钢管桩后压浆基础加固在超高层建筑中的应用

第２５卷第ｌ期　２０１５年２月　天津建设科技　建筑工程　钢管桩后压浆基础加固在　超高层建筑中的应用　口文／肖　煜　摘要：针对桩基工程存在质量缺陷的建筑物，采用钢管桩后压浆基础加固技术以补偿部分　承载力并控制不均匀沉降以确保建筑物安全。　关键词：钢管桩；后压浆；基础；加固　房屋建筑工程施工中因各种原因桩基工程可能存　在质量缺陷，为保证建筑物安全，可在基坑内主楼筏板　的外围采用钢管桩＋后压浆进行基础加固以补偿部分　承载力并控制不均匀沉降。　１工程概况　天津某超高层住宅项目位于天津市河西区，该工　程总建筑面积约４８万ｍ　，由８栋住宅楼组成，其中ｌ～　４＃楼为超高层建筑，最高主檐口高度１６１．８０　１ｉｌ，基坑深　度为１３．０５　１１１，电梯基坑深度为１５．８５　ｍ，钢筋混凝土剪　力墙结构（部分劲性柱）。　主楼工程桩验收检查中发现部分注浆管口异常，　进一步检查后发现此部分注浆管口表面大约３０～５０　ｃｍ深度为水泥浆下部有异物，用８～９　ｍ长的钢筋探测　仍为空管，为保证建筑物安全需对基础进行加固。设计　单位提出在（基坑内）主楼筏板的外围采用钢管桩＋后压　浆进行基础加固以补偿部分承载力并控制不均匀沉降。　２工艺原理　基础底板钢筋施工时埋设钢套管（加焊３道止水　翼环）；基础底板施工完成后钻孔、施工钢管桩，钢管桩　外侧加焊环形钢筋，桩内采用水泥砂浆或细石混凝土　填充并设置注浆管；再在钢管桩外侧及与钢套管间进行　注浆加固：最后采用钢板封闭钢管桩及钢套管，见图１。　３施工工艺流程及操作要点　施工工艺流程见图２。　３．１埋设钢套管　１）在钢套管安装之前，将剔凿掉的混凝土清理干净。　２）利用塔吊或汽车吊等进行钢套管（加焊３道止　水翼环）安装并且采用焊接支架固定牢固。　３）将钢套管底部止水翼环部位清理干净，将已破　坏的防水卷材铺平并清理干净，按１０　ｏｍ搭接长度进行　修复，防水卷材施工至钢套管根部并上反１５　ｃｍ，在进　行防水保护层混凝土施工。　（注浆后）　焊缝ｈｆ＝　６涩　钢管内周边　—丌Ｔ６心３２　量ｌ　辟Ｊ覃１４　６Ｓ０止水Ｊ　！环桁匣１＇ｌ一　耋ｊ　Ｊ　一ｂ　３Ｚ　曼Ｅ　一内衬管壁厚４　、焊缝ｈｆ＝ｌ２沿钢笔　钢管桩壁厚１４　注浆管州２壁厚３　Ｌ—ｅＯＥ　泥浆清除　Ｍ１５水泥砂浆内掺｛　ｌ０环形钢筋　与钢管间隔焊接焊　隔１Ｏ０　＝＝　弋７　由施工单位确定　单位：ｍｍ　图１　钢管桩后压浆基础加固设计　桩位测量放线及复核　埋设钢套管　』　基础底板施工　卜———一　钢管桩成孔　钢管桩加工制作　—　桩底清孔　：Ｉ！．、．．．．．．　，．　．．　．．．．．．一　下钢管桩　！！Ｉ．，　．，．　，．　．。．．．　一　钢管桩内填充　Ｉ　钢管桩注浆　￡二二二二　清理场地并退场　图２施工工艺流程　３．２基础底板施工　按照设计、相关技术规范及基础底板施工方案等　３７　建筑工程　第２５卷第ｌ期　天津建设科技　Ｃｏｎｓｔｒｕｅｔｉｏｎａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　—　—　！　—　—！　…　要求组织土建、机电施工人员进行基础底板钢筋、模　板、混凝土等施工，施工过程中注意钢套管的成品保　护，确保钢套管不因施工影响而导致产生偏移、倾斜、　混凝土封堵等情况而无法进行钢管桩施工。　３．３钢管桩成孔　１）钻机安装。基础底板施工完且达到一定强度后，　利用塔吊或汽车吊把钻机吊运至基础底板，钻机根据　钢管桩孔位进行调整。在进行钻机安装时，主要应注意　安装的周正、水平、稳固。使钻机立轴中心、钻孔中心、　提引中心三点在同一铅垂线上。这样才有利于防止孔　斜，少出事故，保证钻机工作顺利进行。　２）钻进成孔。采用ＧＰＳ２０型工程钻机（根据方案要　求选用）成孔，按设计图纸要求钻孔及控制孔径，允许　误差±１。，为确保孔深度，入持力层岩石深度要求大　于设计深度２００　ｎｌｌｎ。　３）冲洗循环液。采用ＣＭＣ优质膨润土泥浆作冲洗　循环液。钻进过程中要特别注意砂层含水层水头压力　大，及时调整泥浆性能参数，保证泥浆质量，防止涌水　和塌孔，确保钻孔正常钻进和下管。其配比为：３％～５％　ＣＭＣ＋２％纤维素＋７％膨润土。　性能参数：粘度≥３０　Ｓ，密度１．１～１．２　ｇ／ｃｍ：￣，失水　量≤２０１／３０　ｍｉｎ，含砂量≤４％，ｐＩ｛值７～８。　３．４桩底清孔　钢管桩桩径相对较小，采用常规措施清孔将难以　完成，故在钻孔接近完成时用测绳测定成孔深度，防止　钻孔深度达不到设计要求，亦避免钢管放置出现误差，　终孔后，用工程地质专用清底钻头进行孔底沉渣的清　理，避免孔底出现沉渣。　３．５下钢管桩　１）钢管桩加工制作。加工前应仔细检查钢管是否　有浮锈、油污等脏物，如有必须清除，保持干燥：检查桩　身有无裂纹或损伤，若有损伤须进行合理的处理；钢管　桩外侧按照设计要求焊接环形钢筋；第一节钢管底端　采用钢板焊接成Ｖ型进行密闭保持钢管内空，焊接逆　止阀的注浆管；钢管接头端打坡口，对称割孔洞（孔径　Ｃｓｏ　ｍｍ），切割铁板保留；注浆管两头套丝，用直节丝扣　连接，丝扣短节（２个）焊好后做提引器节首。　２）钢管下入。用圆钢穿入钢管７ＬＮ，采用钢丝绳作　为提引器，用塔吊吊起一放入内衬管一焊接一在将钢　管所割孔洞用原铁板封闭焊接一下管一重复工序。　３）注浆管下入。注浆管两头套丝一最下面接逆止　阀一用直节丝扣连接注浆管一用丝扣短节（２个）焊好后　做提引器节首一用塔吊下入钢管内一至管口用盖板密　‘　…　封一用西５０　ｍｍ短节，长１００　ｍｍ对焊接，后续注浆使用。　待钢管和注浆管完全下入设计深度后，钢管与护　壁管问采用环形钢板焊接固定并在钢板上预留孔径焊　接球阀。　３．６钢管桩内填充　先在钢管桩端部设置漏斗，再利用塔吊或泵车将　设计要求的钢管桩内填充材料水泥砂浆或细石混凝土　浇筑（内掺微膨胀剂）至钢管桩内，要求填充密实。　３．７钢管桩注浆　采用二次间隙式注浆，孔口止浆方式。注浆采用常　规Ｍ１５水泥砂浆灌注辅助带压注浆施工工艺。　１）工艺流程。配制浆液材料一水泥下料一比重计　计量一二次搅拌（加添加剂）一注浆泵输送一注浆管　路一清水替浆洗孔一密闭注浆阀一二次钢管桩外壁固　结和土层密实注浆一进行下一根钢管桩加固。　２）注浆量和注浆压力。虑钢管桩外壁及土层浆液　充注浆量控制在６　，单孔累计注浆量约为６　ｍ。。　取土层的抗劈裂强度为０．５　ＭＰａ，则注浆结束时的　最小注浆压力应为　尸ｌ　：７　Ｈ＋０．５　式中：Ｊ口＿１　１为受注点的最小注浆压力，ＭＰａ；　为土　层的平均重度，取０．０２　ＭＮ／ｍ”；，，为受注点深度，ｍ。　注浆终压一般是注浆段静水压力的２～２．５倍，设　计注浆孔口处最大压力为３～４　ＭＰａ。　注浆工程的一个重要原则是“低压力，注浓浆”，最　大注浆压力的实施必须保证钢管桩的完好和充填密　实，因此需根据现场施工和土层性质动态调整注浆孔　口压力。　３）注浆材料。采用水固比０．５：１水泥浆为主。　４）注浆量的控制及注浆结束标准。采取“恒压”或　“恒量”原则，即注浆达到设计注浆压力，泵量＜７５　Ｌ／ｍｉｎ，持续时间２０　ｍｉｎ。　５）注浆站和造浆工艺。注浆站包括注浆泵房、清　水池、注浆泵、搅拌池等，注浆站设计根据现场条件进行。　水泥浆采用袋装水泥经人工倒入一次搅拌池搅　拌均匀，用比重计计量；然后经一次搅拌后再放入二次　搅拌池加入盐、三乙醇胺等速凝早强剂搅拌后泵送。　６）桩端封闭。注浆完成且达到设计要求后需进行　试装检测，检测合格后按设计要求割除钢管、钢套管外　露基础底板部分并采用钢板进行封闭。　４质量控制　４．１成孑Ｌ过程的质量控制　１）桩孔桩位垂直度保证上，采取开孔５　ｍ以内钻头　在受吊状态下低速慢转，到位后二次检查钻杆的垂直　度以及机械的水平度，及时调整。　２）按照成孔过程中地层变化，及时调整泥浆密度，　建筑工程　肖　煜：钢管桩后压浆基础加固在超高层建筑中的应用　第２５卷第１期　从而提高成孔速度和达到泥浆护壁效果。　３）成孔提钻后钻杆、钻头长度测量和孔口标高测　量是判断孔度沉渣的重要依据。　４．２清孔质量控制　１）一次清孔需逐渐降低泥浆密度，孔底在成孔后　由砂石碎屑组成的沉渣较多，清孔中采用空转搅动泥　浆，使孔底沉渣随泥浆逐渐排除ＴＬ￣Ｉ－，逐步减少泥浆浓　度方法，避免一次性减小泥浆浓度而引起沉渣无法清　出的现象发生。及时清理沉淀池内的沉渣，使泥浆得以　充分地沉淀，避免沉渣回流。　２）在一次清孔后往往由于桩孔的缩径，提钻后有　大块粘土掉入孔底现象，无法使钢管桩安置到位和二　次清孔无法清出，所以采用提钻前和提钻后两次检验　孔深控制方法，避免此情况发生。　３）二次清孔。　４）在反循环中往往忽略了导管内的沉渣，从管外　测量应停机数分钟后并提起导管再次测量。　好状况。注浆开始记录注浆压力。注浆压力过小，对桩　端土、桩周土加固范围渗入充填强度、深度小，加固作　用小；注浆压力过大，可能会损坏注浆管。因此要控制　个较合适的注浆压力，一般为开塞压力的一半。注浆　一一般以注入水泥量为主控因素，水泥注入量达到预定　量，无特殊情况即可停止注浆。预定量可根据第一、二　根的注浆情况进行修正。现场人员要记录每次水泥的　用量，保证水泥的注入量达到要求。　５结语　该工程在（基坑内）主楼筏板的外围采用钢管桩＋　后压浆进行基础加固以补偿部分承载力，过程中严格　按照设计图纸及施工方案进行施工，施工完成后委托　第三方进行检测，单桩竖向抗压静载试验采用植筋锚　固反力装置、慢速维持荷载法进行检测，经过对３根试　桩试验结果进行统计分析，确定３根试桩的单桩竖向　抗压极限承载力均为３　６００　ｋＮ，该桩型试桩的单桩竖向　抗压极限承载力统计值为３　６００　ｋＮ，单桩竖向抗压承载　力特征值为ｌ　８００　ｋＮ，满足设计要求。因此，钢管桩后压　浆基础加固有效的补偿了承载力，保证建筑物安全。　口■　５）泥浆的密度、粘度、含砂率、胶体率测定在每次　清孔过程中和清孔后要进行多次测定，符合标准后方　可准予进行下一道施工。　４．３注浆质量控制　１）开塞控制在钢管下放后的２～５　ｄ，开塞时问的　早晚，对注浆较为关键。能否顺利注浆，控制好注浆时　间是重点。　２）注浆控制首先检查水泥，不能有结块现象。核实　口中图分类号：ＴＵ７５３．３　口文献标识码：Ｃ　口文章编号：１　００８—３１　９７（２０１　５）０１—３７—０３　口ＤＯＩ编码：１０．３９６９４．ｉｓｓｎ．１００８—３１９７．２０１５．０１．０１３　口收稿日期：２０１４—０７—２８　进场的水泥量及水泥浆的水灰比，掺外加剂的，检查外　加剂的掺量。检查高压注浆泵的压力表、阀门、管线完　口作者简介：肖煜／男，１９８３年出生，工程师，中建五局第三　建设有限公司，从事工程技术管理工作。　天津市振群科技信息中心　建科书店　主营：国家、行业技术标准规范、建筑工程资质考试用书　新书推荐　公路桥梁施工系列手册：《梁桥》、《拱桥》、　《桥梁钢结构》　《墩台与基础（　地址：天津市河西区平山道３９号　电话：２３５３６０７２　网站：ｔｊｊｋｓｄ．ｃｏｍ　Ｑ　Ｑ：２１９６２８９０１９　３９