軟土地區鉆孔灌注樁后注漿技術在工程中的應用

陳洪勝 （上海市城市建設設計研究總院（集團）有限公司，上海 200125）

1 前言

樁基是高層建筑工程、橋梁工程等工程建設中應用最廣泛的基礎型式。鉆孔灌注樁具備諸多優點：一是施工時的低噪聲、低振動，對周邊環境影響較小；二是樁長及樁徑變化靈活、單樁承載力較大；三是各種地層條件適應性強。因此在各項工程建設中應用尤其廣泛。

為了彌補上述缺陷，工程界采用擴大樁端直徑、反循環回轉鉆進成孔技術及灌注樁后注漿技術等技術手段，實踐證明灌注樁后注漿技術是一種較為有效的提高灌注樁承載力的方法。作為典型的軟土地區，上海數百項鉆孔灌注樁樁基工程中采用了后注漿技術，近幾年來在高層建筑、橋梁工程中的應用越來越普遍。

2 鉆孔灌注樁后注漿技術

2.1 后注漿技術分類

按注漿部位不同分類，后注漿技術可分為樁端后注漿、樁側后注漿和樁端+樁側聯合后注漿3種方式。

2.2 后注漿性態

注漿效應隨樁端、樁側地基土體性質及注漿漿液性質和注漿壓力的不同而變化，分為滲透注漿、壓密注漿和劈裂注漿3種類型。

有研究表明［1］：在鉆孔灌注樁后壓漿的實施過程中，上述三種注漿性態大多同時存在，相互交織，只有主次之分而沒有明顯的界限區分。當樁側土為粗粒土時，樁側注漿以滲透注漿為主；當為細粒土時，樁側注漿以劈裂注漿為主。對于樁表面的泥皮薄弱區則較易發生劈裂注漿。當樁端持力層為粗粒土，樁端注漿則以滲透注漿為主，隨后將出現樁端土一定范圍的劈裂注漿及沿樁身向上一定高度的劈裂注漿。當樁端持力層及樁側均為細粒土時，樁端注漿開始為滲透、壓密注漿，后轉化為劈裂注漿。

2.3 后注漿改善灌注樁承載力機理

鉆孔灌注樁通過后注漿技術，漿液通過“充填膠結”、“劈裂加筋”、“壓密固化”等方式，通過物理化學作用改善樁端沉渣、樁周泥皮及施工對土體的擾動影響，使樁基承載性能得到大幅提高。

2.4 后注漿效果影響因素

后注漿的加固效果影響因素主要包括以下幾方面：注漿量、水灰比、注漿起始時間、注漿速度和注漿壓力等。有研究表明［4］，合理的注漿量成為后注漿設計的首要問題，建立了注漿量同承載力計算的相關關系。

3 鉆孔灌注樁后注漿承載力估算方法

鉆孔灌注樁后注漿承載力估算方法一般分為兩大類：樁身幾何參數改變法、鉆孔灌注樁參數提高法。現行主要規范承載力計算方法如下所示。

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①上海地基基礎設計規范（DGJ08-11-2010）

樁基承載力計算參數取規范經驗參數上限值，并乘以綜合調整系數1.2。

②建筑樁基技術規范（JGJ94-2008）

后注漿側阻力增強系數、端阻力增強系數 表1

后注漿側阻力增強系數、端阻力增強系數 表1

注：干作業鉆、挖孔樁，p按表列值乘以小于1.0的折減系數。當樁端持力層為黏性土或粉土時，折減系數取0.6；為砂土或碎石土時，取0.8。

土層名稱 淤泥淤泥質土1.2～1.3黏性土土1.4～1.8 2.2～2.5粉砂細砂1.6～2.0 2.4～2.8中砂1.7～2.1 2.6～3.0粗砂礫砂2.0～2.5 3.0～3.5礫石卵石2.4～3.0 3.2～4.0全風化巖強風化巖1.4～1.8 2.0～2.4

4 工程實例

4.1 工程概況

擬建某超高層建筑，位于上海黃浦江邊，塔樓地上40層（高度155m），地下4層，開挖深度21.8m。

4.2 樁基方案及參數

塔樓采用800mm直徑的鉆孔灌注樁，樁端入土深度約為63m，樁基持力層為⑦2粉砂層。采用樁端后注漿技術，樁端注入水泥量不得小于2.0t。擬建場地屬濱海平原地貌，均為第四紀沉積地層，場地位于正常沉積區，30m以下基本為粉土、砂土層。典型地層分布見表2所示。

典型地層分布一覽表 表2

4.3 試樁情況

本工程選取3根基樁進行破壞性試樁，測試情況如下。

SYZ-1試樁試驗加載至18200kN，試驗所得的Q-S曲線出現明顯拐點，S-lgt曲線明顯向下曲折，單樁極限承載力取其前一級荷載即17550kN。

圖1 SYZ-1試樁Q-S曲線

圖2 SYZ-2試樁Q-S曲線

SYZ-2試樁試驗加載至18200kN，試驗所得的Q-S曲線未出現明顯拐點，而是呈緩變型狀態，根據規范按總沉降量確定，即取16696kN。SYZ-3試樁試驗加載至17550kN，試驗所得的Q-S曲線出現明顯拐點，S-lgt曲線明顯向下曲折，單樁極限承載力取其前一級荷載即16900kN。

由表3可以看出，上海規范、樁基規范推薦方法可以用于估算后注漿樁基承載力，但是最終樁基承載力應以靜載荷試驗為準。

5 小結

圖3 SYZ-3試樁Q-S曲線

靜載荷試驗匯總及承載力對比 表3

①樁端后注漿顯著提高了單樁極限承載力，是改善鉆孔灌注樁土體應力釋放、土層泥漿浸泡引起的松軟、樁底沉渣及泥皮等問題的有效手段。

②規范法計算后注漿樁基承載力具有可操作性，有利于工程應用，但僅能用于承載力的估算。施工圖階段的承載力須以靜載試驗為依據。