PHC樁端軟弱層的高壓注漿補強處理

彭　敏

（南寧同恒建筑機械設備有限責任公司，廣西 南寧 530221）

PHC樁端軟弱層的高壓注漿補強處理

彭敏

（南寧同恒建筑機械設備有限責任公司，廣西 南寧 530221）

南寧某項目二標段9號樓樁基（靜壓PHC樁）于2012年12月施工完畢，經檢測發現2單元中間位置基樁有效樁長較短、樁端土層松散、軟弱，承載力達不到設計要求，后采取高壓注漿（通過鉆孔向樁端粉砂層中壓入水泥漿體）技術進行補強處理，成功提高樁承載力。

PHC樁；靜載荷試驗；高壓注漿；補強

1　工程概況

1.1工程地質

場地的地質情況自上而下為：

（1）黏土：棕紅色，褐黃色，可塑，土質較均勻，中等壓縮性土，層厚2.0m～5.8m。

（2）粉砂：黃色，灰褐色、松散，很濕～飽和，高壓縮性土，層厚1.8m～6.9m，主要分布在9號樓2單元位置。

（3）粉砂質泥巖：灰褐色、灰白色、灰黃，強風化為主，局部為全風化；屬極軟巖，巖體基本質量等級為V級；屬低壓縮性土，層厚4.2～10.2m，可作樁端持力層。

（4）泥煤：黑色，堅硬，結構較致密，厚度不大，層厚0.1m～2.2m。

（5）粉砂質泥巖：灰色、青灰色，中風化，極軟巖，巖體基本質量等級為V級；屬低壓縮性土，良好的樁端持力層。

1.2設計情況9號樓層高33F，建筑面積25070㎡，框架剪力墻結構，

2層地下室，基礎采用靜壓式PHC-500-AB-125型管樁，單樁豎向承載力設計值2000KN，樁端持力層為粉砂質泥巖③或⑤。

1.3出現的問題及檢測情況

樁間土方開挖后，因發現電梯井基樁有效樁長只有3～4m，懷疑施工單位作假，對樁承載力提出質疑，要求重新抽取兩根基樁（電梯井內1根，電梯井外旁邊1根）進行靜載試驗，其中電梯井1491號樁加載至最大試驗荷載3200KN時，總沉降量為106.26mm，該樁于2560KN時Q-s曲線呈緩變型，s-lgt曲線尾部未出現明顯向下彎曲，故取s=40mm對應的荷載值2525KN為該樁豎向抗壓極限承載力特征值，折算為單樁豎向承載力特征值1262KN，不能滿足設計要求；1486號樁加載至3200KN時終止加載，總沉降量為63.12mm，根據沉降隨時間變化的特征確定取s-lgt曲線尾部未出現明顯向下彎曲的前一級荷載值2800KN為該樁豎向抗壓極限承載力，具體試樁靜載試驗結果見表1，相應Q-s、s-lgt曲線見圖1、圖2。

表1　試樁靜載試驗結果

圖1　1491號樁靜載試驗Q-s曲線及s-lgt曲線

圖2　1486號樁靜載試驗Q-s曲線及s-lgt曲線

2　質量事故分析

經調查，9號樓2單元樁基礎施工工程中，存在沉樁困難、樁長過短、樁壓不下現象，樁端位置示意圖見圖3，主要原因分析如下：

（1）地層存在粉砂夾層。對照地勘報告，發現144#、145#、146#、147#、148#、149#、150#勘探孔均存在厚度不一的粉砂層，往四周逐漸尖滅。

（2）擠土效應影響。靜壓樁屬于擠土樁，特別是在粉砂層，土層受沉樁影響，越擠越密實，樁側摩擦阻力提高20%～40%，施工時有沉不下去現象，但后期應力消散后承載力降低較嚴重。

（3）施工不當。施工過程中，存在粉砂層位置應采取先引孔取土后再壓樁措施，引孔深度應穿透粉砂夾層，使樁端持力層達到設計要求，實際施工時沒有采取措施，樁端僅處于粉砂②層中。

圖3　樁端位置示意圖

3　質量處理

采取低應變檢測手段對9號樓樁長重新測定，對于樁長小于6米范圍內（確定為2單元范圍）的基樁進行高壓注漿補強處理，利用擠密堆積水泥漿凝固形成整體提高樁的承載力，同時經過注漿處理后的土體也能分擔小部分上部結構荷載。

4　高壓注漿施工設計

對原9號樓2單元筏板基礎、承臺向周邊外擴2m，并對該區域內樁進行高壓注漿補強，注漿孔按1.0×1.0m的間距呈梅花形布置（盡量靠近PHC樁邊），設計孔深6m，孔徑110mm，采用二次注漿施工工藝，第一次注水泥凈漿4小時后再進行第二次壓力注漿。注漿液為水泥凈漿，采用普通硅酸鹽水泥P.O42.5，水泥凈漿強度等級為M30，水灰比為0.45～0.55。

注漿管材料：采用PVC硬管，在管側壁開孔，并用倒刺保護孔口，以便漿液從管孔向周邊擴散。

5　注漿施工

高壓注漿施工程序為：測量、放線定位→鉆機就位→接鉆桿→校正孔位→調整角度→鉆孔至設計深度→退出鉆桿、套管→安裝注漿管→按配合比攪拌漿液→第一次注漿→二次壓力注漿→移機至下一孔位施工。

5.1鉆孔

（1）鉆孔前，根據設計要求和土層條件，定出孔位，做出標記。

（2）鉆機就位后，應保持平穩，導桿或立軸與鉆桿傾角一致，并在同一軸線上。鉆孔深度以穿過粉砂層（≤6m）進入基礎持力層為準，孔徑為110mm。

（3）鉆孔水平、垂直方向的孔距差距不應大于100mm，鉆頭直徑不應小于設計鉆孔直徑3mm。鉆孔軸線的偏斜率不應大于孔深的2%。

（4）向鉆孔中注漿前，應將鉆孔內落土及土屑沖洗出來。

5.2安裝注漿管并注漿

（1）注漿材料采用水灰比為0.45～0.55的水泥凈漿，為提高樁端粉砂層的早期強度，可在漿體中摻入水泥用量1%～2%的水玻璃。

（2）漿液應攪拌均勻，隨攪隨用，漿液應在初凝前用完，注漿管路應經常保持暢通。

（3）注漿采用砂漿泵將漿液經注漿管輸送至孔底，再由孔底、管側壁向四周擴散，待孔口溢出漿液或串孔時，可停止注漿。

（4）水泥漿應連續一次性壓入不得中斷，注漿先從稀漿開始，逐漸加濃。注漿應有間隔進行，防止串孔。

（5）第一次注漿完成后4小時，進行第二次壓力注漿，注漿漿液配合比與第一次注漿漿液相同，注漿壓力不小于2.0Mpa。

6　施工效果

注漿施工滿28天后選取兩根基樁（要求便于與未注漿前作對比）進行靜載試驗，具體試驗結果見表2。

表2　試驗結果

電梯井位置1492號樁（1491號樁旁），Q-s、s-lgt曲線見圖4，該樁加載至最大試驗荷載4000KN時，總沉降量183.37mm，3200KN荷載作用下Q-s曲線呈緩變型，s-lgt曲線尾部未出現明顯向下彎曲，取s=40mm對應荷載值3091KN為該樁豎向抗壓極限承載力，則單樁豎向承載力特征值為1545KN；另外一根樁為電梯井外的1485號（1486號樁旁），Q-s、s-lgt曲線見圖5，該樁加載至最大試驗荷載4000KN時終止加載，總沉降量28.9mm，Q-s曲線呈陡降型，根據《建筑基樁檢測技術規范》（JGJ106-2014）第4.4.2條規定，該樁的豎向抗壓極限承載力取其發生明顯陡降起始點對應的荷載值為3600KN，單樁豎向承載力特征值為1800KN。

圖4　1491號樁靜載試驗Q-s曲線及s-lgt曲線

圖5　1186號樁靜載試驗Q-s曲線及s-lgt曲線

從靜載試驗檢測的兩根樁看，注漿后單樁承載力提高20%～30%，效果明顯。經設計單位校核驗算，原筏板基礎外擴2m后，PHC樁單樁豎向承載力特征值取1400KN理論上就能滿足結構荷載要求。

7　結語

由9號樓原位實測資料表明，結構到頂17個月總沉降量為138.14～139.45mm，2014年7月份最后一次沉降0.00～0.01mm之間，沉降量基本為零，進入穩定階段，總沉降值滿足《建筑地基基礎設計規范》（GB50007-2011）體型簡單的高層建筑基礎的平均沉降量容許變形值（≤200mm）。梁柱、墻體、墻面完整，未發現明顯裂隙、滲漏現象，工程結構正常。可見通過高壓注漿成功對樁端處于軟弱層的PHC樁補強處理，利用高壓擠密堆積水泥漿凝固形成整體提高樁的承載力。

［1］ 劉金礪.樁基工程技術發展與應用［M］.北京：中國建筑工業出版社，2003.

［2］ 陳躍慶.地基與基礎工程施工技術［M］.北京：機械工業出版社，2003.

High pressure grouting reinforcement of the PHC pile end weak layer

Nanning， a project of second section， the ninth building pile foundation （static PHC pile） completed in December 2012，tests showed that the pile length in second unit intermediate position was short， the pile endpiont soil loose， weak， bearing capacity of less than design requirements， after taking the high-pressure grouting （cement slurry through the drill into the pile tip silt layer）technology for reinforcing process， succeeded in raising the bearing capacity of pile.

PHC piles； static load test； high pressure grouting； reinforcing

TU753

A

1008-1151（2016）03-0017-03

2016-02-11

彭敏（1981-），男，廣西合浦人，南寧同恒建筑機械設備有限責任公司建筑工程工程師。