鉆孔灌注樁樁端后注漿對提高樁身承載力的研究

于德國 金 剛

(1.盤錦職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑與海洋工程系，遼寧盤錦 124010; 2.大連理工現(xiàn)代工程檢測有限公司，遼寧大連 116023)

0 引言

樁端后注漿是指鉆孔灌注樁成樁后，通過預(yù)埋的注漿管用注漿泵將水泥漿壓入樁底，并在樁底形成擴(kuò)大頭，使?jié){液對樁底土層及樁底附近的樁周土層起到滲透、填充、壓密和固結(jié)的作用，從而來提高樁承載力、減小沉降量的一種措施。特別適合用于鉆孔灌注樁，尤其是對于正循環(huán)成孔的灌注樁。由于施工工藝造成的樁底沉渣厚度較大，清孔難度較大的灌注樁，通過樁底的后注漿，灰漿與沉渣能夠很好的結(jié)合，顯著的提高樁身承載力。因此該技術(shù)具有注漿設(shè)備簡單、施工方法靈活、使用范圍廣泛、便于推廣等優(yōu)點(diǎn)。但是目前樁端后注漿的研究雖然取得了一定的成果，但是對于不同的地區(qū)，樁端后注漿對樁承載力的提高程度，以及注漿的影響因素等有待進(jìn)一步的研究。本文結(jié)合具體的工程試驗(yàn)資料，對采用后注漿的鉆孔灌注樁的承載力進(jìn)行分析總結(jié)。

1 工程基本情況

盤錦市體育中心位于盤錦市遼東灣新區(qū)，為第十二屆全運(yùn)會的比賽場館之一，建成后將成為盤錦市新的標(biāo)志性建筑。場館建設(shè)用地面積48.3萬m2，總建筑面積121258m2。由體育場、綜合館、游泳館、網(wǎng)球館、商業(yè)綜合體等5個單體組成。全部采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。

本次樁基試驗(yàn)包括不同設(shè)計(jì)樁徑的4根試驗(yàn)樁，2根直徑600mm，2根直徑700mm，樁長29m，4根試樁樁身混凝土強(qiáng)度均為C35，通長配筋12φ18。通過2根樁端不注漿和2根樁端注漿兩種不同的施工工藝來組合，待樁身混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，分別對這4根樁進(jìn)行單樁豎向抗壓極限承載力試驗(yàn)。

表1 各層巖土地基承載力特征值一覽表

2 理論計(jì)算值

2010年7月提供的《盤錦體育中心巖土工程勘察報告》中各層巖土地基承載力特征值一覽表中列示了各層土的極限側(cè)阻力及極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值，如表1所示。根據(jù)JGJ 94-2008建筑樁基技術(shù)規(guī)范中5.3.5規(guī)定:當(dāng)根據(jù)土的物理指標(biāo)與承載力參數(shù)之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系確定單樁豎向承載力標(biāo)準(zhǔn)值時，宜按下式估算:

式中:qsik——樁側(cè)第i層土的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值;

ppk——極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值;

u——樁身周長;

li——樁周第i層土的厚度;

Ap——樁端面積。

根據(jù)巖土工程勘察報告中工程地質(zhì)剖面圖所示的土層深度，依據(jù)公式5.3.5計(jì)算得到:

經(jīng)過計(jì)算得到φ600鉆孔灌注樁單樁極限承載力值為2324kN，φ700鉆孔灌注樁單樁極限承載力值為2777kN。

3 后注漿工藝

制作鋼筋籠時，采用兩根DN40無縫鋼管作為樁底注漿管，用鐵絲綁扎對稱布置于鋼筋籠內(nèi)側(cè)，底部超出鋼筋籠200mm，超出部分鉆上花孔，并用生膠帶密封。以防止樁身混凝土水泥漿液堵塞注漿管，鋼管接頭均采用絲扣連接。

在樁身混凝土澆筑10d后開始進(jìn)行樁底后注漿。注漿系統(tǒng)由攪拌桶、過濾網(wǎng)、儲漿桶、壓漿泵、壓力表、注漿膠管及單向閥等組成。注漿時先試壓清水，待注漿管道通暢后再壓注水泥漿液。注漿過程中要控制好注漿壓力、注漿量以及注漿速度，待注漿壓力或者注漿量達(dá)到設(shè)計(jì)要求即可停止注漿;注漿完畢，須立即將注漿管擰上堵頭，以防回漿，降低注漿效果。注漿材料采用水泥凈漿。

4 試樁的檢測

本次試驗(yàn)的目的是為設(shè)計(jì)及施工提供可靠的參數(shù)和依據(jù)，同時便于研究后注漿對普通灌注樁承載力提高所起的作用。本次靜載試驗(yàn)分為兩組，在樁身混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，首先對兩根不注漿的鉆孔灌注樁進(jìn)行了靜載試驗(yàn)，再對兩根注漿的鉆孔灌注樁進(jìn)行了靜載試驗(yàn)。本次單樁豎向極限承載力試驗(yàn)采用堆載裝置，上部堆積足夠的鋼及混凝土試塊提供足夠的反力(如圖1所示)。加載裝置通過施加2臺2000kN的油壓千斤頂并聯(lián)實(shí)現(xiàn)(如圖2所示)，為保證樁頂受力均勻，2臺千斤頂以樁頂為中心對稱布置，樁頂沉降由設(shè)置在樁頂2個測點(diǎn)的百分表測讀。φ700鉆孔灌注樁不注漿和注漿的Q—s試驗(yàn)曲線見圖3，圖4。

圖1 現(xiàn)場靜載試驗(yàn)堆載

圖2 現(xiàn)場反力裝置

該工程600mm鉆孔灌注樁經(jīng)實(shí)測單樁豎向抗壓承載力極限值為2800kN，經(jīng)過后注漿的600mm的鉆孔灌注樁單樁豎向抗壓承載力極限值為3400kN，700mm鉆孔灌注樁經(jīng)實(shí)測單樁豎向抗壓承載力極限值為3000kN，經(jīng)過后注漿的700mm的鉆孔灌注樁單樁豎向抗壓承載力極限值為3600kN。

圖3 φ700不注漿樁Q—s曲線

圖4 φ700后注漿樁Q—s曲線

5 結(jié)語

1)本次試驗(yàn)僅進(jìn)行了樁端后注漿，而沒有進(jìn)行樁側(cè)的注漿，試驗(yàn)的結(jié)果已經(jīng)能夠滿足工程的實(shí)際需要，因此不能夠完整的體現(xiàn)樁端及樁周注漿整體的承載能力提高。

2)根據(jù)地質(zhì)勘察報告計(jì)算出的單樁承載力與不注漿的單樁承載力比較接近，說明理論計(jì)算值與實(shí)際基本相符，具有指導(dǎo)施工的實(shí)際意義。

3)樁端后注漿后，提高了樁端土層的強(qiáng)度和在樁端形成擴(kuò)大頭，增大了樁端的承壓面積。從而提高了樁端阻力，使灌注樁的樁端承載力提高;樁端壓力注漿使樁下端的土層受到擠壓，并使周圍土層密實(shí)，增大了樁端及周圍土層的側(cè)向壓力，從而使樁端的承載力有所提高。

4)通過對未注漿和注漿后的試驗(yàn)結(jié)果對比，經(jīng)過后注漿提高的承載力值約為20%。

5)根據(jù)試樁結(jié)果，對該工程基礎(chǔ)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，在保證承載力的前提下，減小了鉆孔樁的樁徑，節(jié)約了工期與投資，有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

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