某渡槽后注漿灌注樁適應性試驗研究

何麗娟，張衛軍，朱 琦

(1.湖北省水利水電科學研究院，湖北武漢430070；2.湖北正平水利水電工程質量檢測有限公司，湖北武漢430070)

0 引 言

鉆孔灌注樁因施工方便、承載力高、適應性強等特點，在工程中得到了廣泛的應用[1- 3]，但施工中樁側的泥皮、沉渣過厚和孔壁松弛等問題，對鉆孔灌注樁的完整性和承載能力具有一定的影響[4- 6]。后注漿技術因注漿體的滲透固結、填充擠密及劈裂加筋等作用效應[7- 8]，一定程度上能克服鉆孔灌注樁的固有缺陷。但在不同地質條件和水文條件下，注漿效果存在較大差別，因此工程中經常采用試驗樁來驗證后注漿技術的工程適應性。本文對鄂北地區水資源配置工程某渡槽的多根試驗樁體進行注漿前后的性能試驗(包括低應變、高應變、靜載和樁身應力等)，研究了特定地質條件下，后注漿技術對樁體完整性和承載能力的影響，對為工程設計和施工等提供理論依據和技術支持。

1 工程概況

鄂北地區水資源配置工程第2標段渡槽槽身下部支撐結構為圓端形重力墩接混凝土灌注樁形式，樁徑1.5 m，混凝土強度C25，樁長24.5～28.5 m，設計持力層為第三系泥巖(半成巖)，試驗樁數5根，設計承載力極限值13 600 kN，采用樁端與樁側后注漿。

根據勘察報告可知， 該渡槽屬于襄棗盆地東緣崗地地貌，地形略有起伏，局部地段為低洼地帶，自然坡度小于10°，區內農田密布。沿線出露及揭示的地層主要為上第三系、第四系中更新統地層，其成因類型主要為坡積。地層簡單，主要為粘土及半成巖狀泥巖、砂質泥巖。主要地層及巖性特征為①上更新統閻莊組坡積層：巖性主要為黃褐色、褐黃色、紅褐色黏土，含藍灰色條帶狀或網紋狀高嶺土條紋或條帶，局部含黑褐色鐵錳質氧化物及其結核，下部含鈣質結核或團塊，局部鈣質物偏高，具中等膨脹土。②上第三系：該地層巖性以藍灰色泥巖、砂質泥巖，多呈半固結而半成巖狀態，局部固結較好。

2 試驗及結果分析

為檢驗后注漿在該特定地質條件下的適應性，共設置5根試驗樁(編號分別為S1～S5)，對注漿前后樁體的完成性和承載能力等進行試驗，分別進行低應變檢測、高應變檢測、單樁豎向抗壓靜載荷試驗、樁身應力測試等試驗。

2.1 低應變試驗。

采用反射波法對基樁進行低應變動測，根據反射波的相位特征，推測樁身結構完整性情況。試驗采用低應變法共檢測樁身完整性4次：第1次單樁豎向抗壓靜載試前以及靜載后(高應變試驗樁前)均采用低應變法對5根試驗樁進行檢測。高壓注漿后，第2次單樁豎向抗壓靜載試驗前及抗壓靜載試驗后，采用低應變法檢測了4根試驗樁。試驗結果如表1所示。

表1 注漿前后低應變測試結果

由表1可知，受檢樁樁身完整性良好，所有受檢樁試驗后均為Ⅰ類完整樁，應力波的傳播速度在樁體注漿前后及抗壓靜載試驗前后基本一致，說明在當前條件下，樁體的完整性和應力波的傳播速度不受樁體注漿和抗壓靜載試驗的影響，原因可能是注漿和靜載試驗前樁體完整性較好，后注漿漿液基本未滲透到樁體混凝土孔隙中，靜載試驗對樁體的壓縮效應不明顯。

2.2 高應變試驗

在重錘的沖擊作用下，獲得樁體的瞬態高應變力、應變狀態，在CASE法分析計算的基礎上，根據工程地質勘察資料及實測時程曲線，對試驗樁進行曲線擬合計算(CCWAPC)，以獲得試驗樁的側阻及端阻分布情況，試驗結果見表2和表3。

表2 CASE法檢測結果

表3 CCWAPC法檢測結果

由表2、表3可知，5根試驗樁體單樁豎向極限承載力均大于設計承載力極限值13 600 kN，且CASE法和CCWAPC法能相互印證。

2.3 單樁豎向抗壓靜載試驗

試驗采用慢速維持荷載法，即逐級加載，每級荷載達到相對穩定后再加下一級荷載。對S1、S2、S4試驗樁進行了注漿前后的靜載試驗分析，通過注漿前后承載力比對，以驗證后注漿對豎向抗壓承載能力的影響，試驗結果見圖1。

圖1 試驗樁注漿前后的荷載-位移曲線

由圖1可知，試驗樁體注漿前極限承載力值分別為17 680、19 040、17 680 kN，注漿后極限承載力值分別為19 040、20 400、19 040 kN，均滿足極限承載力設計值13 600 kN的要求，且極限承載能力有一定的提升，平均提高7.5%，說明當前條件下，后注漿對單樁豎向抗壓承載能力有一定的改善作用。同時，與高應變試驗結果進行比對可知，動載試驗與靜載試驗對比結果一致性良好，說明高應變動測和單樁豎向抗壓靜載試驗結果可靠。

2.4 樁身應力測試

對S1、S2、S4試驗樁進行灌漿前后樁身軸力、摩阻力的測試。根據鋼筋計測得注漿前后各樁身軸力和樁側摩阻力在各級荷載作用下沿深度分布情況，結果分別如圖2、3所示，注漿前后各樁體極限端阻力取值情況見表4。

圖2 試驗樁注漿前后樁身軸力沿深度分布情況

圖3 試驗樁注漿前后摩阻力在各級荷載作用下沿深度分布情況

由圖2可知，同一根樁在同級荷載條件下，樁身軸力隨深度的增加基本呈減小趨勢，注漿前后變化趨勢基本相同；在不同等級荷載條件下，隨加載荷載的增加，樁身軸力呈增大趨勢，注漿前后變化趨勢基本相同。注漿前后樁身軸力未見明顯變化規律。

由圖3可知，樁側摩阻力在壓漿后整體有變大的趨勢，側摩阻力有小幅提升，說明后注漿使該樁體抵抗豎向荷載能力增強。

由表4可知，注漿前后，基樁端阻力未見明顯增加，極限端阻力約占單樁豎向極限承載力的30%左右，但端阻力在豎向極限承載力的比例有小幅降低，說明在該地質條件下，后注漿方式對端阻力無明顯改善作用。

表4 注漿前后各樁體極限端阻力取值

3 結 論

(1)在鄂北地區水資源配置工程第2標段渡槽鉆孔灌注樁當前施工方式和地質條件下，后注漿對樁體完整性無明顯影響，主要原因可能是注漿前樁體混凝土較為密實所致。

(2)后注漿對單樁豎向抗壓承載能力有明顯的改善作用，極限承載能力約提升7.5%，主要原因是注漿后側摩阻力有明顯的提升。

(3)注漿前后樁體軸力及沿深度變化趨勢未見明顯影響，軸力未見明顯變化規律，側摩阻力有明顯的提高，端阻力未見明顯的變化，說明后注漿方式對樁體的改善作用受施工條件和地質條件影響，工程中應按實際條件選擇合適的注漿方式。