CN108678041A - 一种既有桥梁桩基承载力注浆提升方法 - Google Patents
一种既有桥梁桩基承载力注浆提升方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提出了一种注浆提升既有桥梁桩基承载力，包括以下步骤：步骤S1：对既有桥梁桩基周围的土体地质进行参数分析；确定桩基需要加固的区段；对所确定的加固区段所包含的地层依次进行静力触探实验；步骤S2：注浆参数的确定；步骤S3：钻机就位及钻孔；步骤S4：防返浆设计；步骤S5：按照设计的注浆参数进行注浆加固，达到设计的要求后，停止注浆；步骤S6：对加固地层再次进行静力触探，检验桩基承载力提升效果。按照步骤S1；步骤S2；步骤S3；步骤S4；步骤S5；步骤S6依次进行，能够有效的降低施工成本，且能得知桩基承载力的提升幅度，节约成本，有效提升了工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及注浆技术领域，具体的说，是既有桥梁桩基注浆加固施工。
背景技术
随着我国经济社会的快速发展，早期建设的高速公路，呈现出交通量饱和的状况,高速公路改扩建已成为我国交通基础设施建设中的一项重要而紧迫的任务，现有桩基承载力已不能满足改扩建之后的最低要求。进行桩基注浆加固处理，提升桩基的承载力，可减少大量的基建投资，节约工期，带来巨大的经济效益和社会效益。
传统桥梁桩基注浆加固技术，多利用预埋管进行桩基注浆加固，实际施工时多以工程经验为主，缺乏相关理论指导及施工规范，传统桥梁注浆加固技术是对桩全长进行加固，全凭经验施工，浪费材料，费时费力，也无法得到桩基承载力的提升幅度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种既有桥梁桩基承载力注浆提升方法，在桩基没有预埋管的情况下也可以进行桩基注浆加固，且能实现在确定的区域进行注浆加固，能够有效的降低施工成本，且能准确获得桩基承载力的提升幅度，节约成本，有效提升工作效率。
本发明通过下述技术方案实现：
一种注浆提升既有桥梁桩基承载力，包括以下步骤：
步骤S1：对既有桥梁桩基周围的土体地质进行参数分析；确定桩基需要加固的区段；对所确定的加固区段所包含的地层依次进行静力触探实验；
步骤S2：注浆参数的确定；
步骤S3：钻机就位及钻孔；
步骤S4：防返浆设计；
步骤S5：按照设计的注浆参数进行注浆加固，达到设计的要求后，停止注浆；
步骤S6：对加固地层再次进行静力触探，检验桩基承载力提升效果；
按照步骤S1；步骤S2；步骤S3；步骤S4；步骤S5；步骤S6依次进行，能够有效的降低施工成本，且能得知桩基承载力的提升幅度，节约成本，有效提升了工作效率。
对上述方案进行进一步优选，所述步骤S1具体包括以下步骤：
步骤S11：确定桩基注浆加固深度；根据桩周土层分布和桩周侧摩阻力分布曲线，确定桩基需要加固的区段；根据桩周侧摩阻力曲线，桩基侧摩阻力主要由桩周中下部土层提供，在中下部的区段内选取对侧摩阻力影响较大的土层；
步骤S12：对所确定的加固深度所包含的地层依次进行静力触探实验；注浆加固前后进行静力触探实验，依此可以获得桩基注浆加固承载力提升幅度。
对上述方案进行下一步优选，所述步骤S2具体包括以下步骤：
步骤S21:注浆材料的选取；
步骤S22:水灰比的确定；
步骤S23:注浆压力的控制；可根据注浆加固深度和桩周土体类型来调整注浆压力的大小；
步骤S24:注浆扩散半径的确定；
步骤S25:注浆量的确定；
对上述方案进行下一步优选，所述在步骤S21中，根据实际情况选择水泥单液浆、水泥-水玻璃双液浆作为注浆材料。若仅采用水泥单液浆，注浆加固范围无法得到有效控制。水泥-水玻璃双液浆具有凝结时间可控的性质，因此可以先用水泥-水玻璃双液浆进行注浆，使桩周围形成帷幕，再使用水泥单液浆进行注浆加固，这可以有效控制注浆加固范围。
对上述方案进行下一步优选，所述在步骤S22中，尽量选用低水灰比，适当条件下可加入减水剂。依据桩周土体地质特点设计水灰比，砂层为0.4:1-0.6:1，软土地层为0.6:1-1:1。浆液可注性差，水灰比过大，浆液太稀，加固效果没法保证。
对上述方案进行下一步优选，所述在步骤S23中，注浆压力控制在2-6MPa，浅部及软土地层注浆注浆压力2-4MPa，深部及砂层注浆时注浆压力为3-6MPa。注浆压力低于2MPa会导致注浆范围小，注浆量填充不均，当注浆压力大于6MPa容易导致溢浆，爆管和土层内部结构的破坏。
对上述方案进行下一步优选，所述在步骤S24中，注浆扩散半径主要由桩径以及桩周土体确定，当桩径为1.0-1.4m时，加固半径为2.5m；桩径为0.8-1m时，加固半径为2m。
对上述方案进行下一步优选，所述在步骤S25中，注浆量计算公式为Q＝AπR2Hnβ，式中Q为注浆量；A为浆液损耗系数；R为浆液有效扩散半径；H为灌浆段深；n为孔隙率；β为浆液填充系数。
对上述方案进行下一步优选，所述在步骤S3中，钻孔数目根据桩径确定，桩径大于1.5米，布置三个钻孔；桩径小于1.5米，在桩两侧对称布置两个钻孔。钻孔到桩圆心的距离由注浆扩散半径确定。
对上述方案进行下一步优选，所述在步骤S4中，通过小导管向膜袋注浆，固定孔口管，防止返浆；膜袋绑在注浆管上部2-4米处；小导管向膜袋注浆，膜袋膨胀，使注浆管与周围土层接触紧密，有效防止返浆。
对上述方案进行下一步优选，所述在步骤S5中，按实际情况确定合适的注浆方法，用自制注浆管按照确定的参数进行注浆。提及的注浆管仅向桩基一侧出浆，节省浆液，同时省时省力。先用水泥-水玻璃双液浆进行注浆，使桩周围形成帷幕，再使用水泥单液浆进行注浆加固。
对上述方案进行下一步优选，所述在步骤S5中，注浆加固停止的标准：达到终压后，当注浆压力维持一段时间不变时，停止注浆，使用水泥-水玻璃双液浆封口。达不到终压时，注浆量达到设计注浆量时，停止注浆，使用水泥-水玻璃双液浆进行封口。
对上述方案进行下一步优选，所述在步骤S6中,对加固后的地层再次进行静力触探，确定桩基承载力提升效果。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
(1)传统桩基注浆加固技术利用预埋管进行桩基注浆加固，对没有预埋管的桩基无法进行加固。本发明通过在桩周钻孔，放置注浆管的方式进行注浆加固，实现了在没有预埋管的情况下也可以进行桩基注浆加固的突破。
(2)本发明在施工前期由施工人员根据现场地质情况进行注浆加固深度的设计，避免按经验进行施工，既节约水泥等材料的过度消耗,也极大的提升了桩基的承载力。
(3)本发明在施工前期由试验人员根据现场地质实际情况进行注浆液配合比确定,避免理论或经验配合比在施工中带来的偏差,既节约水泥等材料的过度消耗,也极大的保证了注浆液的有效扩散半径。
(4)本发明通过在步骤1中确定桩基需要加固的区段，避免了在桩基的全段上进行注浆加固，施工速度快，大大缩短了施工时间，加快了施工进度，节约施工成本。
(5)本发明通过注浆，挤密桩周土体，极大地提升桩基承载力；通过静力触探，能获得桩基承载力提升幅度。
附图说明
图1是两钻孔平面布置图；
图2是三钻孔平面布置图；
图3是注浆管示意图；
图4是膜袋示意图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；
正如背景技术所介绍的，现有技术中针对传统桥梁桩基注浆加固技术，实际施工多以工程经验为主，缺乏相关理论指导及施工规范，传统桥梁注浆加固技术是对桩全长进行加固，全凭经验施工，浪费材料，费时费力，也无法得到桩基承载力的提升幅度，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种既有桥梁桩基承载力注浆提升方法。
本申请的一种典型的实施方式中，一种注浆提升既有桥梁桩基承载力，包括以下步骤：
步骤S1：对既有桥梁桩基周围的土体地质进行参数分析；确定桩基需要加固的区段；对所确定的加固区段所包含的地层依次进行静力触探实验；
步骤S2：注浆参数的确定；
步骤S3：钻机就位及钻孔；
步骤S4：防返浆设计；
步骤S5：按照设计的注浆参数进行注浆加固，达到设计的要求后，停止注浆；
步骤S6：对加固地层再次进行静力触探，检验桩基承载力提升效果；
按照步骤S1；步骤S2；步骤S3；步骤S4；步骤S5；步骤S6依次进行，能够有效的降低施工成本，且能得知桩基承载力的提升幅度，节约成本，有效提升了工作效率。
对上述方案进行进一步优选，所述步骤S1具体包括以下步骤：
步骤S11：确定桩基注浆加固深度；根据桩周土层分布和桩周侧摩阻力分布曲线，确定桩基需要加固的区段；根据桩周侧摩阻力曲线，桩基侧摩阻力主要由桩周中下部土层提供，在中下部的区段内选取对侧摩阻力影响较大的土层；
步骤S12：对所确定的加固深度所包含的地层依次进行静力触探实验；注浆加固前后进行静力触探实验，依此可以获得桩基注浆加固承载力提升幅度。
对上述方案进行下一步优选，所述步骤S2具体包括以下步骤：
步骤S21:注浆材料的选取；
步骤S22:水灰比的确定；
步骤S23:注浆压力的控制；可根据注浆加固深度和桩周土体类型来调整注浆压力的大小；
步骤S24:注浆扩散半径的确定；
步骤S25:注浆量的确定；
对上述方案进行下一步优选，所述在步骤S21中，根据实际情况选择水泥单液浆、水泥-水玻璃双液浆作为注浆材料。若仅采用水泥单液浆，注浆加固范围无法得到有效控制。水泥-水玻璃双液浆具有凝结时间可控的性质，因此可以先用水泥-水玻璃双液浆进行注浆，使桩周围形成帷幕，再使用水泥单液浆进行注浆加固，这可以有效控制注浆加固范围。
对上述方案进行下一步优选，所述在步骤S22中，尽量选用低水灰比，适当条件下可加入减水剂。依据桩周土体地质特点设计水灰比，砂层为0.4:1-0.6:1，软土地层为0.6:1-1:1。浆液可注性差，水灰比过大，浆液太稀，加固效果没法保证。
对上述方案进行下一步优选，所述在步骤S23中，注浆压力控制在2-6MPa，浅部及软土地层注浆注浆压力2-4MPa，深部及砂层注浆时注浆压力为3-6MPa。注浆压力低于2MPa会导致注浆范围小，注浆量填充不均，当注浆压力大于6MPa容易导致溢浆，爆管和土层内部结构的破坏。
对上述方案进行下一步优选，所述在步骤S24中，注浆扩散半径主要由桩径以及桩周土体确定，当桩径为1.0-1.4m时，加固半径为2.5m；桩径为0.8-1m时，加固半径为2m。
对上述方案进行下一步优选，所述在步骤S25中，注浆量计算公式为Q＝AπR2Hnβ，式中Q为注浆量；A为浆液损耗系数；R为浆液有效扩散半径；H为灌浆段深；n为孔隙率；β为浆液填充系数。
对上述方案进行下一步优选，所述在步骤S3中，钻孔数目根据桩径确定，桩径大于1.5米，布置三个钻孔；桩径小于1.5米，在桩两侧对称布置两个钻孔。钻孔到桩圆心的距离由注浆扩散半径确定。
对上述方案进行下一步优选，所述在步骤S4中，通过小导管向膜袋注浆，固定孔口管，防止返浆；膜袋绑在注浆管上部2-4米处；小导管向膜袋注浆，膜袋膨胀，使注浆管与周围土层接触紧密，有效防止返浆。
对上述方案进行下一步优选，所述在步骤S5中，按实际情况确定合适的注浆方法，用自制注浆管按照确定的参数进行注浆。提及的注浆管仅向桩基一侧出浆，节省浆液，同时省时省力。先用水泥-水玻璃双液浆进行注浆，使桩周围形成帷幕，再使用水泥单液浆进行注浆加固。
对上述方案进行下一步优选，所述在步骤S5中，注浆加固停止的标准：达到终压后，当注浆压力维持一段时间不变时，停止注浆，使用水泥-水玻璃双液浆封口。达不到终压时，注浆量达到设计注浆量时，停止注浆，使用水泥-水玻璃双液浆进行封口。
对上述方案进行下一步优选，所述在步骤S6中,对加固后的地层再次进行静力触探，确定桩基承载力提升效果。
具体实施案例：
步骤S1：桥梁桩基长50m，根据地质勘查报告，桩周土体主要以粉土、粉质黏土以及粉砂为主，确定注浆加固深度为25-45m；对25-45m范围的主要土层进行静力触探。
步骤S2：注浆压力为2-4Mpa，注浆扩散半径2.5m，注浆材料选取P.O.42.5水泥单液浆以及体积比为1:1的水泥-水玻璃双液浆，水灰比为0.4:1-1:1。可根据实际情况调整水灰比和注浆压力。适当情况下可以加入减水剂。
步骤S3:桩径1m，于是在拟加固桩基周围距桩基中心1.0m处对称布设两个注浆孔。钻孔深度45m；
步骤S4:膜袋绑在注浆管上部2-4米处，通过小导管向模袋注浆，固定孔口管，防止返浆。
步骤S5:采用采用一次性成孔方式的方式进行注浆加固，按照确定的注浆参数进行注浆。P.O.42.5水泥单液浆与体积比为1:1的水泥-水玻璃双液浆交替使用，其中水泥-水玻璃双液浆用于控制注浆扩散半径。被注介质为粉土及黏土地层时，注浆压力为2-4MPa，使用水泥-水玻璃双液浆。达到终压后，当注浆压力维持30s不变时，停止注浆，使用水泥-水玻璃双液浆封口。当注浆压力达不到设计终压时，采用量压双控标准，每个注浆孔设计注浆量为Q＝AπR2Hnβ，式中Q为注浆量，m3；A为浆液损耗系数，取1.15；R为浆液有效扩散半径，取0.8m；H为灌浆段深，取8-18m；n为孔隙率，取0.33；β为浆液填充系数，取0.3。
步骤S6：对加固地层再次进行静力触探，检验桩基承载力提升效果；
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种注浆提升既有桥梁桩基承载力，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：对既有桥梁桩基周围的土体地质进行参数分析；确定桩基需要加固的区段；对所确定的加固区段所包含的地层依次进行静力触探实验；
步骤S2：注浆参数的确定；
步骤S3：钻机就位及钻孔；
步骤S4：防返浆设计；
步骤S5：按照设计的注浆参数进行注浆加固，达到设计的要求后，停止注浆；
步骤S6：对加固地层再次进行静力触探，检验桩基承载力提升效果。
2.如权利要求1所述的注浆提升既有桥梁桩基承载力，其特征在于，所述步骤S1具体包括以下步骤：
步骤S11：确定桩基注浆加固深度；根据桩周土层分布和桩周侧摩阻力分布曲线，确定桩基需要加固的区段；根据桩周侧摩阻力曲线，桩基侧摩阻力主要由桩周中下部土层提供，在中下部的区段内选取对侧摩阻力影响较大的土层；
步骤S12：对所确定的加固深度所包含的地层依次进行静力触探实验。
3.如权利要求1所述的注浆提升既有桥梁桩基承载力，其特征在于，所述步骤S2具体包括以下步骤：
步骤S21:注浆材料的选取；
步骤S22:水灰比的确定；
步骤S23:注浆压力的控制；可根据注浆加固深度和桩周土体类型来调整注浆压力的大小；
步骤S24:注浆扩散半径的确定；
步骤S25:注浆量的确定。
4.如权利要求3所述的注浆提升既有桥梁桩基承载力，其特征在于，所述在步骤S21中，根据实际情况选择水泥单液浆、水泥-水玻璃双液浆作为注浆材料；先用水泥-水玻璃双液浆进行注浆，使桩周围形成帷幕，再使用水泥单液浆进行注浆加固。
5.如权利要求3所述的注浆提升既有桥梁桩基承载力，其特征在于，所述在步骤S22中，尽量选用低水灰比，适当条件下可加入减水剂。
6.如权利要求3所述的注浆提升既有桥梁桩基承载力，其特征在于，所述在步骤S23中，注浆压力控制在2-6MPa，浅部及软土地层注浆注浆压力2-4MPa，深部及砂层注浆时注浆压力为3-6MPa。
7.如权利要求3所述的注浆提升既有桥梁桩基承载力，其特征在于，所述在步骤S24中，注浆扩散半径主要由桩径以及桩周土体确定。
8.如权利要求1所述的注浆提升既有桥梁桩基承载力，其特征在于，所述在步骤S3中，钻孔数目根据桩径确定，桩径越大钻孔越多。
9.如权利要求1所述的注浆提升既有桥梁桩基承载力，其特征在于，所述在步骤S4中，通过小导管向膜袋注浆，固定孔口管，防止返浆；膜袋绑在注浆管上部2-4米处；小导管向膜袋注浆，膜袋膨胀，使注浆管与周围土层接触紧密，有效防止返浆。
10.如权利要求1所述的注浆提升既有桥梁桩基承载力，其特征在于，所述在步骤S5中，按实际情况确定合适的注浆方法，用注浆管按照确定的参数进行注浆；达到终压后，当注浆压力维持一定的时间不变时，停止注浆，使用水泥-水玻璃双液浆封口；达不到终压时，注浆量达到设计注浆量时，停止注浆，使用水泥-水玻璃双液浆进行封口。
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