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1防止樁底壓漿時,將樁身隆起

大孔樁樁身隆起會帶來很多危害;①樁身隆起會使樁身與土層之間側摩阻減少,降低承載力。②樁身隆起將影響下一步施工,影響總工期。一般施工中都要進行分段流水作業,即邊澆筑樁身混凝土,邊開挖承臺,打混凝土墊層、砌磚模等。而樁身隆起會使周邊土體上移,破壞已完成的墊層和磚模,使分段流水施工不能順利完成。

實際施工中常會遇到樁身隆起。這里簡單介紹一下其施工工藝過程:人工挖孔擴底達到設計要求后,由質檢人員下孔內檢查擴大頭的尺寸、形狀、以及進入中砂層的厚度。并取孔底砂樣,檢驗是否為中砂,確認無誤后,先向孔底投入200mm厚2~4cm碎石,安放注漿管,注漿管一般為Φ25焊接鋼管,每孔安裝3~6根。注漿管下部應用棉布或麻絲將管口封住。然后向孔內投入300mm厚2~4cm碎石,在碎石表面鋪一張厚五彩布或厚塑料薄膜,在其上澆筑干硬性混凝土200mm厚,最后澆筑樁身混凝土。待樁身混凝土強度達到規范要求后,通過泥漿泵向注漿管內注入純水泥漿,水泥漿水灰比在0.6左右。注漿后壓力控制在0.2~4Ma左右。視擴底大小分二次注入水泥漿,每次間隔15min左右。下面主要從工程實際中抽查結果來分析一下裝身隆起的主要原因;筆者隨機抽查了幾項工程,發現發生隆起的樁數占總樁數的15%左右,且多數樁身的隆起均是自己樁頭附近范圍的土體上移。為解決此問題,需從理論上計算一下,以d=1m徑打孔樁為例,擴大頭直徑D=2m,裝長L=15m。(假設樁底水泥漿已飽和)。

水泥漿壓力R=4Mpa×12×3.14×106=1.256×107N

覆土及混凝土樁身自重:(一般取土擴散角22°~30°),這里取22°。取粉質粘土容重16KN/m2。且不考慮其它樁對本樁的影響。則:

P=[πh/3(R2+r2+R×r)]×r土+(r砼-r土)[π×1.5/3(D2+d2+D×d)+(h-1.5)×πd2/4]=1.1995×107+0.113×106=1.211×107N

由計算可知:從理論上講注漿壓力達到4Mpa左右時,將使樁身隆起。但有時只有2Mpa壓力(或更小)就能使樁身隆起,且隆起的部位如前所述(土體上移均在樁頭附近范圍內,而且隆起幾厘米后不再繼續上移了)這是為什么呢?筆者個人認為原因主要是注漿壓力在樁擴大頭斜面處產生與斜面平行的分力,分力由混凝土與土之間產生的摩阻力承擔,當摩阻力不足以抵抗該分力時,樁就會隆起。另一方面斜面處混凝土在施工中未振搗密實,且混凝土坍落度大,終凝后產生收縮大,使土層與混凝土表面分離,大大地減少了土層與混凝土面之間的摩阻力,而上面樁身垂直段的側摩阻只有100~200T左右。所以樁身將隆起上移。分析完上述原因,防止樁身隆起上移的辦法就不難知道了,只需控制注漿量和注漿壓力兩方面:一般取注漿量W=(2-8)AD,注漿壓力控制在0.2~2Mpa之間,并注意施工混凝土時的坍落度及振搗的情況。

在這里還要提到注漿的另一個參數(即注漿水灰比),實際工程中有時由于操作問題會出現注漿泵堵泵現象,這時不能單純靠加大水灰比來達到輸送自如,因為如水灰比過大(一般超過0.8以上)會因水泥硬化收縮和水泥漿離析而使樁端承載力反而下降,適得其反。

2自錨法靜載試驗的利與弊

由于大直徑擴底灌注樁的單樁承載力很大,所以樁靜載試驗操作起來很困難。近年來,出現了一些自錨法作樁靜載試驗的方法,比如深層載荷法等。其操作性好,也比較經濟;因此得到了廣泛的應用。下面先介紹一下其試驗機理:成孔后,下注漿管3~6根(注漿管分布在外筒外側),下碎石500mm厚,鋪五彩布,在五彩布上放置載荷板厚度≥2cm的鋼板,在外筒外側焊接25根Φ25鋼筋;在外筒外側澆筑與工程樁相同混凝土,待混凝土強度達到規范要求后,樁底注漿,待樁底注漿混凝土強度達到6Mpa以上時(一般在7~9天)下內筒(內筒上下均焊接圓形平板);將千斤頂放在內筒上部。根據高度放上鋼帽與外筒間用鋼筋焊接。

給工程試驗樁加荷載的同時,也給測定側摩阻的試驗樁加荷載,用樁自身的側摩阻力達到樁底加荷載數值。用試驗荷載數據反算出qpk,用摩擦樁的試驗數據反算出qsk將反算出的qpk、qsk代入公式:

Quk=Qsk+Qpk=uΣΦsi×qski×βsi×li+Φp×βp×qpk×Ad

求出樁的單樁極限承載力的標準值。

這種方法試驗較簡單。試樁費用相對較小,但操作時應注意幾個問題:

防止內筒失穩、影響試驗數據的準確性,內筒外側每2m高應加肋板支撐。

內筒上部平板及鋼帽上部鋼板不宜太薄,應≥2m厚,否則容易出現加載后變形,影響試驗數據的準確性。

反算出qpk只是一種理想化的近似值,所以應留有一定的保險系數。

此外,還要在工程實際應用中注意設計樁擴大頭的形狀以及樁端進入中砂層的深度。一般情況下,地質砂層所在的深度和厚度是不均勻的,設計者通常只提出樁端進入中砂層800mm,而不是具體規定樁長數值,即實際進入中砂層800mm后挖多長算多長。然而在實際施工中,在砂層內開挖擴大頭操作難度很大,有時候還未來得及支護就已經塌孔了,擴大頭塌孔后護壁施工的難度就更大了,作業工人的操作危險性很大,很難保證不出現傷亡事故。針對上述情況,具體操作應是在進入砂層前的粉質黏土層內開挖樁底擴大頭漏斗部分。待進入砂層上表面時再完成樁底擴大頭漏斗部分的施工。實踐證明,砂層上面的黏土層很密實,不易出現坍塌。從而保證了工程質量。