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标题 关于桩基后压浆对深基坑降水渗流场的影响分析
范文 赵洪博

[摘要]目前桩基工程中，后压浆施工技术的应用比较常见，施工后会对基坑内的土层造成影响，含水层渗透系数明显降低，改变了基坑降水渗流场。本文结合实际工程案例，首先介绍了桩基后压浆施工技术的应用，然后分析了对深基坑降水渗流场的影响，以供参考。
[关键词]桩基后压浆；施工工艺；深基坑降水；渗流场
文章编号：2095 - 4085（ 2018） 01 - 0083 - 02
随着建筑工程的快速发展，地下空间得以开发，基坑的开挖深度更深、面积更大，因承压水造成的安全事故风险也在提高[1]。随着渗透系数的变化，地下水会向降水井的方向流动，此时渗流场比较复杂。本文结合襄阳市樊城柿铺片区棚户区改造（城中村）项目，研究了桩基后压浆施工对基坑降水渗流场的影响。
1 工程概况
襄阳市樊城柿铺片区棚户区改造（城中村）项目，东侧是乔营工业园，西侧是航空航天工业园规划路，南侧是襄阳市樊城区松鹤西路，北侧是春园西路。主要包括23栋27～ 32F住宅楼（1#～23#）、1栋15F公寓式酒店（24#）、3栋3F商业（25#一27#）、幼儿园（28#）、纯地下室。本工程基础采用桩基础工艺，项目占地面积约13.9万m2，建筑面积约45.3万m2。现场地质勘查结果如下：第一，地形地貌。属于汉江一级阶地，场地地形平缓、开阔，场区内主要出露地层岩性：最上层是为耕植土层，中间层是粉土层和细砂层，最下层是圆砾层和卵石层。第二，气候条件。属于亚热带季风气候，年平均气温约15℃，平均降水量约90cm。第三，岩土特征。施工区域内基本由第四系冲洪积层组成，依据现场勘查结果，结合土工试验情况，地面以下的土层分为5个层次，详见下文：①-1层杂填土、①-2层耕植土；②层粉土；③层细砂；④层圆砾；⑤-1层卵石、⑤一2层卵石；⑤-3层卵石。第四，水文特征。勘察期间未发现上层滞水，钻孔中测得孔隙潜水水位埋深在自然地面以下2.5～7. Om（相当于高程62. 32～62.47m）；场地卵石层渗透系数为18. 74m/d，影响半径为229. 6m。第五，抗震设防烈度。整个建筑按照6度设防进行设计、施工，属于第一抗震设计分组。在拟建的建筑物中，幼儿园的功能作用特殊，因此抗震设防类别为乙类，其余建筑物则为丙类。
2 桩基后压浆施工技术的应用
2.1 施工范围
钻孔灌注桩施工区域面积约8.3万m2，包括地下车库抗拔桩、塔楼端承摩擦桩。桩基础采用钻孔灌注桩，桩体直径为80cm，其中地下车库有1218根抗拔桩，同时设置了26根配桩，每个桩基的竖向抗拔力、抗拔极限力，分别设计为550kN，llOOkN。塔楼设计2048根摩擦桩，每个桩基的竖向承载力、极限承载力，分别设计为4600kN，9200kN。
2.2 工艺流程
钻孔灌注桩施工工艺流程如下[2]：第一步，施工准备工作；第二步，测量放样，机械就位；第三步，泥浆制备；第四步，钻进成孔，泥浆循环；第五步，首次清理孔底；第六步，钢筋笼的制作和下放；第七步，导管下放，再次清孔；第八步，浇筑混凝土；第九步，后压浆施工；第十步，桩孔回填。
2.3 技术要点
第一，混凝土浇筑施工完成后，在12h以后使用清水冲开喷口，并在24h以内完成作业。在成桩后2～30d，开始进行压浆作业；以同一承台下的桩为一组，按照先外后内的顺序进行注浆。第二，注浆之前，首先试注浆观察注浆情况，并调整各项注浆参数，以满足施工设计要求。其中，注浆液的制备，使用42.5普通硅酸盐水泥；水灰比控制在0.4～0.6之间；桩端的注浆压力、终止压力，分别控制在3MPa，SMPa以上。第三，后压浆管的布置，钢筋笼内沿桩身圆周对称设置2根低压液体输送用丝接钢管，采用套管丝扣连接；压浆管的顶端、底端，分别进行套丝处理，有利于和压浆管路、管阀等相互连接。导管下端、钢筋笼底部之间的距离，一般控制在40cm左右，并且尽量靠近箍筋位置。使用注浆阀的时候，选用具有逆止功能的注浆阀，保证静水压力在lMPa以上。第四，安装压浆竖管时，首先以每节压浆管为单位，开展注水检验，保证管道密封性。实验过程中，如果管内的水位明显下降，就说明管道的密封性差，应该进行更换，不能用在施工中。钢筋笼制作完成后，由监理人员进行质量验收，确保满足设计要求；并对不同的钢筋笼进行挂牌标识，标注节号、桩号、检验状态等要素。第五，针对水泥浆的处理，第一步是充分搅拌，第二步是过滤处理。以上两个步骤完成，才能进入压浆泵内，此时要做好准确记录，主要包括压浆量、初始压力、终止压力等参数，作为重要的施工资料。第六，压浆顺序：首先采用低压压入水灰比为0. 55的水泥浆，然后逐步加压，采用水灰比为0.4～0.5的水泥浆，压浆流量在75 L/min以内。第七，终止注浆的判断条件如下[3]：一是注浆总量、注浆压力满足设计要求；二是注浆总量达到设计值75%，且此时的注浆压力大于设计值。
3 樁基后压浆对深基坑降水渗流场的影响
3.1 研究模型和参数
在地下水勘察期间，首先在基坑内进行抽水试验，选择3口完整井，用来确定后压浆施工前、后，基坑含水层渗透系数的变化情况，见表1。
3.2 渗流场模拟试验
第一，单井抽水。首先设置滤管，埋设在地下20 ～35m处，将抽水量控制在每日600m3，降深目标值设置为1. 9m。此时可见抽水井南侧后压浆区域的降深等值线相比于北侧更密集，原因在于南侧地层渗透系数减小，水力坡度陡。第二，群井降水。首先围绕基坑周围，均匀设置20口井；然后设置滤管，埋设在地下20～ 35m处，其中1～4号井的干扰涌水量控制在每日420m3.5～20号井控制在每日310 m3，降深18m。然后利用观察井，观察水位变化情况，结果显示分别降深18. 5m，19. 4m，18. 2m，实现了降水目标。第三，分块降水。首先将基坑分为三个区域，采用分块降水法。西部区块设置14口井，其中四角处井的干扰涌水量控制为每日600m3，其余为每日290n3，降深不变。结果显示，注浆后的区域土层渗透系数降低，其水力坡度更陡，等势线更密集。
3.3 渗流场比较模拟
3.3.1 按注浆后的渗透系数计算
基坑内按照注浆后的渗透系数进行模拟计算，首先设置20口井，其中四角处井的干扰涌水量为每日280m3，其余井为每日240m3，基坑内总涌水量为每日4960m3，降深18m。分析降深剖面等值线图，相比于群井降水的计算结果，如果全部按照注浆后的渗透系数计算，会降低地下水的补给强度。总结：降深条件不变时，会低估基坑总涌水量。
3.3.2 按天然土体渗透系数计算
按照天然土体渗透系数模拟计算，首先在基坑内设置17口井，其中四角处井的干扰涌水量控制在每日530 m3，其余井为每日350m3，此时基坑内总涌水量为每日6670 m3，降深18m。分析降深剖面等值线图可知：第一，和群井降水相比，按照天然土体渗透系数计算，基坑内的涌水总量基本不变，原因如下：降深需求一致时，基坑外部的地质条件和实际地质条件类似，继而补给强度一致[4]。第二，后压浆施工后，按照天然土体渗透系数计算，水力坡度较缓，扩大了单井影响范围，尤其是四角处井的涌水量增加明显。
4 结语
综上所述，桩基后压浆施工是基础施工中的常用工艺，优势在于扩大桩端的受力面积，以此提高单桩承载力。文中结合实际工程项目，介绍了后压浆施工流程和技术要点，并通过模拟实验，探讨了后压浆工艺对降水渗流场的影响，得出结论如下：第一，后压浆施工后，基坑土层的渗透系数减小，此时应该增加井口数量。第二，按照注浆后的渗透系数进行计算，基坑补给强度降低，会低估总涌水量。第三，降深条件相同时，桩基后压浆施工后，基坑内、外的渗透系数基本一致，补给量变化不明显。
参考文献：
[1]高凌云，基于水利工程施工中桩基后压浆技术探讨[J].建筑工程技术与设计，2016，（ 24）：1161.
[2]明瑋.桩基后压浆工艺失败原因及处理措施[J].城市建筑，2016，（ 36）：167.
[3]李育萨.桩基后压浆技术要点与质量检验评定方法[J].黑龙江科技信息，2014，（ 24）：243 - 243.
[4]晁越，王奔，李保成，等，桩基后压浆技术对桩基承载力的影响分析[J].城市建设理论研究，2015，（02）：3694 - 3695.
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更新时间：2024/12/23 6:55:51