后注漿法對單樁極限承載力影響實例分析

余 瑩

(健研檢測集團有限公司，福建 廈門 361000)

1 后注漿灌注樁承載力機理分析

1.1 后注漿技術的加固機理

后注漿技術的加固機理為水泥漿液填充滲透到樁基軟弱土層，再沿著樁周孔壁上返，實現對樁身軟弱土層的加固，保證樁身強度。后注漿施工技術能夠對后樁漿液與樁周被干擾的土體與鄰近土體形成一種特殊的水泥-土網狀結構，這一結構帶有一定強度的結晶化合物，進而能夠增強樁周松散土體與鄰近土體的抗剪強度與抗壓強度，使得樁基與樁周土體結合更加緊密，提高灌注樁單樁的極限承載力。

1.2 樁側摩阻力提高

1)水泥漿液擠壓樁周土，使得樁周土體發生位移，漿液滲透填充到樁周土之間，擴大樁徑d。

2)后注漿法灌注的水泥漿液會沿著樁和樁周土之間的接觸軟弱面上升，繼而泥皮固結，循環擠壓與固結，使得樁基與樁周土緊密結合，提高土的粘聚力c與內摩擦角φ。

3)在注漿過程中，樁基受到的荷載會發生變化，樁頂承受豎向荷載，而樁土間出現剪切位移時，應確定剪切位移發生界面，并計算出樁側極限側阻力，通常情況下樁側第i層土的極限側阻標準值與土的強度計算公式一致，即用庫倫公式表示：

qsik=c+tanφ

(1)

式中，根據庫倫公式可以確定，樁側第i層土的極限側阻標準值qsik值大小與土的粘聚力c與內摩擦角φ存在密切聯系；后注漿法注漿后，土的粘聚力c與內摩擦角φ會隨之增加，進而樁側第i層土的極限側阻標準值qsik值也增加，這與《建筑樁基技術規范》(JGJ 94—2008)[1]所提供的參考數據相一致，即側阻力增強系數取值在1.2～3.0，即驗證了這一點。

1.3 樁端阻力提高

1)漿液灌注到樁端后，漿液會根據不同性質的填充料出現形態迥異的擴散，若樁端的填充材料為粗粒土，進入樁端的漿液以注漿源為中心，以球狀或柱狀的形態向樁內擴散；若樁端的填充材料為細粒土，進入終端的漿液發揮劈裂加筋作用，擠密填充加固樁端，提升樁側土地的強度。

2)后注漿法對混凝土灌注樁注漿后，受到某些特殊狀態鉆頭的影響，部分漿液會在樁端形成類似倒三角形，加固軟弱土層，調整樁端阻力，擴大土層接觸面積，達到優化土層性質的目的。后注漿法注漿后，樁端摩擦阻力表達公式為：

Q=BqpkA

(2)

式中，B為端阻力增強系數；qpk為極限端阻力標準值，kPa；A為樁端承載面積，m2。

做好施工地質勘察工作，并根據地質勘察報告調整鉆孔設計方案，鉆孔樁樁端的阻力標準值qpk的大小要根據實際工程情況調整，但不超出500～1 200 kPa。實施注漿后，樁端沉渣會被加固，土的強度與鉆孔樁樁端阻力標準值qpk會增大，加上受到在注漿源以球形或柱形擴散的泥漿的影響下，樁的承載面積A會隨之增大，最后樁端阻力也會增加，增加到原阻力的2～4倍。

1.4 成樁方法

常用的鉆孔灌注樁成樁方法主要有正循環與反循環施工兩種，但無論采取何種施工方法，在成樁后樁周都會存在一層被干擾松散的軟弱土，這一層土體的存在極大影響了灌注樁單樁極限承載力的提升。加上受到施工人員操作的影響，尤其是出現施工人員在鉆孔過程中鉆孔較快等情況時，黏性土還會出現縮徑問題，對單樁極限承載力造成附加影響。因而，在正式開展混凝土灌注作業前，應安排施工人員進行二次清孔作業，清理沉渣與泥皮，對樁身質量進行檢查，確保樁基的穩定性與安全性，提高單樁的極限承載力。

2 影響后注漿單樁極限承載力的主要因素

2.1 注漿量(水泥用量)

如果土層參數保持不變，那么注漿量的多少就會對混凝土灌注樁單樁的極限承載力產生直接影響，按照《建筑樁基技術規范》(JGJ 94—2008)的計算與模擬，注漿量與單樁極限承載力增加幅度的計算公式為：

Gc=apd+asnd

(3)

式中，ap為樁端注漿量經驗系數，取1.5～1.8；d為樁的直徑，m；as為樁側注漿量經驗系數，取0.5～0.7；n為樁側注漿橫斷面數。

根據以上計算公式可以確定，為了提高混凝土灌注樁單樁極限承載力，應對樁側注漿經驗系數、樁側注漿橫斷面數以及樁徑進行調整，取高值，以此保證樁基承載力，加固樁周軟弱土體。

2.2 土層參數

即使其他參數保持一致，灌注樁單樁的極限承載力還是會存在差異，而土層參數是造成這一差異的主要影響因素之一。后注漿法注漿后，漿液會沿著樁基土界面上升，但在上升過程中會受到土層介質、滲透性等因素的影響，最后的上升高度會存在較大差異，漿液上升高度的不同對樁周土體加固的高度不同，樁側摩阻力的大小也會存在差異。此外，樁底與樁側填充土體的性質也會影響承載力增加程度，粗粒土實施注漿后單樁極限承載力增加幅度大，反之，細粒土單樁極限承載力增加幅度較為有限。

2.3 復式注漿

灌注樁成樁且達到設計要求后即可開展注漿工作。若注漿量條件一致，采用復式注漿方式能夠有效提升注漿效果，擴大樁周土體改善面積，提高注漿效率，對單樁極限承載力產生正面積極的影響。

3 工程實例

本文選取4個工程實例，重點分析注漿后的承載力設計值與計算值的對比情況、注漿量不同時承載力及與樁頂、樁端沉降量的對比情況、注漿樁和未注漿樁承載力與沉降關系對比曲線三個方面。

3.1 注漿后的承載力設計值與計算值的對比

實例1：某建筑工程為24～27層住宅樓，地下1層，埋深為6 m左右，采用混凝土鉆孔灌注樁，有效樁長L為36.05 m，其中樁端持力層為8a粉質黏土，入土深度為9 m。

實例2：某建筑工程為25～32層住宅樓，地下1層，埋深為4 m左右，采用混凝土鉆孔灌注樁，有效樁長L為38.04 m，其中樁端持力層為7a粉質黏土，入土深度為9 m。

分析以上兩例建筑工程地質勘察報告，未注漿與樁底注漿后的單樁豎向極限承載力標準值Q，見表1。

表1 計算結果與靜試樁結果對比表

比較實例1與實例2計算結果與靜試樁結果對比表可以發現，實施注漿后，灌注樁單樁極限承載力可明顯提高，提高29.6%～42.4%，且實例1試樁未壓破壞，實例2試樁壓至破壞，這反映出孔底注漿極限承載力標準值還有發揮空間。

3.2 注漿樁和未注漿樁承載力對比

實例3：某高層建筑，灌注樁類型為Φ700 mm鉆孔灌注樁，為比較注漿前后單樁的承載力與沉降關系，試驗共選擇2根灌注樁，1根按照《建筑樁基技術規范》(JGJ 94—2008)標準實施注漿，另外1根不注漿，比較2根灌注樁的靜載荷載試驗結果與沉降情況，見表2。

表2 靜載荷試驗結果與沉降值

圖1 注漿樁沉降Q-s曲線圖

圖2 未注漿樁沉降Q-s曲線圖

分析靜載荷試驗結果與沉降值、注漿樁和未注漿樁承載力與沉降關系可以確定，若沉降量相同，實施注漿后樁的承載力大大提高，可提高60%，同時未注漿樁壓至破壞，灌注樁也沒有出現破壞情況，同時單樁的極限承載力還存在一定可發揮的空間。

4 結束語

混凝土灌注樁性能突出，能夠保證樁基的穩定性與控制施工成本，在當前建筑工程中得到了廣泛的應用。在混凝土灌注樁中應用后注漿法施工技術，能夠有效提高單樁極限承載力，控制樁基沉降現象，提高建筑工程綜合效益。

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