宏基大厦阿A座后压浆方案

宏基大厦阿A座
灌注桩后压浆技术方案
建研地基基础工程有限责任公司
2006年12月22日
目录
1．工程概况
1.1 工程概述
1.2 工程地质条件
2．编制依据
2.1 设计要求和技术文件
2.2 相关的技术标准
3．人工挖孔桩后压浆技术方案设计
3.1 后压浆专利技术介绍
3.2 本工程桩基承载力估算
3.3 后压浆技术参数设计
4．后压浆施工流程与技术要求
4.1 后压浆工艺流程
4.2 灌注桩后压浆技术要求
4.3 后压浆管件设置
4.4 后压浆机械设备
5．施工配合协调
1．工程概况
1.1 工程概述
拟建的宏基大厦A座位于秦皇岛市文化路中段东侧、文化里住宅区西侧。

主体结构地上31层，地下一层，结构形式为框架—核心筒；裙房地上4层，框架结构。

0.00相当于绝对标高3.00m。

因设计院提出的主体结构下单桩承载力特征值大于5000kN，经计算单桩承载力不能满足设计要求，通过对现场地质条件进行分析，经计算可以采用灌注桩后注浆技术来提高承载力。

1.2工程地质条件
各层土的分布情况及力学性质详见本工程的地勘报告。

2．编制依据
2.1 设计要求和技术文件
1．《岩土工程勘察报告》；
2．宏基大厦A座商住楼设计图纸，北京中建建筑设计院；
3．单桩承载力特征值为5000kN。

2.2 相关的技术标准
1．《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2002）；
2．《建筑桩基技术规范》（JGJ94—94）；
4．《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202—2002）；
5．《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204—2002）；
6．《灌注桩后压浆技术规程》(Q/JY 14-1999)。

3．人工挖孔桩后压浆技术方案设计
3.1 后压浆专利技术介绍
3.1.1 后压浆专利技术简介
灌注桩后压浆技术是中国建筑科学研究院地基基础研究所于1993年前后研究开发的专利技术，它包括三项专利：桩底后压浆（专利号ZL94116598.1，ZL94222930.4）和桩侧后压浆（专利号ZL95207690.X），并获颁国家级工法证书（工法编号：YJGF04-98）。

采用后压浆技术，不但能大幅度提高单桩承载力，也能显著减小沉降和不均匀沉降。

据统计，采用后压浆技术后，单桩承载力可提高40～120%（细粒土提高幅度小），在相应减少桩数的条件下，建筑物总沉降量可减少30～50%，并可显著减少差异沉降。

图4.1-1 后压浆发明专利证书
图4.1-2 后压浆国家级工法证书
由于这项技术经济效益较为显著，已在北京和全国多项重大工程得到成功应用，如北京世界金融中心、南洋大厦、盛福大厦、SOHO现代城、中华世纪坛、财富中心、银泰大厦、华贸中心、奥运主体育场（鸟巢）、国贸三期、北京电视台新楼、首都机场扩建工程3号航站楼等。

3.1.2 后压浆技术机理
后压浆的作用机理是在桩体形成后，再由桩端和桩侧的预埋管压入水泥浆，通过浆液的渗扩、挤密和劈裂等方式，固化桩端土层提高桩端承载力，改善桩土界面，使桩周一定范围的土体得到加固，增大桩侧摩阻力，从而大幅度提高单桩承载力和减少沉降。

1、充填胶结效应
在卵石、砾石、砂中进行后压浆，被加固土体孔隙部分地为浆液充填，散粒被胶结，土体强度和刚度大幅度提高。

当被加固体位于桩底时，桩端阻力因扩底效应而提高；当被加固体位于桩侧时，桩侧阻力因桩径扩大效应而增大。

2、加筋效应
对粘性土、粉土进行后压浆，单一土体被加筋成复合土体，复合土体的强度变形性状由于加筋作用而大为改善。

同时，在压浆过程中还伴随土体固结和化学硬化作用。

桩顶受荷后，桩侧、桩端的复合土体能有效地传递和分担荷载，从而提高总桩侧阻力和总桩端阻力。

3、固化效应
桩周与桩端土层与压入的水泥浆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。

同时，采用后压浆技术不但使灌注桩的施工质量得到稳定的提高，而且还有利于发挥桩侧与桩端土的承载潜力，使得单桩承载力得到较大幅度的提高。

另外，由于后压浆过程中对桩周及桩端土体进行了加固并预先消除了一部分土体变形，桩基沉降量不但显著减小而且沉降均匀，并且沉降稳定的较快。

3.1.3 已有后压浆工程应用实例总结
后压浆专利技术自1993年前后由中国建筑科学研究院地基基础研究所（建研地基基础工程有限责任公司）研究开发成功以来，由于其工程应用可靠性较高、技术经济效益较为显著，已在北京和全国多项重大工程得到成功应用。

并于2000年获颁《国家级工法》证书。

据统计，采用后压浆技术后，单桩承载力可提高40～120%（细粒土提高幅度小），在相应减少桩数的条件下，建筑物总沉降量可减少30～50%，并可显著减少差异沉降。

在北京地区，由于地质上多砂层和卵石层，压浆后单桩承载力增幅可保证达到60%以上，高可达到120%以上。

这一专利技术在作用机理上直观可靠，但在具体实施上要求有较严格的管理和很强的技术支持，如压浆阀的制作安装、压浆参数选定、压浆过程控制等。

多年来，我单位利用这项专利技术为社会服务，积累了丰富的工程经验，也为建设方节约了大量的资金。

到目前为止，由我单位承包的采用后压浆技术的工程项目已有一百多项成功的
应用实例，无不成功记录。

建研地基公司在北京地区也已有三十多项工程应用实例，如北京世界金融中心、南洋大厦、盛福大厦、SOHO现代城、中华世纪坛、财富中心、银泰大厦、华贸中心、奥运主体育场（鸟巢）、国贸三期、北京电视台新楼、首都机场扩建工程3号航站楼等。

部分工程压浆与非压浆方案单桩承载力增幅及经济效益如表3.1.1。

表3.1.1 灌注桩后压浆工程单桩承载力增幅及经济效益
序号工程名称层数桩长
(m）桩径
(m）单桩承载力增幅节约造价
(万元）
1 北京名人广场37 25 0.8 90% 100
2 北京盛福大厦25 14 0.8 105% 169
3 北京世界金融中心31 2
4 1.0 113-126% 650
4 北京皂庙综合电信大楼18 16.3 0.8
5 90% 680
5 北京长青长厦25 14.1 0.8 114% 959
6 小营小区5＃、6＃、7＃楼2
7 18.5 0.
8 80% 200
7 小营商场及商住综合楼5-25 11/25 0.8 80% 240
8 小营小区10＃、11＃楼27 18.2 0.8 80% 130
9 北京现代南洋大厦23 15 1.0 127-149% 362
10 北京SOHO现代城16-42 29.5 0.8/1.0 100% 260
11 北京小营洋华堂大厦5-25 11/26 0.8 100% 226
12 北京金晖家园二期24-38 15 0.8 160% 400
13 北京远洋天地9＃楼30 40 0.7 100% 72
14 西直门交通枢纽23 14 0.8 120% 600
15 北京财富中心40 24 0.8 80% 388
16 北京电视台新楼250m 28 0.6/1.0 100% >1100
17 北京皇冠大厦37 15 0.8 110% 170
18 北京将军苑18 13.5 0.8 75% 54
19 江西宜春邮电大楼21 30 0.7/0.8 解决溶洞300
20 中国农业银行山东分行41 14-24 1.0 >46% 300
21 武汉五洲国际商城56 36-58 0.9/1.0 50% 1150
22 汕头林百欣国际会展中心 6 58 0.8 32% 115
23 首都机场3＃航站楼3-5 37-28 0.8/1.0 120% 15000 3.2 本工程桩基承载力估算
（1）普通灌注桩单桩承载力计算
根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2002），单桩竖向极限承载力标准值可采用下式计算：
式中为桩侧第i层土的极限侧摩阻力标准值，由勘察报告提供。

为桩径为极限端阻力标准值。

本工程桩端持力层为中风化，8000kPa；
根据上述公式计算得核心筒下灌注桩（压浆之前）的单桩极限承载力标准值为：
=7970kN，
单桩承载力特征值为：
kN;
框架结构承台下灌注桩（压浆之前）的单桩极限承载力标准值为：
=7728kN,
单桩承载力特征值为：
kN
可见核心筒下及框架结构承台下的灌注桩承载力均不满足设计要求。

（2）后压浆后单桩承载力计算
根据工程经验，桩端为中风化岩层时，桩端注浆会固化桩底沉渣，但不对灌注桩桩端承载力进行提高，仅对桩侧承载力进行提高，根据本工程地层情况，桩侧承载力提高系数约1.8，后注浆后灌注桩单桩极限承载力标准值为：
核心筒下灌注桩：
=11189kN,
单桩承载力特征值为：
kN;
框架承台下灌注桩:
=10759kN,
单桩承载力特征值为：
kN;
核心筒下及框架结构承台下的灌注桩承载力特征值均大于5000 kN，满足设计要求。

3.3后压浆技术参数设计
根据工程地质条件和桩基设计条件以及以往工程经验，本工程人工挖孔桩实施桩端压浆。

压浆水泥为P.O 32.5普通硅酸盐水泥，单桩压浆量为：桩端1000kg，桩侧500kg，水灰比控制在0.5~0.7之间。

压浆时间为成桩5天后，具体施工时间视现场情况进行调整。

4．后压浆施工流程与技术要求
4.1 后压浆工艺流程
后压浆实施工艺流程表述框图如下：
检查压浆导管检查压浆阀
及其质量安装质量
检查压浆
导管状态
4.2 灌注桩后压浆技术要求
随钢筋笼设置两道压浆导管，一道为工作用管，一道备用。

后压浆技术要求如下：
（1）后压浆质量控制采用注浆量和注浆压力双控方法，以水泥注入量控制为主，泵送终止压力控制为辅。

（2）水泥采用P.O 32.5水泥，注浆水灰比为0.5～0.7，压浆量为1500kg。

（3）后压浆起始作业时间一般于基桩成桩5天以后即可进行，最短不能少于2天。

具体时间可视基桩施工态势进行调整。

（4）桩端压浆压力不宜小于4MPa，桩侧压浆压力不宜小于1.5Mpa。

具体施工控制如下：
（1）水泥压入量达到预定值的70％，泵送压力超过6.0MPa可停止压浆；
（2）水泥压入量达到设计值的70％，泵送压力不足表中预定压力的70％时，应调小水灰比，继续压浆至满足预定压力；
（3）若水泥浆从桩侧溢出，应调小水灰比，改间歇压浆至水泥量满足预定值。

4.3 后压浆管件设置
压浆管件包括绑扎在钢筋笼上的压浆导管和安装在压浆导管下端的压浆阀。

压浆管件的正确设置是能否顺利实施压浆的前提条件，必须按以下技术细节严格实施。

（1）压浆阀按中国建筑科学研究院地基研究所专利产品式样制作。

（2）压浆导管采用焊接管，导管公称口径φ15（6 分）。

（3）压浆导管按压浆装置详图所示安装。

设置要点如下：
压浆导管与钢筋笼固定采用16号铅丝十字绑扎固定方法，绑扎应牢固，绑扎点应均匀。

桩端压浆管绑扎于加劲箍内侧，与钢筋笼主筋靠紧绑扎，固定绑扎点为每一道加劲箍处。

压浆导管的上端应高于桩施工作业地坪上500mm；桩端压浆导管下端口（不包括桩端压浆阀）距钢筋笼底端350mm（注：钢筋笼最下一道加劲箍应调至纵筋底端之上400mm处）。

（4）钢筋笼起吊后入孔前旋接桩端压浆阀，。

图4.3-1 钢筋笼起吊后入孔前旋接桩端压浆阀
（5）钢筋笼必须沉放到底，严禁悬吊！桩灌注完毕孔口回填后，应插有明显的标识，加强保护，严禁车辆碾压。

4.4后压浆机械设备
后压浆机械设备包括压浆泵、水泥浆搅拌桶和连接压浆导管与压浆泵之间的高压软管。

（1）压浆泵采用3SNSA型高压注浆泵，功率18kW，。

（2）压浆泵监控压力表为2.5级16MPa抗震压力表。

（3）液浆搅拌机为与注浆泵相匹配的YJ-340型液浆搅拌机，容积为0.32m3，功率4kW。

（4）水泥浆液的输浆管采用高压流体泵送软管，额定压力不小于8MPa。

本工程主要施工设备及用电量见表4.4－1。

表4.4－1 主要施工设备及用电量
序号设备名称型号单位数量状态用电量（kV A）
1 压浆泵3SNS 台 1 良好18/台
2 搅拌桶YJ-340 台 1 良好4/台
3SNS压浆泵属往复式单作用三柱塞泵，该泵的特点是流量可调，每运转周期流量波动值小，装拆方便，体积小，重量轻，移动灵活，主要技术参数见表4.4-2。

表4.4-2 3SNS压浆泵技术参数
项目单位
转速n r/min 91 245
理论排量Qth L/min 76 207
压力水泥浆MPa 12 4
进道口径Dj mm 64
排道口径Dp mm 32
功率N kW 18.5
外形尺寸L×B×h mm 1800×945×705
整机重量kg 930
5. 施工配合协调
本项目为既有建筑改扩建工程，后压浆施工基本在室内进行，场地运输、照明条件较差。

根据后压浆施工要求，现场需总包方作好以下配合工作：
1、负责协调施工现场各方及当地政府部门有关单位的工作关系，为乙方后压浆工作提供方便。

2、施工现场应具备三通一平条件，要求临时道路保证设备运输车和水泥运输车顺畅通行；
3、提供桩基后压浆施工所需水电供应，施工用电25KVA，需提供2级闸箱至施工场地附近，并负责施工场地照明。

施工用水量较大，需在施工场地附件提供一个4吋自来水管出口；
4、现场采取对未实施后压浆桩压浆导管的保护措施。