后注浆桩(5)

2019-02-21 00:31

图2 各试桩S—PeS—Pf曲线

图3 各试桩桩顶荷载P与Pe、Pf关系曲线

值得重视的是各桩达到极限荷载时,桩顶位移值差别很大,未压注浆的C值最大沉降量为48.88mm(相应的桩顶最终加载量为2000kN)。而A、B两桩的相应沉降值分别为75.26mm和76.67mm。(桩顶荷载值分别为3000kN与3200kN)产生的最主要的原因是由于桩底压注浆液时,胶腔发生破裂,浆液中的水渗入黄土中,造成桩端持力土体局部增湿,土层局部软化,强度降低,引起沉降所致。

因此,压浆时不应产生胶腔破裂是很重要的。胶腔材质要求:抗拉伸强度≥14MPa,拉断伸长率>400%。 注浆终止压力:关于封闭式胶腔桩端后注浆工法的理论,我们是采用Vesic提出的球体空腔扩张理论(或称膨胀理论),向桩端柔性胶腔注入水泥浆,浆液与腔内的填充骨料密实结合,并向外扩挤,形成向腔周围土体施加的压力。在这种均布径向膨胀力的作用下,腔外一定厚度的空心球形区域达到塑性平衡状态。随着压力增长,塑性平衡区也不断膨胀,直到腔体压力达到抗剪强度极限压力(见图4)。

图4 灌注桩后压浆压力的控制分析

分析表明,注浆极限压力的大小是由以下因素确定的。

①桩端周围土体的强度指标C(地基土的刚度系数)、φ(内摩擦角); ②桩端周围土体的变形指标Es(压缩模量)、 (容重); ③桩端周围土体所承受的上覆压力q; ④桩端周围土体的平均体积应变△。

上述诸因素中,以及一般假定体变△的平均值为零,对于无粘性土,最主要的影响因素是桩端的埋置深度(即桩长)和桩端持力层的内摩擦角。对于粘性土和粉土,内摩擦角是最主要的因素。

对于中密以上的砂、砾(卵)石土,目前常用的注浆压力为2-3.5MPa,高时可达到4MPa,对于粘性土与粉土,压力一般均小于3MPa,压浆压力过大时,会使桩端土体接近于,甚至超过极限压力,对于将来承受基础荷载是不利的。关于应用球体扩张理论和其解析分析,可得到压力控制的一些结论(见图5)供参考,这些控制标准的应用效果是良好的。

图5 注浆极限压力

3.2桩顶抬升

随着浆液逐步压入胶腔,会使腔体的周围呈幅射状扩压,挤压腔周地层,并通过均压桩端预置于胶囊顶部的钢板,使桩体产生微量抬升,一般控制抬升量在0.5-1.5mm,不应超过3mm。

钢板应有足够刚度,我们据试验规定,其厚度为2.5-3.0mm。 3.3水泥浆体

当水灰比小于0.8特别是达到0.5~0.6时,水泥浆体是塑性体而非牛顿体,在小管径管内流动时比较困难,需要克服较大的阻力,要求加大供浆泵压。虽然压力大了易于流动,但是会使浆液在浆管出口及渗入胶腔中的流动状态和条件出现变化,如紊流等,这将不利于渗入注浆与压密扩腔作业。因此,国内外许多注浆工法都建议,对水灰比小于0.的浆液注浆时,注浆管径不小于30mm。

再者,根据我们采用水灰比为0.55~0.6水泥浆的经验,为了增加浆液的流动性,加入适量的木钙等减水剂是可行的。同时加入少量的浆液悬浮稳定剂。

关于浆液结石率,一般为85-88%,平均为86%,在腔内充填粒料设计合理,浆液中加必要的防止失水收缩的微膨胀剂时,会取得更好的注浆结石效果。

3.4注浆用水泥材料

表2两类混凝土试块无侧限抗压强度统计表

水泥型号 强度(MPa) R3 R7 R28 12 25 32.5 15 32.5 龄期3d 龄期7d 龄期28d PO型 PS型 备注 建议使用PO型普通硅酸盐水泥或高早效强水泥,而不选用PS型矿渣水泥,后者早期强度低,干缩性大,且抗碳化能力差。曾在多个工地进行两类试块的测试,平均结果如表2。 4、承载性能机制分析 图6、图7分虽为各试桩的轴力分布,桩侧摩阻力分布,及其发挥过程。 从试验曲线可看出,加荷初期(前两级荷载),桩侧摩阻力的分布是上大下小,这是由于靠桩顶部分桩身压缩量大,桩土间产生相对位移,从而桩侧摩阻力得以发挥,而下部桩土相对位移小,摩阻力较少发挥。随着荷载的增加,桩身下部的桩土间相对位移量增大,桩侧摩阻力得以较充分发挥,如C桩,当桩顶荷载P为1600kN,地面下7m深处桩侧摩阻力达到138.7kPa;而当桩顶荷载P达到极限荷载1800kN,相应于7m的桩侧摩阻力达到161.3kPa。桩端附近桩侧摩阻力更大。(9m深度也是如此,P=1600kN,f=174.2kPa;P=1800kN,f=183.21kPa)。对桩端后压浆桩的桩端附近,侧摩阻力增大为更明显。见图7之a、b)。这是由于桩底下土层压实过程产生予压实,径向扩张与握裹作用的效果(见图6)。可用极限滑动面理论表述。

图6 各试桩的轴力图


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