论文部分内容阅读
钻孔灌注桩在当今国内外土木建筑基础工程中大量广泛应用，特别是近20年来，伴随着土木建筑工程向大型化、群体化发展，交通工程向高速化、向海上、高山、高原冻土区发展，城市改造向高层、超高层建筑发展，各种类型的灌注桩应运而生，使用的普及率愈来愈高，桩身尺寸也越来越向大直径、深长度方向发展。但是，单一工艺的灌注桩往往不能满足上述发展的需要。大直径钻孔灌注桩多以泥浆护壁循环钻进，由于成孔工艺的固有缺陷(桩底沉渣和桩侧泥膜的存在)，导致桩端阻力和桩侧摩阻力显著降低。为了消除桩底沉渣和桩周泥膜等隐患，国内外把地基处理的压力注浆技术应用到钻孔灌注桩施工中，即钻孔灌注桩后压浆技术。钻孔灌注桩后压浆技术就是成桩时在桩底或桩侧预置压浆管路及装置，待桩身达到一定强度后，通过压浆管路，采用高压注浆泵向桩端、桩测士体均匀地压注特殊配方的水泥浆液，水泥浆与沉渣和泥皮起物理化学反应使之固化，使桩底沉渣及桩与桩周土间的泥皮隐患得到根除，桩身强度得到补强，桩底、桩侧周围土层物理力学性质得到改善，桩与桩周土体的粘结力得到提高，从而使钻孔灌注桩单桩竖向承载力得到提高，沉降量得到减少。
后压浆技术在我国起步较晚，对后压浆技术的作用机理了解还不够深入，特别对在大直径桩中的应用缺乏研究。
根据大量的工程实测资料，一般以为后压浆对钻孔灌注桩桩承载力性状的影响主要表现为：钻孔灌注桩成桩后采用桩底、桩测压力注浆，水泥浆液将克服土体最小主应力面或弱结构面上的初始应力和抗拉强度，使其劈裂，浆液沿劈裂面注入土体，在注浆点周围形成网状浆脉，实现劈裂注浆，桩周土体产生固化和压密作用，桩端阻力提高。在浆液的压密、渗透、劈裂、置换作用下，桩底沉渣固结。对于泥浆护壁钻孔灌注桩，由于泥皮的存在，加之桩身混凝土凝固后，桩身产生体积收缩，桩身混凝土与孔壁之间产生间隙，使得桩身混凝土与桩周土的粘结受到影响，压力注浆后，一方面：注入桩端的浆液在压力作用下，沿着间隙上升，并向桩侧土深处渗透，在桩端上部一定深度范围内渗入泥皮或更大范围的桩周土体，凝结后，桩侧泥皮被加固，更大范围的桩周土体被调动起来参与承载，同时水泥浆液与泥皮产生物化反应，提高桩侧土的强度和刚度，增大剪切滑动面，改变桩与桩侧土之间的性能；另一方面，注入水泥浆后，浆液在桩侧凝结以后相当于增加了桩侧表面积，从而提高桩侧阻力。
本文以京珠国道主干线郑州黄河特大桥后压浆大直径钻孔灌注桩工程为背景，对后压浆技术的作用原理进行了系统的分析。通过在桩身埋设钢筋应力计，采用自平衡测试法，得到了压浆前后桩身轴力的分布、单桩竖向极限承载力及桩周土层的极限摩阻力、桩端土极限端阻力。
通过分析得出以下成果：1.后压浆技术对提高泥浆护壁大直径钻孔灌注桩的单桩竖向承载力是非常有效的，采用后压浆技术的钻孔灌注桩承载力得到大幅度的提高，端阻力的提高大于侧阻力的提高，单纯桩侧压浆不如桩底压浆功效明显，桩端后压浆对提高钻孔灌注桩单桩竖向承载力起决定性作用。2.除裂隙不发育的致密基岩以外所有的土(岩)层都适合采用后压浆工艺，来提高灌注桩的单桩竖向承载力，不同的土层单桩竖向承载力提高的幅度不同。一般情况下，粘性土、淤泥质土单桩竖向承载力提高得较少，砂层提高得较大，卵砾石层提高得最大。3.分析了大直径钻孔灌注桩后压浆技术的基本原理；分析钻孔灌注桩后压浆桩单桩竖向承载力的影响因素；分析经压力注浆的钻孔灌注桩承载力提高的幅度;总结钻孔灌注桩后压浆桩的设计、施工要点。