后壓漿鉆孔灌注樁在太原某項目中的應用探討

江志安 王承敏

(中國水電基礎局有限公司，天津 301700)

0 引言

由于鉆孔灌注樁施工過程中采用泥漿護壁以及存在清孔不徹底的固有缺陷，孔壁泥皮以及孔底淤積的存在使得鉆孔灌注樁樁側摩阻力及樁端阻力未能充分發揮。為彌補施工工藝存在的不足，后壓漿技術得到了廣泛的推廣應用，通過大量的工程實踐證明，后壓漿技術對提高灌注樁單樁承載能力有顯著效果。目前后壓漿的理論研究仍不盡完善［1，2］，對樁基后注漿效果的檢驗仍以單樁豎向靜載荷試驗最接近樁體實際受力狀況。文獻［3］～［5］通過對靜載荷試驗結果的分析表明，后注漿技術不僅能提高樁基承載能力和減少沉降，同時能改善樁基承載性狀，但不同的土層后注漿技術對單樁承載力提高的幅度以及荷載傳遞機理不盡相同。鉆孔灌注樁后注漿技術在全國好多地方都得到了成功的應用，但在山西地區卻鮮有先例，本文所列工程對該技術在該地區的應用有很強的指導意義。

1 場地工程地質及試樁概況

1.1 場地土層特征

工程場地位于太原市長治路東側，王村南街南側，體育西路西側。擬建場地整平標高為782.0 m，擬建住宅樓基礎埋深為17.0 m，基底標高為765.0 m。基礎形式為樁筏基礎。根據本工程勘察揭露的地層情況，結合區域地質資料綜合分析，勘察深度范圍內地基土沉積時代及成因類型自上而下依次為:第四系人工堆積層，以第①層素填土層底為底界;第四系全新統沖洪積層，以第⑤層粉土層底為底界;第四系上更新統沖洪積層，以第⑧層細中砂層底為底界;第四系中更新統河湖相堆積層，本次勘察未揭穿。巖性以人工填土、粉土、粉質粘土、細中砂、中粗砂、粗礫砂為主。試樁樁身有效樁長范圍內土層的物理力學參數見表1。

表1 地層物理力學參數

1.2 試樁設計參數

試樁共3根，編號分別為SZ1，SZ2，SZ3，試樁采用泥漿護壁鉆孔灌注樁，樁頂高程為766.25 m，樁底高程為745.25 m，樁徑為700 mm，設計試樁有效樁長為21.0 m，灌注樁混凝土強度等級為C35(水下)，試樁單樁豎向抗壓承載力極限值為5 200 kN;灌注樁后壓漿采用樁端、樁側復式注漿工藝，樁底壓力灌漿工藝采用樁底設置柔性注漿腔(即膠囊式注漿腔)的閉式灌漿工藝，注漿腔膠囊φ700 mm，內裝滿1 cm～3 cm的河卵石。樁端壓力注漿水泥漿的水泥標號不小于42.5級，水灰比為0.6，樁端注漿水泥量1 500 kg，注漿壓力根據土層性質及注漿點深度確定，為1.2 MPa～4.0 MPa;樁側注漿一道，距樁底10 m設置，樁側注漿量1 000 kg。各層土的樁的極限側阻力標準值及極限端阻力設計標準值見表2，樁底注漿按照如下標準控制:

表2 鉆孔灌注樁極限側阻力與極限端阻力設計標準值表

1)注漿總量和注漿壓力均達到設計要求;2)注漿總量已達到設計值的75%，且注漿壓力超過設計值;3)樁體上抬量控制:樁體上抬量超過3 mm時停止注漿。

2 樁基承載力估算

2.1 不考慮后注漿樁基承載力估算值

依據規范［6］中土的物理性質指標與承載力參數之間的經驗關系，確定單樁豎向極限承載力標準值時，按照式(1)估算:

其中，Qsk為總極限側阻力標準值;Qpk為總極限端阻力標準值;u為樁身周長;qsik為第i層土的極限側阻力標準值;li為樁周第i層土的厚度;qpk為極限端阻力標準值;Ap為樁端面積。

依據表2鉆孔灌注樁極限側阻力與極限端阻力設計標準值，計算得到不考慮后注漿工況下樁基承載力估算值為3 600 kN。

2.2 考慮后注漿樁基承載力估算值

依據規范［6］后注漿單樁豎向極限承載力標準值可按照式(2)估算:

其中，Qsk為后注漿非豎向增強段的總極限側阻力標準值;Qgsk為后注漿非豎向增強段第j層土厚度的總極限側阻力標準值;Qgpk為后注漿總極限端阻力標準值;u為樁身周長;lj為后注漿非豎向增強段第j層土的厚度;lgi為后注漿豎向增強段第i層土的厚度;qsik，qsjk，qpk分別為后注漿豎向增強段第i層土的初始極限側阻力標準值、非豎向增強段第j土層初始極限側阻力標準值、初始極限端阻力標準值;βsi，βp分別為后注漿側阻力、端阻力增強系數。

依據表2鉆孔灌注樁極限側阻力、極限端阻力設計標準值及側阻力、端阻力增強系數計算得到考慮后注漿工況下樁基極限承載力估算值為5 660 kN。

3 試樁靜載荷試驗

3.1 試樁低應變動力檢測

為了確定試樁樁身完整性性狀，確保試樁豎向抗壓靜載荷試驗的順利進行，在對試樁實施靜載荷試驗之前，依據相關檢測技術規程采用反射波法檢測樁身完整性。通過對測試結果的分析得出，所檢測的3根鋼筋混凝土灌注樁(試樁)均為Ⅰ類完整樁。

3.2 靜載試驗方法

本試驗采用慢速維持荷載法，采用壓重平臺為反力裝置，用兩臺630 t油壓千斤頂加載，采用精度為JCQ-503B全自動無線測控靜力載荷試驗儀控制壓力以及進行沉降觀測。根據設計要求，試樁加載的最大試驗荷載為5 200 kN，加荷級數為9級，每級加載為520 kN，其中首次加載為分級荷載的2倍。每級卸載值為每級加載值的2倍，即為1 040 kN，每級卸載后隔15 min測讀一次殘余沉降，讀兩次后，隔30 min再讀一次，即可卸下一級荷載，全部卸載后隔3 h～4 h再讀一次。具體分級加荷量如表3所示。

表3 分級加荷量

3.3 試驗終止條件

1)某級荷載作用下，樁頂沉降量大于前一級荷載作用下沉降量的5倍;2)某級荷載作用下，樁頂沉降量大于前一級荷載作用下沉降量的2倍，且24 h尚未達到穩定標準;3)已達到設計要求的最大加載量;4)當荷載—沉降曲線呈緩變型時，可加載至樁頂總沉降量40 mm。

4 試驗結果及分析

4.1 荷載—沉降結果

三組試樁的荷載—沉降圖見圖1～圖6。

圖1 SZ1 Q—S曲線

圖2 SZ1 S—lgt曲線

4.2 試驗結果分析

從以上3組試樁的靜載荷試驗曲線可以看出，在加荷范圍內，Q—S曲線未出現陡降段，S—lgt曲線也未出現明顯的向下彎曲，3組試樁中最大豎向累計最終沉降量為23.1 mm，最小沉降量為4.15 mm，且最終沉降量均遠遠小于 40 mm，因此，按照JGJ 106-2003建筑基樁檢測技術規范，SZ1，SZ2，SZ3的單樁豎向承載力極限值不小于5 200 kN。

5 結論與展望

通過對比3組試樁現場靜載荷試驗結果與根據規范推薦公式計算得到承載力估算值，得到如下結論:

1)樁端樁側聯合后注漿技術對泥漿護壁成孔灌注樁可以有效提高單樁承載力和降低沉降量，對比靜載試驗得出的后壓漿單樁承載力極限值與按照樁基規范計算得到的非后壓漿工況下的估算值可以發現，極限承載力比非后壓漿灌注樁至少提高了約44%。

圖3 SZ2 Q—S曲線

圖4 SZ2 S—lgt曲線

圖5 SZ3 Q—S曲線

圖6 SZ3 S—lgt曲線

2)通過后注漿技術提高單樁極限承載力，避免了為達到設計承載力而增大樁徑或增加樁長，降低了工程造價，取得了良好的經濟、社會效益。

樁端后壓漿技術發展到今天，在具體的工程設計與施工中仍然是一項理論落后于實踐的工藝，在國內依然處在探索階段，尤其是計算方法仍不完善，理論研究與工程實踐的結合還不夠緊密。鉆孔灌注樁后注漿技術可以從以下幾個方面進行更深入研究:

1)目前，不同類型結構樁基設計計算公式和參數的選取仍然是建立在經驗基礎上的經驗公式，經驗公式存在一定的局限性，因此，理論分析方法需要進一步的修正完善;

2)我國幅員遼闊，巖土工程有較強的地域性，應區別不同的巖土工程條件，逐步形成在一定地域內普遍適用技術規程，用以指導工程設計與施工;

3)后注漿對樁基承載力的貢獻關鍵就在于水泥漿液對樁底沉渣及樁周土體物理力學性能的改善，因此，采用理論和原位試驗相結合的方法進行深入研究很有必要，明確后注漿工藝可提高樁基承載力的作用機理，并建立符合工程實際的定量化的表達式。

［1］張忠苗，吳世明，包 風.鉆孔灌注樁樁底后注漿機理與應用研究［J］.巖土工程學報，1999，21(6):681-686.

［2］胡春林，趙 勤.鉆孔灌注樁后壓漿增強機理分析［J］.武漢工業大學學報，1999，21(sup):72-74.

［3］黃生根，龔維明.鉆孔灌注樁壓漿后的承載性能研究［J］.巖土力學，2004，25(8):1315-1319.

［4］張忠苗，張乾青.后注漿抗壓樁受力性狀的試驗研究［J］.巖石力學與工程學報，2009，28(3):475-482.

［5］黃生根，張曉煒.后壓漿鉆孔灌注樁的荷載傳遞機理研究［J］.巖土力學，2004，25(2):251-254.

［6］JGJ 94-2008，建筑樁基技術規范［S］.

［7］梁愛英，汪恩福.后壓漿鉆孔灌注樁在豫西地區的應用［J］.山西建筑，2013，39(3):77-78.