樁端后注漿樁抗壓靜載試驗對比分析

鮑遠成 高永良

(浙江嘉興市叁壹工程檢測有限公司，浙江嘉興 310058)

樁端后注漿是指鉆孔灌注樁在成樁后，由預埋的注漿通道用高壓注漿泵將一定壓力的水泥漿壓入樁端土層和樁側土層，通過漿液對樁端沉渣和樁端持力層及樁周泥皮起到滲透、填充、壓密、劈裂、固結等作用來增強樁端土和樁側土的強度，從而達到提高樁基極限承載力、減少群樁沉降量的一項技術措施。因此，對注漿樁抗壓靜載試驗分析就十分必要［1］。

本文通過對杭州某工程2根注漿樁與2根非注漿樁進行的靜載試驗，分析了注漿樁與非注漿樁承載力及沉降的不同。試驗結果表明，注漿樁單樁承載力比非注漿樁增加至少20%，樁端后注漿對鉆孔灌注提高承載力效果顯著，根據單樁沉降計算理論分析，樁端后注漿由于顯著的提高了樁端土層的彈性模量，因此，對減少灌注樁沉降量將產生顯著的效果。

1 工程概況及地質情況

高新產業大樓位于杭州市高新區公建中心地塊。本工程主樓26層，裙樓為4層，地下室2層，落地面積為4 355．9m2，建筑面積為93 218．9 m2，框剪結構。基礎設計采用鉆孔灌注樁，抗壓試樁樁徑700 mm，1 000 mm，樁長為46 m，樁身采用C35混凝土，持力層為⑥-2層，入持力層深度不小于2．5 m，φ1 000 mm樁實行樁底注漿。設計要求單樁豎向承載力極限值為5 700 kN(樁徑700 mm樁底未注漿)、11 200 kN(樁徑1 000 mm樁底注漿)。

2 靜載試驗試樁情況

為了評價其實際承載力，設計要求對本工程做4組抗壓靜載試驗樁，這4根靜載試驗樁的施工記錄見表1。

表1 試樁施工記錄簡表

本工程4組試樁采用錨樁—反力架裝置，并用千斤頂反力加載—百分表測讀樁頂沉降的試驗方法。加載方法采用千斤頂反力加載，并采用分級及沉降觀測，荷載分級為設計預估最大試驗荷載的1/8～1/12取值，第一級取其2倍［2］。試驗采用慢速維持荷載法，即每級荷載按 1'，5'，15'，30'，45'，60'，90'…各觀測一次，直至每小時沉降增量小于0．1 mm為止，同時加下一級荷載。

3 靜荷載試驗結果及分析

經對高新產業大樓4組試樁按慢速維持荷載法的抗壓靜載試驗，得到了荷載與沉降Q—S曲線，如圖1～圖4所示。

圖1 樁底注漿S1號試樁Q—S曲線

圖2 樁底注漿S4號試樁Q—S曲線

圖3 未注漿S5號試樁Q—S曲線

圖4 未注漿S3號試樁Q—S曲線

從圖中數據可看出:

1)樁底注漿S1號試樁(樁徑1 000 mm，樁長46．5 m):按規定荷載級別加載到第一級荷載2 240 kN時，樁頂累計沉降量為2．22 mm，樁端累計沉降為0;加到第五級荷載6 720 kN時，樁頂累計沉降量為9．41 mm，樁端累計沉降為0．87 mm;繼續加載到第九級荷載11 200 kN時，樁頂累計沉降量為24．89 mm，樁端累計沉降為12．32 mm，此時錨樁最大上拔量為6．91 mm。卸載后測得樁頂回彈量為7．36 mm，樁頂殘余沉降量為17．53 mm，樁端回彈量為4．29 mm，樁端殘余沉降量為8．03 mm。

2)樁底注漿 S4號試樁(樁徑1 000 mm樁底注漿，樁長46．8 m):按規定荷載級別加載到第一級荷載2 240 kN時，樁頂累計沉降量為2．04 mm，樁端累計沉降為0;加到第五級荷載6 720 kN時，樁頂累計沉降量為9．80 mm，樁端累計沉降為1．01 mm;繼續加載到第十級荷載11 176 kN時，樁頂累計沉降量為31．38 mm，樁端累計沉降為15．78 mm，此時錨樁最大上拔量為9．64 mm。卸載后測得樁頂回彈量為9．72 mm，樁頂殘余沉降量為21．66 mm，樁端回彈量為6．49 mm，樁端殘余沉降量為9．29 mm。

3)未注漿 S5號試樁(樁徑700 mm樁底未注漿，樁長46．5 m):按規定荷載級別加載到第一級荷載1 140 kN時，樁頂累計沉降量為1．86 mm;加到第五級荷載3 420 kN時，樁頂累計沉降量為8．73 mm;繼續加載到第九級荷載5 700 kN時，樁頂累計沉降量為27．13 mm，此時錨樁最大上拔量為6．32 mm。卸載后測得樁頂回彈量為7．78 mm，樁頂殘余沉降量為19．35 mm。

4)未注漿 S3號試樁(樁徑700 mm樁底未注漿，樁長46．5 m):按規定荷載級別加載到第一級荷載1 140 kN時，樁頂累計沉降量為1．66 mm;加到第五級荷載3 420 kN時，樁頂累計沉降量為9．23 mm;繼續加載到第九級荷載5 700 kN時，樁頂累計沉降量為28．06 mm，此時錨樁最大上拔量為12．48 mm。卸載后測得樁頂回彈量為8．32 mm，樁頂殘余沉降量為29．65 mm。

按照試樁規范結合實測資料綜合分析得出試樁靜載結果見表2。可以看出，同樣樁長1 000 mm樁徑鉆孔灌注樁，注漿后單樁豎向極限承載力最小為11 200 kN，而樁徑700 mm的未注漿樁則只有5 700 kN，根據工程地質報告結合700 mm樁徑樁的承載力推算，可得未注漿1 000 mm樁徑樁承載力應為9 500 kN左右，因此本工程中同樁長同樁徑注漿樁單樁承載力增加至少約20%，因此，樁端后注漿對鉆孔灌注提高承載力效果顯著。

表2 高新產業大樓樁靜載試驗成果表

單樁的沉降主要由樁端以下土層的壓縮及樁身壓縮之和所得，樁身壓縮量可由下式計算:

其中，ΔL為樁身壓縮量;F為單樁平均受力;A為樁身截面積;E為樁身彈性模量。

由于本次試樁樁身彈性模量及樁長均相同，根據樁的極限承載力和樁身截面積之比，可得注漿的1 000 mm直徑樁與未注漿的700 mm直徑樁其樁身壓縮量比值為0．963，基本相同。

而樁端以下土層的壓縮量根據分層總和法，主要取決于擴展樁基礎底面的附加應力及樁端以下土層的彈性模量。經計算1 000 mm直徑與700 mm直徑樁擴展基礎的計算面積基本相等，而如果均未注漿時，樁端以下土層彈性模量相同，因此，理論上加載至11 200 kN的單樁，樁端以下土層的壓縮量將明顯高于加載到5 700 kN時的壓縮量，從而導致前者的樁頂沉降量明顯要高于后者，但試驗結果發現S1號、S4號的沉降量與S5號、S3號相差不大，因此，可以推斷樁端后注漿可以提高樁端以下土層的彈性模量，進而對控制鉆孔樁沉降有很大作用。

4 結語

經對高新產業大樓4根樁的靜載試驗表明:

1)同樣樁長1 000 mm樁徑鉆孔灌注樁，注漿后單樁豎向極限承載力最小為11 200 kN，而樁徑700 mm的未注漿樁則只有5 700 kN，同樁長同樁徑注漿樁單樁承載力增加至少約20%。2)根據單樁沉降計算理論分析，樁端后注漿由于顯著的提高了樁端土層的彈性模量，因此，對減少灌注樁沉降量將產生顯著的效果。

［1］張忠苗．灌注樁后注漿技術及工程應用［M］．北京:中國建筑工業出版社，2009．

［2］JGJ 94-2008，建筑樁基技術規范［S］．

［3］李軍方，王 燕．大直徑鉆孔灌注樁樁底后注漿技術的應用［J］．山西建筑，2012，38(14):68-69．