關(guān)于鉆孔灌注樁后壓漿施工和基樁承載力的計(jì)算的討論

1、關(guān)于鉆孔灌注樁后壓漿施工和基樁承載力的計(jì)算的討論劉晶晶鄭云峰高軍會(huì)成現(xiàn)偉(河北建設(shè)勘察研究院 ，石家莊05003 1)摘要：鉆孔灌注樁是一種適應(yīng)性強(qiáng)、成本適中、施工簡(jiǎn)便的基礎(chǔ)形式，在工業(yè)、民用建筑中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。其主 要的優(yōu)點(diǎn)是選擇靈活，無(wú)擠土，施_z-2=受季節(jié)限制，能廣泛適用于各類(lèi)地質(zhì)條件并能提供巨大的單樁承載力等。但是鉆孔 灌注樁施工過(guò)程中泥漿護(hù)壁產(chǎn)生的泥皮和鉆孔對(duì)樁周土的擾動(dòng)造成了樁側(cè)摩阻力的降低，同時(shí)樁底殘留的沉渣和鉆孔對(duì)樁 端土的擾動(dòng)也會(huì)造成樁端阻力的降低。注漿可以固化樁底沉渣和樁側(cè)泥皮，改善樁的承載性能?？箟簶对诤奢d作用下，樁 身軸力隨著深度的增加而減少，且隨著荷載的增加

2、，樁端軸力逐漸增大。本文主要從灌注樁后壓漿施工技術(shù)、基樁承載力 驗(yàn)算和靜載檢測(cè)等方面詳細(xì)說(shuō)明后注漿對(duì)承載力提高的作用。關(guān)鍵字：鉆孔灌注樁，承裁力，后壓漿，靜載試驗(yàn)1概述鉆孔灌注樁作為一種常見(jiàn)的基礎(chǔ)形式已經(jīng)在建筑交通等行業(yè)中得到了廣泛地應(yīng)用。相對(duì)于其他樁基 類(lèi)型，近些年隨著國(guó)家對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施投資規(guī)模的擴(kuò)大，鉆孔灌注樁作為一種有效的基礎(chǔ)形式在公路橋梁、 工民建筑、鐵路、機(jī)場(chǎng)、碼頭等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。同時(shí)，鉆孔灌注樁的施工工藝也在實(shí)踐中得到不 斷提升，大型鉆孔成樁設(shè)備的引進(jìn)應(yīng)用使得機(jī)械化施工水平也在提高1-2。鉆孑L灌注樁是在泥漿護(hù)壁條件下，利用機(jī)械鉆進(jìn)形成鉆孔，采用導(dǎo)管法灌注水下混凝土的施工方法。

3、要想保證成樁質(zhì)量，要求樁基施工隊(duì)伍在技術(shù)措施上落實(shí)，并加強(qiáng)施工質(zhì)量管理，密切注意抓好施工過(guò) 程中每一個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量，力爭(zhēng)將隱患消除在成樁之前。鉆孔灌注樁的設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中面臨的一些問(wèn)題阻礙了鉆孔灌注樁的進(jìn)一步應(yīng)用。鉆孑L灌注樁施工 過(guò)程中泥漿護(hù)壁產(chǎn)生的泥皮和鉆孔對(duì)樁周土的擾動(dòng)造成了樁側(cè)摩阻力的降低，同時(shí)樁底殘留的沉渣和鉆 孔對(duì)樁端土的擾動(dòng)也會(huì)造成樁端阻力的降低。注漿可以固化樁底沉渣和樁側(cè)泥皮，改善樁的承載性能。 抗壓樁在荷載作用下，樁身軸力隨著深度的增加而減少，且隨著荷載的增加，樁端軸力逐漸增大。另一 方面樁端后注漿技術(shù)是解決上述問(wèn)題的有效措施。注入的漿液可以對(duì)樁端沉渣及樁周泥皮起到滲透、填 充

4、、壓密、劈裂和固結(jié)等作用，增強(qiáng)樁端土和樁側(cè)土的強(qiáng)度和剛度，從而達(dá)到提高樁基極限承載力，減 少樁基沉降的目的3-4。2后注漿施工工藝后注漿灌注是一項(xiàng)對(duì)已有工程樁補(bǔ)強(qiáng)的措施，通過(guò)實(shí)施后壓漿灌注得到補(bǔ)強(qiáng)的基樁稱(chēng)為后壓漿灌注 樁。工程上，由于持力層不夠、沉渣等原因，基樁的單樁極限承載力不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求(可通過(guò)靜載荷 試驗(yàn)確定)，則必須對(duì)該基樁采取必要的措施，使得其承載力能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。后壓漿灌注是手段之一， 通過(guò)埋管把配置好的水泥漿用一定壓力強(qiáng)行注入樁端土層或者樁周土體，以提高土層承載力及樁與土之間的摩阻力，達(dá)到提高樁極限承載力的目的。21施工工藝流程 后壓漿施工的關(guān)鍵控制點(diǎn)為：開(kāi)環(huán)與壓漿的時(shí)間和壓力

5、、注漿量、漿液水灰比等，具體工藝流程參見(jiàn)圖1。410 工程勘察 Geotecknical InvestigationSurveying2014年增刊第1期注漿準(zhǔn)備8開(kāi)環(huán)l=漿液配制9注漿管道首次注漿9注漿管循環(huán)注漿且滿(mǎn)足注漿終止條件3t9終止注漿圖1后壓漿工藝流程圖22施工工序要求壓漿管布置：本工程鉆孔灌注樁采用后壓漿技術(shù)，壓漿管具體布置為30m一處為樁側(cè)壓漿，目的為 通過(guò)注入的水泥漿來(lái)加固樁周圓礫層；樁端一處，為了固化樁底沉渣，提高樁端承載力。注漿管材料：壓漿直管所有接頭應(yīng)焊接牢固，無(wú)砂眼、無(wú)漏焊，防止由于出現(xiàn)焊接質(zhì)量原因?qū)е伦?漿管堵塞。壓漿環(huán)管上每隔5鋤打孔，孔徑5mm外用膠帶封口，然后

6、在塑料管外套專(zhuān)用黑膠皮袋，防止 砼灌注過(guò)程中漏漿導(dǎo)致壓漿管堵塞。注漿位置：樁側(cè)距樁頂30m處，樁端(設(shè)計(jì)為456m)。 壓漿管用綁絲固定于鋼筋籠上，隨鋼筋籠安置于孔內(nèi)。出漿孔在壓漿管下設(shè)前一定要密封，下放鋼筋籠時(shí)注意防止孔壁摩擦或其它原因致使密封破損，而導(dǎo)致異物通過(guò)出漿孔進(jìn)入環(huán)管中堵死通路。鋼筋 籠安放完成后，用堵絲將壓漿管上口封住，防止異物掉入堵塞壓漿管。漿液水灰比及單樁注漿量： (1)注漿水泥選用強(qiáng)度等級(jí)425MPa的普通硅酸鹽水泥。 (2)根據(jù)規(guī)范，本后壓漿漿液的水灰比采用06。 (3)注漿量：根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范(JGJ942008)中后壓漿計(jì)算公式：?jiǎn)螛蹲{量的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)樁徑、樁長(zhǎng)、

7、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，可按下式估算：Ge=aPd+僅snd式中：口，口。分別為樁端、樁側(cè)注漿量經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，口，-15-18，=o5o7；對(duì)于卵、礫石、中粗砂取較高值；n一樁側(cè)注漿斷面數(shù)；d·基樁設(shè)計(jì)直徑(m)；G一注漿量，以水泥質(zhì)量計(jì)(t)。e 經(jīng)計(jì)算得出：樁端注漿量216t，樁側(cè)注漿量084t，每根樁實(shí)際注漿量不少于3t水泥。3樁基承載力驗(yàn)算31地層情況場(chǎng)地巖土層主要為第四紀(jì)全新世、晚更新世松散堆積層、坡積或殘積層和燕山期侵入花崗巖及其風(fēng)2014年增刊第1期工程勘察GeotechnicalInvestigationSurveying 411化帶。

8、根據(jù)成因、力學(xué)強(qiáng)度不同場(chǎng)地土可分為7個(gè)工程地質(zhì)層，現(xiàn)將各巖土層特征及分布規(guī)律自上而下分述如下：(詳見(jiàn)圖2)圖2地質(zhì)剖面圖填細(xì)砂：灰色，松散稍密，稍濕飽和，為場(chǎng)地圍海造地由人工堆填而成，為新近堆填。礦物 成分主要為石英，不均勻含有約1025的貝殼碎屑。該層分布于整個(gè)場(chǎng)地，厚度1270,-1730m，其中 北側(cè)較薄，南側(cè)較厚。淤泥質(zhì)土：深灰色，飽和，流塑，含有少量腐殖質(zhì)及貝殼碎片。具有粘性，捻面較光滑，稍有光 澤，干強(qiáng)度、韌性中等，搖振反應(yīng)慢。該層分布于整個(gè)場(chǎng)地，厚度76016OOm，頂面埋深12701730m， 標(biāo)高為一761一1114m。粉質(zhì)粘土：灰黃色，飽和，可塑，以粉質(zhì)粘土為主，局部相變?yōu)?/p>

9、粘土。含有少量鐵錳質(zhì)氧化物。 粘性強(qiáng)，捻面光滑，有光澤，干強(qiáng)度、韌性均高，無(wú)搖振反應(yīng)。分布厚度140850m，頂面埋深2110 2650m，標(biāo)高為一20741581m。圓礫：灰黃色，飽和，稍密中密。成分以圓礫為主，粗顆粒粒徑大部分為815ram，大者可達(dá)80mm 以上，顆粒磨圓度較好，渾圓狀為主，粗顆粒母巖成分為中微風(fēng)化花崗巖，充填物以石英砂和粘性土為 主。該層分布于全場(chǎng)地，厚度1201180m，頂面埋深252030OOm，標(biāo)高為24311983m。全風(fēng)化花崗巖j灰黃色，密實(shí)。原巖組織結(jié)構(gòu)己基本破壞，巖石已完全風(fēng)化，巖芯呈土狀，具浸 水易軟化崩解特性。N=3344擊，-N=389擊。巖石為極軟

10、巖，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為V級(jí)。分布厚度為 220"-'760m，頂面埋深為33703560m，頂面標(biāo)高30522819m。強(qiáng)風(fēng)化花崗巖：根據(jù)巖體風(fēng)化程度的差異及力學(xué)強(qiáng)度不同，細(xì)分為砂土狀和碎塊狀兩個(gè)亞層，其 特征如下：1強(qiáng)風(fēng)化花崗巖(砂土狀)：灰黃色，密實(shí)。巖石強(qiáng)烈風(fēng)化，原巖組織結(jié)構(gòu)已大部分破壞。巖芯呈 砂土狀，手捏易散，干鉆較困難，浸水易軟化崩解。巖石為極軟巖，巖體極破碎，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為V 級(jí)。一2強(qiáng)風(fēng)化花崗巖(碎塊狀)：灰黃色，稍硬。巖石強(qiáng)烈風(fēng)化，巖石組織結(jié)構(gòu)己部分破壞，巖芯呈碎 塊狀，錘擊易碎，鉆進(jìn)時(shí)有拔鉆聲，其強(qiáng)度有隨深度增加逐漸增強(qiáng)的特征。巖石為軟巖，巖體破碎，巖

11、412工程勘察Geotechnical InvestigationSurveyrig2014年增刊第1期體基本質(zhì)量等級(jí)為V級(jí)。中風(fēng)化花崗巖：褐黃色、灰白色，花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石裂隙較發(fā)育，巖芯呈短柱狀。巖體 較破碎，巖石堅(jiān)硬程度為堅(jiān)硬巖(fr=-8082MPa)巖體基本質(zhì)量等級(jí)為級(jí)。表1各地層地質(zhì)參數(shù)一覽表kNm3MPakPa度kPakPaMNrn4mm填細(xì)砂18。07090903064-813O50淤泥質(zhì)土17424536275456520256-12O15粉質(zhì)粘土1957791 119 35913417030143-6025圓礫200200250320709015-3全風(fēng)警花崗1959

12、0120350 75吼掌磊轟瑟2吣M。n。4z。8。sooo：警璺些孽囊215一n“。nLOUn5501206000劃七巖(碎塊狀)中風(fēng)垡花崗235200015010000表2試驗(yàn)樁基本資料編號(hào)樁長(zhǎng)m樁徑mm成樁日期混凝土強(qiáng)度等級(jí)終孔巖性32基樁承載力驗(yàn)算根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范JGJ942008中535公式：=a,k+Q面2材g講lf+qekAp計(jì)算各基樁單樁極限承載力見(jiàn)下表：表3試驗(yàn)樁理論極限承載力計(jì)算2014年增刊第1期工程勘察GeotechnicatInvestigationSurveying 413樁號(hào)持力層名稱(chēng)持淼，樁徑警謦樁長(zhǎng)蘭芋蘭4靜載檢測(cè)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本實(shí)驗(yàn)采用堆預(yù)制混凝土塊壓重

13、平臺(tái)作為反力裝置，三根試驗(yàn)樁的靜載極限荷載為 15000kN，試驗(yàn)加載采用慢速維持荷載法，每級(jí)加載為設(shè)計(jì)要求極限荷載的110，即1500kN，第一級(jí)按2 倍分級(jí)荷載加荷。沉降量隨荷載變化情況見(jiàn)下表。圖3 TP1基樁沉降隨荷載的變化情況2015目稔lO 遁0O02004006008001000120014001600噸位t圖4 TP2基樁沉降隨荷載的變化情況第1期414圖5 TP一3基樁沉降隨荷載的變化情況由上圖可知，三根試驗(yàn)樁在荷載為15000KN的最終沉降分別為2547ram，231l懿n和1786ram，均 滿(mǎn)足規(guī)范允許的沉降。根據(jù)規(guī)范計(jì)算各基樁單樁極限承載力和靜載試驗(yàn)得出的結(jié)果相吻合，從

14、而驗(yàn)證了 后壓漿對(duì)基樁承載力的提高情況。同時(shí)根據(jù)三個(gè)試驗(yàn)樁的沉降曲線(xiàn)可知，當(dāng)荷載較小時(shí)，荷載一沉降曲線(xiàn)表現(xiàn)為線(xiàn)性關(guān)系；隨著荷載的 增大，沉降增速也逐漸增大，荷載沉降曲線(xiàn)逐漸變?yōu)榉蔷€(xiàn)性。因?yàn)樯喜亢拖虏客翆觽?cè)摩阻力的發(fā)揮是一 個(gè)異步的過(guò)程，上部土層的側(cè)摩阻力先于下部土層發(fā)揮作用。不同的土層中，平均側(cè)摩阻力有所差別。5總結(jié)(1)鉆孔灌注樁工程是一項(xiàng)應(yīng)用非常廣泛的成樁工藝，是技術(shù)性很強(qiáng)的隱蔽工程，、從鉆孔、泥漿制 備、鋼筋籠吊裝到混凝土澆筑各項(xiàng)工序銜接緊密。影響成樁質(zhì)量的因素和需要控制的環(huán)節(jié)很多，其中后 壓漿施工是提高基樁承載力的有效方法之。(2)后注漿灌注是一項(xiàng)對(duì)已有工程樁補(bǔ)強(qiáng)的措施，通過(guò)注入基樁的

15、水泥來(lái)固化樁底沉渣和加固泥皮 的作用，從而和好的提高承載力，但是重點(diǎn)要根據(jù)不同的地層來(lái)布置樁端樁側(cè)后壓漿的位置和注漿量。(3)不同的地層情況，基樁的承載力有所不同，因此在進(jìn)行基樁設(shè)計(jì)旌工時(shí)，要認(rèn)真研究地勘報(bào)告，根據(jù)地層情況來(lái)計(jì)算基樁的承載力，從而能夠保證設(shè)計(jì)要求。 (4)基樁在受到上部荷載時(shí)，當(dāng)荷載較小時(shí)，荷載一沉降瞌線(xiàn)表現(xiàn)為線(xiàn)性關(guān)系；隨著荷載的增加，沉降增速也逐漸增大，荷載沉降曲線(xiàn)逐漸變?yōu)榉蔷€(xiàn)性。因?yàn)樯喜亢拖虏客翆觽?cè)摩阻力的發(fā)揮是個(gè)異步的過(guò)程，上部土層的側(cè)摩阻力先于下部土層發(fā)揮作用。不同的土層中，平均側(cè)摩阻力有所差別。后注漿增加了基樁土層的側(cè)摩阻力，因此沉降量不會(huì)超出允許值。(5)本工程還有3根基樁未進(jìn)行后注漿施工也需要進(jìn)行靜載試驗(yàn)，目前由于齡期不夠，尚未開(kāi)始靜 載試驗(yàn)。待其結(jié)果出來(lái)以后，還需進(jìn)一步分析進(jìn)行后注漿和未進(jìn)行后注漿對(duì)基樁承載力提高的效果。參考文獻(xiàn)f1】閻運(yùn)豐鉆孔灌注樁在民用建筑中的應(yīng)用及質(zhì)量控制【J1工