的土颗粒粒径。d85■…小于该粒径的水泥颗粒质量占总质量85%的水泥颗粒粒径。N值愈大，可注性愈好。据上海市隧道设计院和浙江大学等单位的工程实践和研究发现，采用425#普通硅酸盐水泥,对渗透系数为10-4-IO-5cm/sec的砂土层，浆液具冇良好的可注性,采用超细水泥则可注入的裂隙和粒径为0.10〜0.25mm的细砂，与化学浆液的可注性基本相同[34]o（二）压密注浆压密注浆是较稠的浆液在压力

3、作用下强行挤向注浆点附近的薄弱区域，如果周围是弱透水性士，则浆液不能产生渗入性注浆，而是在注浆点集屮地形成球形浆泡。通过浆泡挤压邻近土休/吏土中孔隙水压力升高，随着超孔压的消散，土体压密，当注浆量和注浆压力大到一定值时,就会在土层中产生劈裂缝或导致基桩和桩周土上抬。对于泥浆护壁钻孔灌注桩的桩底压浆，由于桩底沉渣与桩侧泥皮往往相连通,因此，只有在稠浆、细粒土且桩身上部先行桩侧注浆形成牢固封堵或桩身表面无泥皮的情况下，才可能发生以压密为主的注浆。（三）劈裂注浆工程技术人员最初是在钻孔压水过程中发现水力劈裂现象的。当钻孔中液体压力达到某一数值吋，钻孔中液体突然流失，后

4、來将这一现象发生的原因归结为钻孔屮液体压力提高引起周围土体或岩体开裂。反应在桩基后压浆试验中，当注浆压力升高到一定值时,注浆压力会突然降落，进浆量明显增加。继续加大注浆量,则注浆压力气会缓慢升高。一般认为劈裂注浆机理是高压浆液克服土体最小主应力面或软弱结构面上的初始应力和抗拉强度，使其劈裂，浆液沿劈裂面进入土体。己有的试验研究表明，钻孔发生劈裂注浆的条件是复杂的。清华大学的试验研究表明,土体中某点的最小主应力达到抗拉强度即omin=ot是造成水力劈裂的必要条件。水科院的试验研究表明,水力劈裂既不是一点破坏导致整体破坏，也不是整体达到强度极限后出现的破坏形式，而是

5、介于两者之间。二灌注桩后压浆的注浆性态在灌注桩后压浆的注浆性态屮，上述三种注浆性态大多同时存在。在同一次注浆实施过程中，它们相互交织，只冇主次之分而没冇明显的界限区分。（一）桩侧注浆当桩侧土为粗粒土（卵、砾、中粗砂）时，桩侧注浆以渗入性注浆为主；当桩侧土为细粒土（粉细砂、粉土、粘性土）时;桩侧注浆以劈裂注浆为主。对于桩表面附着的泥皮薄弱区的泥浆护壁灌注桩则较易发生劈裂注浆，浆液沿桩身表面上溯。当浆液稠度较大，注浆点处于地下水位以下且桩侧为高渗透性土层时，或当注浆点处于非饱和土中时，则可能出现以压密注浆为主。（三）桩端注浆当桩端持力层为粗粒土，或虽为细粒土但桩身穿

6、越且紧邻粗粒士，或混凝土浇注过程有离析发生时，则桩底注浆以渗入注浆为主，随后将出现桩底土一定范围的劈裂注浆（细粒土）及沿桩身向上10m〜20m高度的劈裂注浆。当桩端持力层及桩侧均为细粒土时，桩底注浆开始为渗入注浆，随后转化为劈裂注浆。（四）灌注桩后注浆的加固效应1、充填胶结效应在卵砾石和砂土中实现渗入性注浆条件下，被注土体孔隙部分地为浆液充填，散粒被胶结，显示“充填胶结效应”，土体强度和刚度大幅度提高。当被加固体位于桩底时，总端阻力因扩底效应而提高；当被加固土体处于桩侧时，总侧阻力因桩身扩径效应而显著增大。2、加筋效应对于粘性土、粉土、粉细砂实现劈裂注浆条件下，

7、单一介质土体被网状结石分割加筋成复合土体。网状结石便成为加筋复合土体的刚性骨架。复合土体的强度变形性状由于网状结构的制约强化作用而大为改善，显示“加筋效应”。同时，在劈裂注浆过程中还伴生土体固结和化学硬化作用，使被包围在水泥网格内的土变得更加紧密相连。在桩顶受荷后，桩侧和桩底的复合土体能冇效地传递和分担荷载，从而提高总侧阻力和总端阻力。3、固化效应桩底沉淤和桥侧泥皮与注入的浆液发生物理化学反应而固化，使单桩端阻力和侧阻力显著提高，显示“固化效应”。此外，由于不等厚度的水泥结石固着于桩表面和桩底，因此尚能起到一定的扩径和扩底效应。4、压密效应除上述三种加固效应外，

8、桩侧桩底土体还不同程度存