复合注浆法在桩基加固中的应用

1复合注浆法的概念和特点随着我国基本建设的不断发展，桩基础在建筑工程中得到了广泛的应用。但由于勘探孔布置的限制或施工方法不当，许多桩基承载力达不到设计要求，需要进行加固。同时，我国大量既有建筑桩基存在质量问题，需要加固。单一的注浆技术由于其固有的缺陷，已经不能满足各种复杂条件下的工程需要。如何有效地提高这类桩的承载力，是摆在我们工程技术人员面前的一道难题。复合注浆法是一种新型注浆技术，它将静压注浆法和高压喷射注浆法按时间顺序结合起来，充分发挥两种注浆技术的优势。在实践中，先用高压旋喷形成桩柱，再用静压注浆增强旋喷效果，扩散加固浆液，防止固结收缩，消除注浆盲区。复合注浆法在桩基加固中的应用，可以充分发挥静压注浆法和高压喷射注浆法的优点，克服它们的缺点，适用地层广，加固效果好，保证了加固的成功率和安全性。
复合注浆法的特点如下:
(1)复合注浆法适用地层范围广。它不仅适用于渗透性较高的砂卵石层的加固，也适用于渗透性较差的粘土、淤泥、细砂层、淤泥等软弱土层，还可用于岩溶地层中地下溶洞的加固。
(2)复合注浆法浆液扩散范围广，不仅对高压喷射的极限范围内的土体进行转化和加固，而且对喷射的极限范围外的土体进行填充、渗透、压实和劈裂，在成桩的同时对地基土体进行加固。
(3)复合注浆法可定向定深，可形成连续的圆柱形旋喷桩，桩顶无收缩，与桩体混凝土结合紧密；能直接承受上部荷载，承载力高。这种方法形成的固结体的强度
可以根据设计要求进行调整，其强度范围为5 ~ 30 MPa。与仅用高压旋喷形成的固结体相比，复合注浆法形成的连续圆柱形旋喷桩提高了其各项性能。
(4)复合注浆法钻孔小，对已有建筑物的地基和地面的破坏和扰动小，浆液凝结时间可调，施工过程中建筑物的附加沉降小。经济、可靠、耐用。
(5)复合灌浆法施工简便，施工机具适用于既有建筑物狭窄低矮的现场施工。施工时基本无噪音，材料对环境无污染，能满足办公和生活要求，保护环境。
2复合注浆法加固缺陷桩基技术
2。1施工工艺
复合注浆法加固缺陷桩基施工工艺流程如图1所示，具体技术措施如下:
(1)注浆钻孔施工:在加固桩身缺陷或桩基底部持力层时，先在桩内钻孔或用地质钻机在桩侧钻孔。当加固桩身缺陷时，在桩上钻孔，直到缺陷位置以下约1米。加固桩底持力层缺陷时，根据桩底设计持力层的要求，在桩的中间或侧面钻孔，直至低于完整持力层3 m左右。一般孔径为110 mm或101 mm，最终孔的直径为101 mm或91 mm，保证孔的垂直度< 1%。
(2)设置孔口灌浆装置:灌浆钻孔施工完成后，在灌浆孔口设置灌浆装置。注浆装置通过预埋固定在桩顶注浆孔口处，孔口装置与钻孔之间的缝隙用水泥浆或水泥水玻璃浆液固定密封。孔口注浆装置既要满足静压注浆的要求，又要满足高压旋喷注浆管能从中钻出的要求。
(3)高压喷射灌浆冲洗扩孔:孔口灌浆装置埋设1 ~ 2天后，用高压喷射灌浆对缺陷部位进行喷射灌浆冲洗，喷射灌浆应按规定的工艺参数(喷射压力、提升速度、转速)进行，灌浆管应分段下入孔底。每节注浆钻杆应连接紧密，并用麻线密封。从下往上喷水。一般采用单管喷射灌浆的喷射灌浆方法，喷射灌浆一般进行1 ~ 3次。旋喷灌浆后，可扩大喷射直径，提高固结体的强度。
(4)注浆采用高压喷射注浆:按要求用水射流清洗扩孔后，采用高压喷射注浆进行喷射注浆。注浆管分段下入孔底后，自下而上进行旋喷注浆，旋喷注浆一般采用单管旋喷注浆法。
(5)静压灌浆:高压喷射灌浆后，用孔口灌浆装置封闭孔口进行静压灌浆。静态灌浆开始时，采用较稀的浆液和较低的灌浆压力，然后逐渐增加浆液浓度和灌浆压力，直至达到设计灌浆量和灌浆压力。一般静压灌浆需要在浆液终凝前进行2 ~ 3次灌浆。静态灌浆可采用单液或双液灌浆。
(6)封孔:静压注浆结束后，若浆液从注浆孔中涌出，应进行封孔，防止浆液流出；如果灌浆后孔内浆液流失，必须补充浆液，直到灌浆孔内浆液充满。
2。2复合灌浆法的浆液材料
(1)主剂:以水泥浆为主剂，现有建筑物基础灌浆时一般采用425 #早强硅酸盐水泥。为了获得固结体的高强度，在对桩基缺陷进行加固灌浆时，采用了高标号525号普通硅酸盐水泥。
(2)外加剂:常用的外加剂有速凝剂、早强剂等。水玻璃常用作速凝剂，水玻璃的用量一般为水泥用量的2% ~ 4%。当采用双液静压灌浆时，水玻璃的用量可为水泥用量的10% ~ 100%。早强剂为氯化钙和三乙醇胺，用量一般为水泥用量的2% ~ 4%。
2。3施工工艺参数
(1)喷射灌浆压力:采用单管高压喷射灌浆法时；浆液或清水喷射压力:20 ~ 30 MPa采用双管高压旋转喷涂法时，气体压力为0。浆液压力为20 ~ 30 MPa。采用三管高压旋喷法时，水压为20～30 MPa，气压为0。浆液压力为2～5 MPa。单管高压喷射灌浆常用于已有建筑物的地基加固灌浆，其压力通常为20 ~ 25 MPa。采用单管高压喷射注浆或三管高压喷射注浆加固桩基缺陷，注浆压力一般为25 ~ 30 MPa。
(2)射流提升速度:10 ~ 20cm·min-1；20cm min-1应用于现有建筑物基础加固的灌浆；桩基缺陷补强灌浆采用10 ~ 15cm·min-1；
(3)射流转速:20 ~ 40r·min-1；
(4)静压灌浆压力:现有建筑物基础灌浆采用0.3 ~ 2.0 MPa桩基缺陷应采用0.3 ~ 5.0 MPa进行加固；灌浆压力应根据各工程不同的土质条件和灌浆部位进行设计。
(5)旋喷注浆采用水灰比为1 ∶ 1 ~ 1.2 ∶ 1的浆液；静力灌浆采用0.5 ∶ 1 ~ 1.2 ∶ 1。
2。4加固效果测试。复合灌浆法加固缺陷桩基后的效果检验应以承载力试验为主。因此，高应变动态测试和静载测试是主要的测试方法，抽芯法和低应变完整性测试是主要的目测测试方法。通过检测加固缺陷桩的主要缺陷是否已全部注入水泥，可以判断加固效果。
(1)高应变动力检测:对于工程桩施工前已进行过单桩静载试验的三级建筑桩基和一、二级建筑桩基，可采用高应变动力检测来检测工程桩的单桩竖向承载力。高应变动力测试还能直接反映桩身质量，判断加固效果。试桩数量不应少于加固桩总数的5%，且不应少于5根。
(2)静载试验方法:对于地质条件复杂、成桩质量可靠性不高、桩数较多的一、二类建筑桩基宜采用静载试验。试桩数量为加固桩总数的2%，且不少于3根。
(3)抽芯法:检查桩数为加固桩总数的5%，且不少于5根。抽芯孔数:D < 1。2m，每桩一孔；1.2 m ≤D ≤1。6 m，每根桩钻两个孔；D > 1。6 m，每根桩钻3个孔。抽芯孔深度:每个孔至少要钻一个孔，达到设计要求的深度。设计无明确要求时，应钻至持力层3倍桩径且不小于3 m.
(4)低应变完整性检测:通过对比缺陷桩加固前后的波形变化，定性分析加固效果。低应变完整性检测应用的关键是缺陷桩在加固前应进行检测，以便对比加固前后的波形。低应变完整性检测的检测数量为加固桩数的100%。
3工程实例:广州某办公楼基础设计采用钻孔灌注桩，桩端持力层设计为微风化石灰岩。桩的直径为(1)抽芯检查和灌浆孔施工:26号桩的两个附加孔作为抽芯检查的灌浆孔，使用101 mm双管钻具进行抽芯检查，以确定桩身和桩底持力层的混凝土质量，并进行抽芯。五个加强孔对称布置，并尽可能均匀分布。
(2)先用高压喷射注浆加固桩底:先用高压喷射注浆加固桩底。方法采用取芯钻探的方法，将钻杆钻到桩底。以0 . 0m为持力层，采用高压水进行旋喷。桩底软弱层以下5 m，然后喷至桩底与桩身重叠0。5 m，并喷洒两次。然后从下往上喷泥浆，再喷一遍。施工参数:射流压力> 30 MPa提升速度:喷水10cm·min-1，喷射混凝土10cm·min-1(复喷15cm·min-1)；转速为20-40转/分钟；喷射混凝土浆液水灰比为1∶1；用水泥浆(525 #水泥)再喷一遍，水泥用量约600kg·m-1。根据洞穴的范围和高度，水泥的用量差别很大。
(3)旋喷结束后，对桩底和桩身进行静压注浆加固:高压旋喷结束后，封闭孔口，利用旋喷钻孔对桩底进行静压注浆。以525 #高标号水泥为主剂的泥浆。施工参数为:注浆压力为1。0 ~ 5.0 MPa，注浆浆液水灰比为0。7 ~ 1.0.静压注浆后可加固原松散破碎的灰色岩层，注浆加固与注浆孔相连的蜂窝。而且，经过多次静压注浆后，可以防止旋喷注浆浆液收缩。施工后，检测单位对该桩的高应变检测表明，桩基承载力大大提高，加固后其承载力远高于设计值，加固效果明显，完全满足设计要求。
4结论
(1)复合注浆法充分发挥了静压注浆法和高压喷射注浆法各自的优点，克服了各自的缺点，是一种新型的桩基加固技术。该方法在处理桩蜂窝、桩底沉渣、桩底持力层中相对软弱夹层、桩底溶洞等桩基质量问题时安全可靠、经济有效。
(2)该技术适用地层范围广，不仅适用于砂卵石层，也适用于粘土、淤泥、粉砂层、淤泥层，同时可用于处理岩溶土洞；适用于各种灌注桩、预应力管桩、预制桩等。在桩基加固中。
(3)复合注浆法合理，可操作性强，施工简单，施工噪音低，对环境无污染。其社会效益和经济效益显著，值得在我国推广应用。