后注浆施工指导手册.docx

郑州市三环市快速化工程桩基后注浆设计施工与质量检验指导手册郑州市市政工程建设中心郑州大学综合设计研究院2012年8月23日目录一、编制依据2二、工程桩基设计简况2三、后注浆灌注桩施工流程与作用机理3四、后注浆灌注桩施工与注浆设计要点5五、注浆失败与处理10六、质量检验与控制要求12一、编制依据1、建筑桩基技术规范(JGJ94-2008)；2、公路与桥涵工程地基基础设计规范(JTG D63-2007)；3、公路桥涵施工技术规范(JTG-TF50-2011)；4、公路工程质量检验评定标准(JTGF80/1-2004)；5、建筑基桩检测技术规范(JGJ106-2003)；6、郑州市三环快速化工程后注浆灌注桩试桩检测成果报告；7、其他国家相关行业标准和地区经验。二、工程桩基设计简况三环线高架与立交工程采用的基础形式为大直径灌注桩，直径一般为1.21.5m，少量 为1.8m。钻孔灌注桩具有施工简单、对地层适应性强等优点，但钻孔灌注桩施工中叶存在 因孔底沉渣难处理干净而降低端阻及因泥浆护壁而降低侧阻的缺点，从而使钻孔灌注桩的 侧阻系数比打入式预制桩要低。三环快速化工程设计采用了桩侧和桩端同时注浆的复合后注浆技术，以提高灌注桩的 竖向承载力和减少沉降，并起到降低工程成本，节省桩基工程工期的作用。复合注浆技术系指对普通混凝土灌注桩，通过预埋管路与装置对其进行桩端、桩侧分 别进行注浆的施工工艺。现行公路与桥涵工程地基基础设计规范(JTG D63-2007)中 列入了对灌注桩桩端进行后注浆的工艺及设计计算方法；建筑桩基技术规范(JGJ94- 2008)对灌注桩复合注浆技术进行了规定。以上形成了本工程设计施工的原则依据。考虑到工程地域性和行业性特点，三环快速化工程引入了复合后注浆灌注桩技术，并 进行了大规模的设计阶段的试桩工作，共设计8组49根桩的竖向抗压静载测试工作和6根 桩的水平承载力测试。其中，竖向抗压承载力实验采用分布式光纤配合振弦式应变计对桩 侧阻力与桩端阻力进行了测试，结果表明，与实验报告提供的桩侧阻力相比，复合注浆侧 阻的增强系数在1.52.0之间；对应桩端阻力增强系数为1.52.2。桩侧阻力系数略大 于公路与桥涵工程地基基础设计规范(JTG D63-2007)推荐值1.31.7，与建筑桩 基技术规范JGJ94-2008推荐值1.42.0较吻合；桩端阻力增强系数较建筑桩基技术 规范JGJ94-2008推荐值2.22.8小，与公路与桥涵工程地基基础设计规范(JTG D63-2007)推荐值1.52.0较接近。根据实验阶段的成果，各设计单位对桩基设计文件进行了优化修改，优化设计后的基 本桩径为1.5m、1.2m，桩长大多在28m45m之间。三、后注浆灌注桩施工流程与作用机理1、复合注浆灌注桩施工流程图1压力注浆工艺流程图灌注桩成桩与后注浆流程如以上框图。2、复合后注浆作用机理灌注桩复合后注浆的作用及其机理主要表现在以下几个方面：1) 桩端注浆对桩端沉渣、桩端持力层进行加固，提高了桩端阻力的发挥系数值;2) 桩端注浆固化了桩侧泥皮，提高了桩侧土体抗剪强度，从而提高桩侧阻力。3) 桩端承载力的提高减少了同荷载条件下桩端沉降量，在一定程度上可提高 桩侧阻力发挥度，从而大幅度提高整个单桩承载力。4) 后注浆桩桩身压缩量相对较小，可以减少桩顶沉降量。5) 灌注桩后注浆由于对端部和桩侧都进行了固化，从而提高了桩基础抵抗动 荷载作用和长期荷载作用的能力。6) 桩端桩侧后注浆还可以对有缺陷的工程桩客观上起到加固处理的作用，从 而提高了工程桩质量。四、后注浆灌注桩施工与注浆设计要点1、灌注桩清孔要求7) 试桩应严格按照相关规范进行二次清孔，二次清孔在下完导管后进行，二 次清孔采用气举反循环或泵吸反循环，二次清孔后的孔底沉渣厚度一般应小于设计要 求(本工程要求沉渣厚度小于100mm)，二次清孔完成后，立即灌注水下混凝土。8) 对二次以上清孔后沉渣厚度仍大于100mm小于200mm的桩，应做好记 录，并在随后的桩底注浆时适当增加注浆量。2、注浆装置制作与安装1) 注浆装置应按设计要求制作，加工时一定要逐根检查，防止管内有杂物及 管子破损裂缝。2) 注浆装置管路的所有焊接作业不得焊透，以防渗漏。3) 桩端后注浆利用声测管作底注浆管，声测管布置3根，呈等边三角形，声测管为50钢管，顶端 高出地面500mm，并用堵头封严，防止泥浆等杂物进入。超声波检测后进行桩端注浆。3根50钢管绑扎布置在钢筋笼内侧，随钢筋笼一起下入孔底。选取两根声测管做注 浆管，2根注浆管下部分别用三通联接1根内径&25带钢丝的柔性高压塑料管，注浆喷头 管绕桩身环形布置，注浆喷头管的外侧打孔后缠防水塑料带密封。两根中一根作为备用 管，主注浆管出现意外注浆失败时启用，见图2。图2注浆管端头构造图4）桩侧后注浆桩长45m及以上的设置3道侧注浆阀，桩长45m 一下的设置两道，按照以下原则布设 侧注浆阀：最下面一道距离桩底12m18m、最上面一道距离桩顶8m15m，每道侧注浆阀 竖向间距为12m。每道注浆阀对应一根注浆钢管，注浆管采用DN25钢管，钢管绑扎布置 在钢筋笼外侧，随钢筋笼一起下孔，注浆管端部用三通联接注浆喷管，注浆喷管为1根内 径&25带钢丝的柔性高压塑料管，绕桩身环形布置，沿钢筋笼外侧布置，在喷头管的外侧 打孔后缠塑料袋密封。见图3。岫 Wfl：DN25«»疏赃能米醐麒畀曾MMOOU舰方涮腐跋管,桩房踽1218米I -三瓠图3桩侧环形注浆管构造图3、开塞灌注桩后注浆施工中，采用桩底不填碎石方案、开塞时间提前的措施。开塞在混凝土 浇筑后12h24h进行，开塞后用清水冲洗注浆管道，直至溢出清水，然后用堵头重新封闭 压浆管。4、后压浆施工时间、顺序和速率1) 注浆作业宜于成桩3d后进行，不得迟于成桩14d后；2) 当需要在声测完成后进行注浆时，应尽量缩短声测龄期；如对注浆口采用 单向阀等可靠措施，则注浆时间不受上述限制。3) 注浆和开塞作业与成孔作业点的距离宜大于10m；4) 复合注浆顺序宜先桩侧注浆，后桩底注浆，多断面桩侧注浆应先上后下，桩侧注浆和桩底注浆时间间隔3h6h；5) 对于群桩注浆应先外围后内部。5、注浆压力和注浆要求1) 注浆应满足设计需要的压力和持续时间要求，本工程注浆压力为：桩侧注 浆压力2MPa2.5MPa (直径大、桩长短、注浆点埋深小、泥皮厚取低值，反之取高 值)；桩底注浆压力2MPa4MPa (密实黏土取高值)；持荷时间要求：压力达到设计 值后持荷时间应不小于5min。为保证压力监测效果，注浆泵压力表应经过标定；2) 为减少管路系统对注浆压力的损失，注浆泵与注浆孔口距离不宜大于30m,并确保注浆过程中注浆管路不产生弯折；3) 规范要求注浆流量一般控制在为75L/min左右，为保证注浆效果，要求注 浆泵最高额定压力应大于10MPa，流量大于5m3/ho4) 当满足下列条件之一时可终止注浆：(1) 注浆总量和注浆压力均达到设计要求；(2) 对每一道注浆，注浆量达到设计值，但注浆压力没有达到设计值。此时改为间歇注浆，再注设计值30%水泥浆为止。(3) 对每一道注浆，注浆压力达到设计值并在持荷5min后，注浆量小 于设计值，此时保证注浆量不低于设计值的80%即可。6、注浆量(水泥用量)设计1) 注浆量按建筑桩基设计规范JGJ94-2008第6.7.4条公路与桥涵工程地基基 础设计规范(JTG D63-2007)第5.3.6条计算确定，单桩注浆量估算：Gc =a pd+a snd对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系数。以桩径1.2m为例，按照本工程地层情况，试桩单桩注浆量按估算为：复合注浆：Gc =(a pd+a snd) X1.2 = (1.8X1.2+0.8X2X1.2)X1.2 = 4.9t即对于桩径1.2m的桩：桩侧注浆水泥用量为1.2t/道；桩底注浆水泥用量3t；注浆水 泥总用量为两道侧注浆阀时单根桩5.4t，三道侧注浆阀时为6.6to即对于桩径1.5m的桩：桩侧注浆水泥用量为1.5t/道；桩底注浆水泥用量3.5t；注浆水 泥总用量为两道侧注浆阀时单根桩6.5t，三道侧注浆阀时为8to即对于桩径1.8m的桩：桩侧注浆水泥用量为2t/道；桩底注浆水泥用量4.5t；注浆水 泥总用量为两道侧注浆阀时单根桩8.5t，三道侧注浆阀时为10.5to表一灌注桩复合注浆水泥用量(t)灌注桩设计桩径d/m桩侧单点注浆量桩端注浆量单桩总注浆量二道桩侧三道桩侧1.21.23.05.46.61.51.53.56.58.01.82.04.58.510.52）对沉渣厚度大于100mm或泥皮厚度较厚桩，应根据沉渣厚度适当增加注浆量。7、注浆材料和水灰比1）配置注浆浆液采用P.O 42.5 级普通硅酸盐水泥，水泥要求新鲜、不结块，并按 有关规定批次送检，合格后方可使用；2）为保证水泥土强度并考虑泵送效果，浆液水灰比取0.550.6。8、水泥浆的制备水泥浆的制备应符合下列要求：1）水泥浆的配合比应采用经认证的计量装置计量，材料掺量符合设计要求；2）选用的搅拌机应能够保证搅拌水泥浆的均匀性；在搅拌槽和注浆泵之间应设置存储 池，并应进行搅拌以防浆液离析和凝固；搅拌后水泥浆有效使用时间不大于4小时。3）搅拌时间不少于3分钟，浆液用3X3mm的滤网进行过滤，浆液采用纯水泥浆。9、常见问题处理1）正常注浆过程中经常出现的几种情况（1）压力逐渐上升，但达不到设计要求的压力，这可能是浆液在粘土中形成脉状劈裂 渗透，或浆液浓度低、凝胶时间长，或部分浆液逸出；（2）压浆开始后压力不上升，甚至离开初始压力值呈下降趋势，这可能是浆液外逸。（3）压力上升后突然下降，这可能是浆液从注浆管周围溢走，或注速过大，扰动土 层，或遭到空隙薄弱部位。（4）压力上升很快，而速度上不去，表明土层密实或胶凝时间过短。（5）压力有规律上升，即使达到容许压力，压浆速度也很正常（变化不大），这表明压 浆是成功的。（6）压力上升后又下降，而后再度上升，并达到预定的要求值，可以认为是第（3）种情况 的空隙部位已被浆液填满，这种情况也是成功的。2）间歇注浆出现注浆压力长时间低于正常值或地面出现冒浆时改为间歇注浆，间歇时间为 3060min，或调低浆液水灰比。3）后压浆施工过程中应注意事项（1）注浆管加工时一定要逐根检查，防止管内有杂物及管子破损裂缝；在压浆管埋设 时要严密组织，精心施工，尽量不要使压浆管堵塞，压浆管入孔时操作需小心谨慎，避免 损坏；（2）注水泥浆前要先用清水打通通道，注水畅通后再注水泥浆；（3）压浆前要检查设备是否正常运转，检查搅拌的水泥浆的稠度及初终凝时间，配制 的水泥量是否满足压浆需要；（4）施工过程中，发现异常应及时通知设计单位共同协商采取相应处理措施。五、注浆失败与处理1、注浆失败由于施工操作不当（如注浆单向阀门反向安装）或土层本身性质导致注浆孔堵塞，引 起后注浆施工中的预置的注浆管失效，导致设计的浆液不能注入，或管路虽通但实际注浆 量达不到50%,且注浆压力达不到终止压力，视为注浆失败。此时，应分析失败原因并及时 通知设计单位协商处理。2、原因调查和分析应在调查各种注浆施工资料、局部地质情况、桩施工质量的基础上，分析注浆失败原 因，总结经验、避免重犯。3、桩侧注浆失败处理在桩侧重置注浆孔通过埋设的注浆管补充注浆，注浆量与注浆压力宜超出正常注浆设 计指的30%50%。4、桩端注浆失败处理1）采用抽芯方法埋设注浆花管补充注浆，注浆花管应采用单向阀装置（如图4）,花 管长度不小于500mm800mm （直径大时取高值），注浆孔可设置在直径1/3处并 且不少于2处，对1.8直径桩宜布置3个采用对称布置。图4桩端注浆花管喷头布置图5桩端注浆花管喷头位置设置2）花管喷头出浆孔径一般为5mm8mm，间距100mm、十字轴对称布置间隔50mm，端 部出浆孔与注浆管底距离为30mm50mm，出浆孔预先插入长杆图钉封堵，外缠包装胶带铁 丝固定，注浆管底部焊死；3注浆压力宜超出正常注浆设计值的30%。六、质量检验与控制要求1、注浆质量管理要求2）应根据工程地质勘察报告、设计文件等编制后压浆施工组织设计方 案，注浆施工前应对操作工人进行详细的技术交底；3）大批量工程桩注浆施工前，应进行实验性注浆施工，及时分析和解 决操作者存在的问题、积累经验；4）后注浆正式施工前应提供水泥材质检报告、注浆泵压力表检定证 书、试注浆记录、设计工艺参数、后注浆作业施工方案、特殊情况处置预案等。 对成孔、浇筑混凝土过程中有缺陷的桩，应适当调整注浆量、注浆压力；5）施工过程中对注浆装置制作、安装质量应进行检查验收；对开塞、 水泥浆制配、注浆过程、注浆失败的处理过程应进行旁站监理，并对水泥用量、 水灰比、注浆压力等关键参数及时记录签证。2、后注浆钻孔灌注桩检验内容和要求3、桩身混凝土所用的水泥、砂、石、水、外掺剂及混合材料的质量和规格必 须符合有关规范的要求，按规定的配合比施工；4、成孔后必须清孔，测量孔径、孔深、孔位和沉淀厚度，确认满足设计或施工要求后，方可灌注水下混凝土，具体要求见表2；表2 后注浆钻孔灌注桩施工检测工程项次检查工程规定值或允许偏差检查方法和要求1混凝土强度（Mpa）在合格标准 内试块、声测法2桩位（mm）群桩100全站仪或经纬仪、每桩检查排架桩503孔深（m）不小于设计测绳量、每桩测量4孔径（mm）不小于设计孔径仪、每桩测量5钻桩倾斜度（mm）1%桩长，且不大于500用测壁仪或钻杆垂线法、每桩测量7沉渣厚度（mm）100沉淀盒或标准测锤：每桩检查5、水下混凝土应连续灌注，严禁有夹层和断桩；6、嵌入式承台的锚固钢筋长度不得低于设计规范规定的最小锚固长度要求；7、凿除桩头预留混凝土后，桩顶应无残余的松散混凝土。8、工程桩质量检验要求工程桩应进行桩身质量检验，桩身质量除对预留混凝土试件进行强度等级检验外，尚 应进行现场检测，检测方法采用声波透射法，声测管破坏时可以采用钻芯法和经审定批准 的可靠动测法。检验数量100%。9、工程桩承载力检验要求1）工程桩的承载力检验，宜先进行桩身完整性检测，承载力检验时间应在注 浆完成20d后进行，对粘性土应在28d后进行；浆液中掺入早强剂时可于注浆完成14d 后进行；2）检验数量宜为桩数量的0.5%，每单项（位）工程不应少于3根；3）单桩承载力检验抽样宜按下列规定要求进行：7、施工质量有疑问的桩；8、后注浆失败后采取了补救措施的桩；9、出现后注浆异常情况的桩，如：注浆量少于设计值的80%；注浆压力达不到设计最小值时，没有采取间歇注浆，使得实际注浆量大于设计注浆量30%的桩；10、设计方认为重要的桩；11、局部地质条件出现异常的桩；12、除上述规定外，同类型桩宜均匀随即分布。