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中国科学院武汉岩土力学研究所 武汉中科科创工程检测有限公司,灌注桩后压浆技术与检测,一、概述 二、影响后压浆桩基承载力的因素 三、现有检测方法 四、关于检测方法的讨论 一些展望,在灌注桩成桩后，通过压力作用，将水泥浆注入预留在桩身(桩侧、桩端)的注浆装置，对桩侧、桩端地层产生渗入、劈裂作用而使水泥浆注入地层中，从而在桩侧桩土界面处形成一道水泥浆与土的胶结层，提高桩侧摩阻，以及对桩端虚土及桩端附近的桩周土层起到充填、劈裂、压密及固化作用，进而提高灌注桩的单桩承载力以及减少桩基沉降量（曾被当成解决桥头跳车问题神技）。,一、概述,灌注桩后压浆提高承载力的机理 1 充填胶结效应 在卵、砾、砂中实现渗入注浆条件下，被注土体孔隙部分地为浆液充填。散粒被胶结，形成充填胶结效应，土体强度和刚度大幅度提高，当被加固体位于桩底时，总桩端阻力因扩底效应而提高；当被加固土体处于桩侧时，总侧阻力因桩身扩径效应而显著增大。 2 加筋效应 对于粘性土、粉土、粉细砂实现劈裂注浆的条件下，单一介质土体被网状结石分割加筋成复合土体。网状结石便成为加筋复合土体的刚性骨架。复合土体的强度变形性状由于网状结构的制约强化作用而大为改善，显示“加筋效应”。同时，在劈裂注浆过程中还伴生土体固结和化学硬化作用，使被包围在水泥网格内的土变得更加密实和坚固。网状结石与桩体紧密相连，桩顶受荷后，桩侧和桩底的复合土体能有效地传递和分担荷载，从而提高总侧阻力和总端阻力。 3 固化效应 桩底沉淤和桩侧泥皮与注入的浆液发生物理化学反应而固化，使单位端阻力和侧阻力显著提高，显示“固化效应”。此外，由于不等厚度的水泥结石固着于桩表面和桩底，因此尚能起到一定的扩径和扩底效应。 除上述三种加固效应外，桩侧，桩底注浆在一定条件下还出现压密注浆，在劈裂注浆条件下也伴生土体压密，因此，桩侧桩底土体还不同程度存在压密效应。,二、影响后压浆桩基承载力的因素,灌注桩后压浆施工控制参数 灌浆时间 浆液配比 *压浆量 *灌浆压力 后两项需要进行重点控制。,二、影响后压浆桩基承载力的因素,灌注桩后压浆的压浆量与注浆压力 压浆量与注浆压力根据岩土层性状与桩的长度及直径确定。 注浆量与注浆压力正相关，增加注浆量有助于提高桩基承载性能，但注浆压力过大可能会造成地基与桩基上台或者注浆管破裂，因此需要确定注浆的允许压力。 在不同的阶段,注浆所需要的压力也不同,开始阶段由于初始阻力很大,需要的压力就较大;平稳阶段需要的压力就较小;结束阶段,由于浆液已经充满地层,此时所需要的压力也较大,二、影响后压浆桩基承载力的因素,*注浆规模 后压浆桩基承载力的提高有赖于水泥浆对特定部位的的地基的力学性能的加强； 但是在单次注浆中，浆液的渗流流向和路径并不一定能尽如人意； 而规模的增大能增大这个目的成功达成的概率。 这也是为什么有时候单根桩的注浆加强作用不明显，而群桩中有时即使由于注浆管损坏等原因没有注浆但是承载力一样能满足设计要求的原因。,二、影响后压浆桩基承载力的因素,影响后压浆质量的因素 材料因素：注浆水泥质量，配比。 设备因素：压浆泵压力达不到要求、注浆管路堵塞、破裂。 人工操作因素：设备操作不合理，不按规程及设计要求进行操作，甚至直接的偷工减料。,二、影响后压浆桩基承载力的因素,后压浆质量问题案例,二、影响后压浆桩基承载力的因素,桩,施工中注浆管堵塞，注浆量未能达到要求 静载试验结果：实际承载力只有设计要求的一半,后注浆钻孔灌注桩 直径=800mm 桩长=35m 设计荷载=5100kN,后压浆灌注桩的检测方法 通用桩基检测方法： 低应变法、超声波法、高应变法、静载试验、钻芯法。 针对注浆体的检测方法： 超声波CT、电磁波CT、地震波CT、电法成像、钻芯法。,三、现有检测方法,后压浆灌注桩的检测方法 低应变法：只能对桩身混凝土的缺陷进行判断，难以评判注浆体的质量。 超声波透射法：在采用预埋声测管的方式时，只能对声测管之间的桩身混凝土质量进行评判，无法评判桩周及桩底以下部位的注浆质量。 高应变、静载检测：可以对桩基的整体承载力进行评判，但难以大面积检测。 钻芯法：可以检测桩底正下方范围注浆体状况，但对桩周及扩大体无法评价。,三、现有检测方法,后压浆灌注桩的检测方法 超声波CT 超声波CT层析成像技术是采用超声波在介质中传播速度作为参量, 采用井间跨孔观测, 通过计算分析超声波速度的空间分布结构来描述介质的空间分布特征，从而对注浆效果进行评价。 需要准备专门的声测孔，或者采用桩间跨孔的方法进行测试。 在桩间距较大时，需要解决信号衰减问题，算法上需要解决区分不同桩之间注浆体的问题。,三、现有检测方法,后压浆灌注桩的检测方法 电磁波CT 电磁波CT层析成像技术与超声波法类似，是采用电磁波在介质中传播速度作为参量进行观测, 但是由于电磁波在钢管中无法测试，且在地下水丰富的区域衰减较快，因此其应用受到限制。,三、现有检测方法,后压浆灌注桩的检测方法 地震波CT 根据走时长短或衰减大小构成的地震CT图像可靠反映各类岩土体的分布界线及岩体的破碎程度和分布。 该方法具有较好的适应性，能够对注浆前后的测试剖面进行比对，进而评价注浆效果。,三、现有检测方法,松散土层（Loose soil）,完整基岩（Complete bedrock）,震源控制器,电火花震源,地震仪,检波器链,跨孔地震CT工作示意图,接收孔,激发孔,Schematic diagram of cross hole seismic CT,The source controller,seismograph,Hydrophone,Stimulate hole,receiving hole,sparker,后压浆灌注桩的检测方法 电法成像 高密度电法使用直流电源，一次布置多个电极（几十个或几百个），使用不同的电极装置进行测量，可以得到地下空间介质测量断面多个测点的视电阻率，反演之后得到该剖面的电阻率剖面图。 该方法具有较好的适应性，能够对注浆前后的测试剖面进行比对，进而评价注浆效果。,三、现有检测方法,后压浆灌注桩的检测方法 钻芯法 钻芯法的出发点为专门针对注浆体所在的地层，前提假设是注浆的目的虽为改善基桩承载力，但手段为改善地层。 以点代面，选择点位方法挺重要。 show the report！,三、现有检测方法,后压浆质量的检测方法的分类 1、性能检测： 对单桩的承载力特性进行检测，可采用静载法、高应变法。 2、注浆体检测： 对注浆体进行检测，可采用地震波CT法和电法成像。 3、注浆过程监测： 采用专用的压力与流量检测仪器对每根桩的注浆过程中的压力与流量进行实时监测上传，利用分析软件将监测数据与设计和规程要求进行对比，判断是否有异常情况。,四、检测方法探讨,基桩性能检测直截了当，直接针对终极目标，但其代表性欠佳； 对于注浆体的检测、地震波CT和电法CT都能在一定 程度上达到效果。 地震波CT需解决信号衰减与算法的问题。 超密度电法测试时对于场地有一定程度的要求，在施工环境下进行测试需要解决抗干扰等问题。 钻芯法是否在所有地层和地质条件、注浆施工条件中均适用？,四、检测方法探讨,可以新增的做法：注浆过程关键参数监测 对于注浆过程的检测目前还未纳入第三方检测的范围，但绝大多数注浆质量问题都是可以通过对注浆过程的监测发现的。 在后压浆桩的静载试验、钻芯检测中发现的有质量问题的桩，进行问题分析时基本上都能从注浆记录（真实的记录）中发现问题，如注浆压力不够、注浆量不足甚至是完全注不进去。,四、检测方法探讨,工程质量问题案例： 武汉某工地，6根试桩，钻孔灌注桩后压浆，桩径800，桩长约40m，设计极限承载力15000kN。50%的试桩出现承载力不足。,四、检测方法探讨,注浆量不足,部分注浆管堵塞,注浆管堵塞，未注浆,现有技术可以做到对注浆施工过程中的流量和压力参数包括位置信息进行实时监控、实时分析和数据上传。,四、检测方法探讨,注浆流量压力自动监测仪,对注浆过程进行检测可以做到大面积实时监测，通过数据上传及软件自动分析，可以做到在最早的时间内发现质量问题，及时地提出处理意见或增加其他方式检测，以信息化的方式对后压浆施工质量进行保障。,四、检测方法探讨,监测数据管理平台,检测单位 数据分析评价,是否异常,是,采取处理措施或增加其他方式检测,新技术的研发： 天马行空的想象力 洞若观火的观察力 稳如大树的执行力,一些展望,武汉市某项目 第一批试桩，在施工支护桩过程中施工并试验，三根勉强有一根能达到设计值； 第二批试桩，采用了高压空气清孔等一系列的措施，三根均稳定的达到设计值； 究其原因：show the data and the drawings,一些展望,利用声测管对断桩进行爆破开口注浆处理,一些展望,港口码头用的大管桩！他们的检测和试验让人想象一下都瞠目结舌。 show the picture！ 常规的和规范内使用的检测手段几乎可以全部失效。 静载似乎可以发明个静载船尝试一下，但是倾斜桩又不行。 自平衡的费用都嫌高！ 只要是桩，就必须要异物入侵地层，这异物是人工制的， 有材料能下去，我们的检测预埋件就可以进去，声测法就是这么产生的。 那我们是否可以预埋各种不同的东西进去。比如遥控振动源，比如沿桩身的测试元件或者材料（光纤）,一些展望,新技术的应用是要将技术尽量客观化，减少主观条件。 亦即是懒人化； 同时也要避免滥用，这会导致技术的奔溃比如高应变 新技术如自平衡，推广过程对技术的保护一定要到位，否则容易失控。 谢谢大家！,一些展望,
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