復(fù)式后注漿在局部地質(zhì)差異性較大地層灌注樁施工的應(yīng)用

白紹苓

摘 要：本文通過(guò)胡家廟樁基工程實(shí)例，闡述了灌注樁因局部地質(zhì)差異性導(dǎo)致單樁承載力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求時(shí)，可配合采用復(fù)式后注漿工藝進(jìn)行施工。筆者通過(guò)對(duì)復(fù)式后注漿灌注樁承載力和注漿量的估算提出采用復(fù)式后注漿工藝提高單樁極限承載力的建議，通過(guò)靜載荷試驗(yàn)證明復(fù)式后注漿灌注樁達(dá)到了預(yù)期的承載力。文章還介紹了復(fù)式后注漿施工過(guò)程關(guān)鍵技術(shù)的控制，同時(shí)也給出了結(jié)論和建議。

關(guān)鍵詞：鉆孔灌注樁；復(fù)式后注漿；單樁極限承載力

中圖分類號(hào)：TU753.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）15-0151-02

樁基作為重要的基礎(chǔ)形式，在各類型建筑物或構(gòu)筑物經(jīng)常使用。在具體設(shè)計(jì)中，樁基承載力滿足設(shè)計(jì)要求是保證建筑物安全的基本條件之一。但在實(shí)際工程中，常常出現(xiàn)樁的承載力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的情況，當(dāng)實(shí)測(cè)樁的承載力不滿足要求時(shí)，應(yīng)首先分析造成承載力不滿足要求的原因，再進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)并行進(jìn)規(guī)范嚴(yán)格的設(shè)計(jì)計(jì)算，對(duì)預(yù)選取的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行驗(yàn)證估算。目前廣泛采用的灌注樁復(fù)式后注漿施工工藝，它能明顯改善樁土結(jié)合狀態(tài)，可使承載力提高。

1 工程實(shí)例概述[1]

西安胡家廟鐵路小區(qū)棚戶區(qū)改造項(xiàng)目樁基工程位于西安市金花北路西側(cè)，櫻花路南側(cè)。其擬建A、B、C單元樓為地上32層，地下1層建筑，剪力墻結(jié)構(gòu)，旋挖成孔泥漿護(hù)壁灌注樁基礎(chǔ)。

1.1 樁基圖紙?jiān)O(shè)計(jì)描述[2]

根據(jù)地基土物理力學(xué)性質(zhì)，試樁設(shè)計(jì)以樁端進(jìn)入勘察報(bào)告第⑨層中粗砂層不小于2m，設(shè)計(jì)樁徑600mm，樁長(zhǎng)36m，混凝土強(qiáng)度C50。每單元樓分別設(shè)計(jì)三組試樁，單樁極限承載力7000KN。

1.2 樁基靜載試驗(yàn)結(jié)果

A、B、C單元樓試樁施工完畢，養(yǎng)護(hù)齡期達(dá)到28天后進(jìn)行試樁靜載試驗(yàn)，結(jié)果為表1所示。

依據(jù)規(guī)范要求對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行判定，A、C單元樓三組試樁均滿足設(shè)計(jì)要求7000KN。B單元樓3組靜載荷試驗(yàn)（試驗(yàn)點(diǎn)編號(hào)S1～S3），各試驗(yàn)點(diǎn)分別在荷載7000kN、7000kN、6300kN壓力作用下因樁頂沉降量大于60mm終止試驗(yàn)，對(duì)應(yīng)沉降量均為90.000mm。在上一級(jí)荷載6300kN、6300kN、5600kN壓力作用下對(duì)應(yīng)沉降量均小于60mm。因各試驗(yàn)點(diǎn)的Q～s曲線均為陡降型，s～lgt曲線尾部有明顯向下彎曲。根據(jù)《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》（JGJ106-2003）第4.4.2～4.4.4條規(guī)定，各試驗(yàn)點(diǎn)的單樁豎向極限承載力分別可取為6300kN、6300kN、5600kN，平均值為6066kN，極差小于平均值的30%。B單元樓的泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁單樁豎向抗壓極限承載力可取5600kN，不滿足7000kN的設(shè)計(jì)要求。

1.3 B單元樓試樁不合格原因分析

經(jīng)過(guò)對(duì)勘察報(bào)告、現(xiàn)場(chǎng)施工記錄和樁基檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)記錄結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)地考察，分析結(jié)果如下：

（1）非樁身質(zhì)量問(wèn)題造成承載力不滿足要求。對(duì)承載力不滿足要求的樁進(jìn)行低應(yīng)變檢測(cè)，樁身完整性良好。現(xiàn)場(chǎng)查看沒(méi)有出現(xiàn)樁頭破壞的情況，可排除樁身質(zhì)量問(wèn)題對(duì)承載力的影響。（2）通過(guò)對(duì)勘察報(bào)告鉆孔地質(zhì)剖面圖分析，判定樁基靜載試驗(yàn)達(dá)不到設(shè)計(jì)的主要原因是局部地質(zhì)差異性大，B單元樓多數(shù)樁基樁端持力層處于中密狀態(tài)的第⑧層細(xì)砂層中，而非設(shè)計(jì)的密實(shí)狀態(tài)第⑨層中粗砂層。

2 后注漿灌注樁承載力估算及設(shè)計(jì)方案建議

2.1 后注漿灌注樁極限承載力的估算

經(jīng)過(guò)反復(fù)多次的假定驗(yàn)算，提出原設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)及其余參數(shù)不變，增加復(fù)式（樁端、樁側(cè)）后注漿補(bǔ)強(qiáng)。樁端兩根注漿管對(duì)稱布置，深度置于樁底部，依據(jù)規(guī)范要求，將樁側(cè)一根注漿管設(shè)計(jì)置于第⑥層中砂層處，距離樁底以上14m處。按假定設(shè)計(jì)計(jì)算如下：

依據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94—2008），后注漿單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值可按下式估算[5]：

Quk=Qsk+Qgsk+Qgpk

=u∑qsjklj+u∑βsiqsiklgi+βpqpkAp

用參數(shù)法求得：

Quk=1.885×（50×4.85+76×3.65+76×1.5）+1.885×（1.6×76×9.8+1.9×80×1.8+1.6×76×6.8+1.8×64×7.6） +2.6×1700×0.2827=8415.5（KN）

通過(guò)估算復(fù)式后注漿設(shè)計(jì)能夠滿足設(shè)計(jì)7000KN極限承載力要求，按規(guī)范也有一定的安全系數(shù)。

2.2 注漿量計(jì)算

依據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94—2008，后注漿單樁注漿量的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)樁徑、樁長(zhǎng)、樁端樁側(cè)土層性質(zhì)、單樁承載力增幅及是否復(fù)式注漿等因素確定，可按6.7.4公式計(jì)算[5]：

Gc=αpd+αsnd

依據(jù)本工程復(fù)式后注漿設(shè)計(jì)，樁端土層為第⑧層細(xì)砂層，樁側(cè)土層為第⑥層中砂層，樁側(cè)注漿斷面數(shù)為1，因此注漿量GC=1.5×0.6+0.5×1×0.6=1.2（t），樁端、樁側(cè)注漿各0.6t。

2.3 灌注樁復(fù)式后注漿設(shè)計(jì)方案及應(yīng)用效果

因B單元樓三組試樁檢測(cè)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，如再次進(jìn)行試樁，勢(shì)必增加經(jīng)濟(jì)成本且延誤工期，同時(shí)也致使A、B、C單元樓樁基工程樁不能同時(shí)施工，對(duì)后續(xù)主體施工的場(chǎng)地整體布置和整體項(xiàng)目工期影響較大。鑒于上述原因，依據(jù)后注漿灌注樁承載力估算、注漿量的估算、經(jīng)濟(jì)成本的考慮（無(wú)需增加樁長(zhǎng)）以及多年的施工經(jīng)驗(yàn)，建議設(shè)計(jì)B單元樓樁基采用復(fù)式后注漿直接與A、C單元樓同步進(jìn)行工程樁施工。最終經(jīng)設(shè)計(jì)單位的驗(yàn)算后同意按該建議方案實(shí)施，并要求施工完畢后對(duì)工程樁按規(guī)范要求嚴(yán)格檢測(cè)并提供最終承載力數(shù)據(jù)。

最終采用的設(shè)計(jì)方案為：在原設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上增加復(fù)式后注漿，樁端設(shè)置2根直徑32mm鋼管，樁側(cè)設(shè)置1根直徑25mm鋼管且置于第⑥層中砂層處，距離樁底以上14m處。樁端樁側(cè)各注漿0.6t。實(shí)踐證明，該方案達(dá)到了預(yù)期效果，通過(guò)了質(zhì)量驗(yàn)收。

3 單樁極限承載力靜載試驗(yàn)結(jié)果

樁基施工完畢后按規(guī)范要求需進(jìn)行單樁靜載荷試驗(yàn)，后注漿灌注樁一般在樁身混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求的條件下，承載力檢驗(yàn)應(yīng)在后注漿20d后進(jìn)行，漿液中摻入早強(qiáng)劑時(shí)可于注漿15d后進(jìn)行。本工程在施工完畢后20d進(jìn)行了靜載試驗(yàn)，結(jié)果匯總?cè)绫?所示。

由表2及可見(jiàn)，B單元樓工程樁復(fù)式后注漿灌注樁3組靜載荷試驗(yàn)在終止荷載7000kN壓力作用下最終沉降量分別為22.986mm、25.873mm和24.359mm，各試驗(yàn)點(diǎn)Q～s曲線均為緩變型，沒(méi)有明顯的陡降段，s～lgt曲線尾部沒(méi)有明顯向下彎曲。根據(jù)《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》（JGJ106-2003）第4.4.2～4.4.4條規(guī)定，3組試驗(yàn)點(diǎn)單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值可取7000kN。

由于工程樁檢測(cè)樁最終將作為高層樓受力樁，不采取破壞性試壓，即壓至設(shè)計(jì)承載力7000KN即告終止。因此尚不知該三組樁的極限承載力。

4 結(jié)論及建議

（1）同一場(chǎng)地地質(zhì)局部差異性較大時(shí)，樁基設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)結(jié)合地層剖面圖分別計(jì)算。復(fù)式后注漿技術(shù)具有一定優(yōu)越性，實(shí)際應(yīng)用效果好。

（2）復(fù)式后注漿可提高單樁承載力，并有效降低沉降變形量，預(yù)估單樁承載力需進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)計(jì)算。

（3）采用后注漿的樁基，單樁承載力預(yù)估僅作為設(shè)計(jì)參考，單樁承載力必須通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)靜載荷試驗(yàn)確定。

（4）復(fù)式后注漿技術(shù)施工全過(guò)程必須進(jìn)行嚴(yán)格的控制，才能達(dá)到預(yù)期的效果。

參考文獻(xiàn)

[1]黃強(qiáng)，等.中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94-2008.