——桩侧压力注浆桩和桩端桩侧联合注浆桩 |
后注浆桩按注浆部位可分为桩端压力注浆桩(本讲座十八讲)、桩侧压力注浆桩(本讲)和桩端桩侧联合注浆桩(本讲)三大类型。
桩侧压力注浆桩基本原理
桩侧压力注浆桩是指在成桩后对桩侧某些部位进行压力注浆的桩型,钻 (冲、挖) 孔灌注桩待桩身混凝土达到一定强度后,通过预埋在桩身的注浆管路,利用高压注浆泵的压力作用,将能固化的浆液(如纯水泥浆、或水泥砂浆、或加外加剂及掺合料的水泥浆、或超细水泥浆、或化学浆液等)经桩身预埋注浆装置或钻孔预埋花管强行压入桩侧土层中,充填桩身混凝土与桩周土体的间隙,同时与桩侧土层和在泥浆护壁法成孔中生成的泥皮发生物理化学反应,提高桩侧土的强度及刚度,增大剪切滑动面,改变桩与侧壁土之间的边界条件,从而提高桩的承载力以及减小桩基的沉降量。
桩侧压力注浆桩
降低泥浆护壁钻孔灌注桩的桩侧阻力的施工因素
在大直径泥浆护壁钻孔桩成孔时,主要在第四纪疏松土层中钻进,加之在成孔过程中工艺与方法不当,往往造成孔壁的完整性较差。由于钻孔使孔壁的侧压力解除,破坏了地层本身的压力平衡,使孔壁土粒向孔中央方向膨胀,如果处理不当,可能会引起孔壁坍塌。在成孔过程中,泥浆在保持孔壁稳定的同时,泥浆颗粒吸附于孔壁形成泥皮,阻碍桩身混凝土与桩周土的粘结。在成孔过程中,桩周土层受到泥浆中自由水的浸泡而松软。泥浆护壁钻孔桩在桩身混凝土固结后,会发生体积收缩,使桩身混凝土与孔壁之间产生间隙。
由于上述因素的存在,导致泥浆护壁钻孔桩的桩侧阻力显著降低。
桩侧压力注浆桩提高桩承载能力的机理
在桩侧粗粒土层中注浆时,浆液通过渗透、部分挤密、填充及固结作用,使桩侧土孔隙率降低,密度增加,呈现渗透填充胶结效应;在桩侧细粒土层中注浆时,注浆压力超过劈裂压力,使土体产生水力劈裂,呈现劈裂加筋效应。由于上述2种效应,不仅使桩周土恢复原状,而且提高了桩周土的强度;另外,浆脉结石体象树的根须一样向桩侧土深处延伸,从而提高桩周土的强度,最终提高桩侧阻力。
在桩侧注浆点处,由于浆液的挤压作用,形成凸出的浆液包结石体。
在桩侧非注浆点处形成一层浆壳,这层浆壳或单独存在而固化或与泥皮发生物理化学反应而固化,形成该结石体与原桩身混凝土组成的复合桩身,增大剪切滑动面,“扩大”桩身断面,即增加桩侧摩擦面积。
浆液充填桩身混凝土与桩周土体的间隙,提高桩土间的黏结力,从而提高桩侧阻力。
由以上四点可理解为,桩侧压力注浆桩类似于桩身直径被增大的形状复杂的“多节扩孔桩”,即在注浆点附近形成浆土结石体“扩大头”,在非注浆点处的桩身表面形成浆土结石体的复合桩身。
桩侧压力注浆分类
按桩侧注浆管埋设方法分类
桩身预埋管注浆法 即在沉放钢筋笼的同时,将固定在钢筋笼外侧的桩侧注浆管一起放入桩孔内。
钻孔埋管注浆法 即成桩后,在桩身外侧钻孔,成孔后放入注浆管,进行桩侧压力注浆。
按桩侧压力注浆装置形式分类
图1 桩侧后注浆装置
沿钢筋笼纵向设置注浆花管方式,沿着直管在桩侧某些部位设置几个注浆点,形成多点源的双管桩侧壁注浆,装置如图1(a)所示。根据桩径大小在桩侧不同深度沿钢筋笼单管环向设置注浆花管方式进行桩侧壁注浆,装置如图1(b)所示。双管环形管注浆,在桩侧某些部位设置注浆环管,环管外侧均匀分布若干泄桨孔,形成环状的桩侧壁注浆,装置如图1(c)所示。
沿钢筋笼纵向设置桩侧压力注浆器方式。