關(guān)于鉆孔灌注樁后壓漿施工和基樁承載力的計算的討論

1、關(guān)于鉆孔灌注樁后壓漿施工和基樁承載力的計算的討論劉晶晶鄭云峰高軍會成現(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、成本適中、施工簡便的基礎(chǔ)形式，在工業(yè)、民用建筑中得到越來越廣泛的應(yīng)用。其主 要的優(yōu)點是選擇靈活，無擠土，施_z-2=受季節(jié)限制，能廣泛適用于各類地質(zhì)條件并能提供巨大的單樁承載力等。但是鉆孔 灌注樁施工過程中泥漿護壁產(chǎn)生的泥皮和鉆孔對樁周土的擾動造成了樁側(cè)摩阻力的降低，同時樁底殘留的沉渣和鉆孔對樁 端土的擾動也會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

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 驗算和靜載檢測等方面詳細說明后注漿對承載力提高的作用。關(guān)鍵字：鉆孔灌注樁，承裁力，后壓漿，靜載試驗1概述鉆孔灌注樁作為一種常見的基礎(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。相對于其他樁基 類型，近些年隨著國家對基礎(chǔ)設(shè)施投資規(guī)模的擴大，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、機場、碼頭等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。同時，鉆孔灌注樁的施工工藝也在實踐中得到不 斷提升，大型鉆孔成樁設(shè)備的引進應(yīng)用使得機械化施工水平也在提高1-2。鉆孑L灌注樁是在泥漿護壁條件下，利用機械鉆進形成鉆孔，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，要求樁基施工隊伍在技術(shù)措施上落實，并加強施工質(zhì)量管理，密切注意抓好施工過 程中每一個環(huán)節(jié)的質(zhì)量，力爭將隱患消除在成樁之前。鉆孔灌注樁的設(shè)計和施工過程中面臨的一些問題阻礙了鉆孔灌注樁的進一步應(yīng)用。鉆孑L灌注樁施工 過程中泥漿護壁產(chǎn)生的泥皮和鉆孔對樁周土的擾動造成了樁側(cè)摩阻力的降低，同時樁底殘留的沉渣和鉆 孔對樁端土的擾動也會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)是解決上述問題的有效措施。注入的漿液可以對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，增強樁端土和樁側(cè)土的強度和剛度，從而達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對已有工程樁補強的措施，通過實施后壓漿灌注得到補強的基樁稱為后壓漿灌注 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足設(shè)計要求(可通過靜載荷 試驗確定)，則必須對該基樁采取必要的措施，使得其承載力能滿足設(shè)計要求。后壓漿灌注是手段之一， 通過埋管把配置好的水泥漿用一定壓力強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)鍵控制點為：開環(huán)與壓漿的時間和壓力

5、、注漿量、漿液水灰比等，具體工藝流程參見圖1。410 工程勘察 Geotecknical InvestigationSurveying2014年增刊第1期注漿準備8開環(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 通過注入的水泥漿來加固樁周圓礫層；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，無砂眼、無漏焊，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、在塑料管外套專用黑膠皮袋，防止 砼灌注過程中漏漿導(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)致異物通過出漿孔進入環(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)注漿水泥選用強度等級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)中后壓漿計算公式：單樁注漿量的設(shè)計應(yīng)根據(jù)樁徑、樁長、

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)驗系數(shù)，口，-15-18，=o5o7；對于卵、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)計直徑(m)；G一注漿量，以水泥質(zhì)量計(t)。e 經(jīng)計算得出：樁端注漿量216t，樁側(cè)注漿量084t，每根樁實際注漿量不少于3t水泥。3樁基承載力驗算31地層情況場地巖土層主要為第四紀全新世、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)強度不同場地土可分為7個工程地質(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：(詳見圖2)圖2地質(zhì)剖面圖填細砂：灰色，松散稍密，稍濕飽和，為場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。該層分布于整個場地，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，干強度、韌性中等，搖振反應(yīng)慢。該層分布于整個場地，厚度76016OOm，頂面埋深12701730m， 標高為一761一1114m。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，捻面光滑，有光澤，干強度、韌性均高，無搖振反應(yīng)。分布厚度140850m，頂面埋深2110 2650m，標高為一20741581m。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。該層分布于全場地，厚度1201180m，頂面埋深252030OOm，標高為24311983m。全風(fēng)化花崗巖j灰黃色，密實。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)量等級為V級。分布厚度為 220"-'760m，頂面埋深為33703560m，頂面標高30522819m。強風(fēng)化花崗巖：根據(jù)巖體風(fēng)化程度的差異及力學(xué)強度不同，細分為砂土狀和碎塊狀兩個亞層，其 特征如下：1強風(fēng)化花崗巖(砂土狀)：灰黃色，密實。巖石強烈風(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)量等級為V 級。一2強風(fēng)化花崗巖(碎塊狀)：灰黃色，稍硬。巖石強烈風(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，鉆進時有拔鉆聲，其強度有隨深度增加逐漸增強的特征。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)量等級為V級。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，巖石堅硬程度為堅硬巖(fr=-8082MPa)巖體基本質(zhì)量等級為級。表1各地層地質(zhì)參數(shù)一覽表kNm3MPakPa度kPakPaMNrn4mm填細砂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試驗樁基本資料編號樁長m樁徑mm成樁日期混凝土強度等級終孔巖性32基樁承載力驗算根據(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計算各基樁單樁極限承載力見下表：表3試驗樁理論極限承載力計算2014年增刊第1期工程勘察GeotechnicatInvestigationSurveying 413樁號持力層名稱持淼，樁徑警謦樁長蘭芋蘭4靜載檢測根據(jù)設(shè)計要求，本實驗采用堆預(yù)制混凝土塊壓重

13、平臺作為反力裝置，三根試驗樁的靜載極限荷載為 15000kN，試驗加載采用慢速維持荷載法，每級加載為設(shè)計要求極限荷載的110，即1500kN，第一級按2 倍分級荷載加荷。沉降量隨荷載變化情況見下表。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，三根試驗樁在荷載為15000KN的最終沉降分別為2547ram，231l懿n和1786ram，均 滿足規(guī)范允許的沉降。根據(jù)規(guī)范計算各基樁單樁極限承載力和靜載試驗得出的結(jié)果相吻合，從

14、而驗證了 后壓漿對基樁承載力的提高情況。同時根據(jù)三個試驗樁的沉降曲線可知，當荷載較小時，荷載一沉降曲線表現(xiàn)為線性關(guān)系；隨著荷載的 增大，沉降增速也逐漸增大，荷載沉降曲線逐漸變?yōu)榉蔷€性。因為上部和下部土層側(cè)摩阻力的發(fā)揮是一 個異步的過程，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應(yīng)用非常廣泛的成樁工藝，是技術(shù)性很強的隱蔽工程，、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)后注漿灌注是一項對已有工程樁補強的措施，通過注入基樁的

15、水泥來固化樁底沉渣和加固泥皮 的作用，從而和好的提高承載力，但是重點要根據(jù)不同的地層來布置樁端樁側(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，因此在進行基樁設(shè)計旌工時，要認真研究地勘報告，根據(jù)地層情況來計算基樁的承載力，從而能夠保證設(shè)計要求。 (4)基樁在受到上部荷載時，當荷載較小時，荷載一沉降瞌線表現(xiàn)為線性關(guān)系；隨著荷載的增加，沉降增速也逐漸增大，荷載沉降曲線逐漸變?yōu)榉蔷€性。因為上部和下部土層側(cè)摩阻力的發(fā)揮是個異步的過程，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，因此沉降量不會超出允許值。(5)本工程還有3根基樁未進行后注漿施工也需要進行靜載試驗，目前由于齡期不夠，尚未開始靜 載試驗。待其結(jié)果出來以后，還需進一步分析進行后注漿和未進行后注漿對基樁承載力提高的效果。參考文獻f1】閻運豐鉆孔灌注樁在民用建筑中的應(yīng)用及質(zhì)量控制【J1工