樁基后壓漿技術(shù)對(duì)樁基承載力的影響分析

1、樁基后壓漿技術(shù)對(duì)樁基承載力的影響分析摘要：文章闡述了影響鉆孔灌注樁承載力的主要因素及 后壓漿技術(shù)可提高樁基承載力的機(jī)理、施工工藝和質(zhì)量控 制要點(diǎn)。通過(guò)理論理算與實(shí)際檢測(cè)結(jié)果的對(duì)比、壓漿前后試 驗(yàn)測(cè)試結(jié)果對(duì)比，分析了樁基后壓漿技術(shù)的作用機(jī)理，說(shuō)明 了樁基后壓漿技術(shù)的有效性。關(guān)鍵詞：樁基后壓漿；施工方法；提高承載力；經(jīng)濟(jì)效 益中圖分類號(hào)：f文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a一、緒論針對(duì)北京cbd核心區(qū)地下公共空間市政交通基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng) 目，對(duì)灌注樁后壓漿施工技術(shù)進(jìn)行研究，對(duì)大直徑灌注樁后 壓漿技術(shù)在施工中如何對(duì)壓漿質(zhì)量進(jìn)行控制以及壓漿過(guò)程 中可能出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行整理，并力求提出相應(yīng)的解決方法。 為灌注樁的施工提供技術(shù)支持。

2、灌注樁后壓漿法能適用各種復(fù)雜地質(zhì)條件下的地基基 礎(chǔ)施工，應(yīng)用市場(chǎng)十分廣闊。其應(yīng)用價(jià)值體現(xiàn)在以下幾個(gè)方 面。(1) 繼承了鉆孔灌注樁的全部?jī)?yōu)點(diǎn)，適用各種地質(zhì)土層 條件、施工時(shí)無(wú)振害、無(wú)噪聲污染等等?，F(xiàn)代的建筑施工一大部分是在人口密集的城市進(jìn)行，可 選擇的施工場(chǎng)地及資源又到諸多的限制，同時(shí)各大城市又相 繼提出施工環(huán)境保護(hù)的各項(xiàng)要求，隨著高層、超高層建筑數(shù) 量的增加，灌注樁后壓漿法的環(huán)保施工優(yōu)勢(shì)越來(lái)越突出。(2) 灌注樁樁端樁側(cè)后壓漿的施工工藝，用以提高樁一 土間的側(cè)摩阻力和樁端土體的力學(xué)強(qiáng)度。樁端樁側(cè)后壓漿灌 注樁的單樁承載力與相同直徑和長(zhǎng)度的未注漿的普通灌注 樁相比，提高幅度很大，能在很大程度上

3、縮短了樁的設(shè)計(jì)長(zhǎng) 度，減少了施工費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)效益極為明顯。二、樁端及樁側(cè)后壓漿的力學(xué)作用機(jī)理2. 1樁端后壓漿力學(xué)機(jī)理配置好的水泥漿液通過(guò)高壓泵壓入樁端持力土層中，水 泥漿液首先滲透到最疏松的樁端殘?jiān)糠忠约俺至訋r土 體原有的間隙中，并沖走沉渣，間隙被水泥漿液充填，漿液 固結(jié)后與持力層土體形成了強(qiáng)度較高的復(fù)合混凝土。隨著逐 漸增加的壓漿量和壓漿壓力，樁底土層中逐漸形成梨狀擴(kuò)大 頭，被壓密區(qū)范圍也逐漸擴(kuò)大，從而使得樁底土的固結(jié)狀態(tài) 和應(yīng)力路徑改變并提高。樁端壓漿提高單樁極限承載力的力學(xué)機(jī)理有以下幾個(gè) 方面：(1) 樁端壓漿可提高單樁的樁端端承力。樁端壓漿通過(guò) 注入水泥漿液使樁端持力層固化了，減輕

4、樁端持力層的擾動(dòng) 和降低沉渣，使樁端的端承力大大提高(2) 樁端壓漿的壓漿壓力作用于樁端，在力學(xué)原理上就 等于對(duì)樁端施加了預(yù)應(yīng)反力，達(dá)到提高了樁端阻力和樁側(cè)阻 力的目的。(3) 樁端壓漿的水泥漿液在壓力作用下沿樁側(cè)向上爬升，樁側(cè)泥皮被漿液滲透沖擊置換，與樁側(cè)土膠結(jié)固化，提 高了樁身與樁側(cè)土層界面之間的粘聚力和摩擦力，進(jìn)一步增 強(qiáng)了樁側(cè)摩阻力。所以說(shuō)樁端壓漿不僅僅是提高了樁端阻 力，同時(shí)還可以提高了樁側(cè)阻力，進(jìn)一步提高了單樁極限承 載力。(4) 群樁的樁端后壓漿可看成是人為地造了一塊樁端堅(jiān)硬持力層，并使其強(qiáng)度提高，使得整個(gè)建筑物沉降均勻且總 沉降量小，從而大大減少了群樁的變形量。綜上所述，樁端后

5、壓漿不僅可以提高樁端阻力，還能加 固樁端持力層，同時(shí)提高樁的樁側(cè)摩阻力。2. 2樁側(cè)后壓漿力學(xué)機(jī)理樁側(cè)壓漿是通過(guò)在鉆孔灌注樁施工過(guò)程中，先預(yù)埋置管式單向筏與內(nèi)管組成后壓漿裝置，在成樁3天后通過(guò)后壓漿 裝置以一定的壓力把水泥漿液壓入樁側(cè)土層中。當(dāng)漿液注入 時(shí)，對(duì)樁側(cè)泥皮進(jìn)行破壞的同時(shí)對(duì)樁周圍的土體起到滲透和 擠密作用，漿液填充了樁身混凝土與樁側(cè)周圍土體的間隙， 并膠結(jié)固化，可提高樁側(cè)土的強(qiáng)度及剛度。樁側(cè)后壓漿提高樁側(cè)阻力的機(jī)理是：樁側(cè)高壓壓漿后水 泥漿液在壓力作用下，一方面對(duì)樁側(cè)泥皮進(jìn)行滲透壓密填充膠結(jié)，使得樁 身與泥皮之間接觸面抗剪強(qiáng)度提高；另一方面水泥漿液對(duì)樁側(cè)土進(jìn)行擠壓固結(jié)擴(kuò) 充，固結(jié)后形

6、成強(qiáng)度高的水泥結(jié)石及劈裂產(chǎn)生的網(wǎng)狀漿脈，相當(dāng)于增大了樁的直 徑，提高了界面粗糙度。樁側(cè)壓漿兩方面的綜合結(jié)果是使樁側(cè)摩阻力得到提高。三、理論計(jì)算與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析3.1工程基本情況說(shuō)明北京cbd核心區(qū)地下公共空間市政交通基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目地 處于華北地區(qū)中部一一燕山沉降帶的西部。本工程設(shè)計(jì)樁長(zhǎng) 為17m,樁側(cè)設(shè)置1個(gè)注漿點(diǎn)，距樁頂7m,樁端設(shè)置2個(gè)注 漿點(diǎn)；設(shè)注漿計(jì)要求：樁端注漿量1.8t,樁側(cè)注漿量0. 8t, 注漿水灰比0.5：lo本工程采用樁端、樁側(cè)復(fù)式注漿，豎向 增強(qiáng)段為樁端以上12m及樁側(cè)注漿斷面以上12m,重疊部分 扣除，可認(rèn)為本工程樁為全樁身注漿增強(qiáng)。本工程樁單樁豎 向承載力設(shè)計(jì)值為67

7、50 kpa,靜載試驗(yàn)承載力為設(shè)計(jì)值的2 倍，取值為13500 kpao3.2理論計(jì)算單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值首先計(jì)算極限樁側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值，公式如下：qsk=uzqsikliqgsk=uz b sikqsikli式中qsk注漿前極限樁側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值，qgsk注漿后極限 樁側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值，qsik為土層極限樁側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值（kpa）, psik為注漿樁側(cè)阻力增強(qiáng)系數(shù)qsik為未注漿極限樁側(cè)阻力 標(biāo)準(zhǔn)值（kpa）。結(jié)合本工程地質(zhì)概況，通過(guò)計(jì)算，我們得到 下表：表3.1極限樁側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算極限樁端阻力標(biāo)準(zhǔn)值，公式如下：（未注漿）qpk二qpkap（注漿后）qgpk= 0 pqpkap本工程樁端土層為卵石層，n

8、63.5=43>10,樁長(zhǎng)15m <l=17m<30m,樁直徑 d二800mm,所以取：qpk=3000 kpa （最小極限樁端阻力標(biāo)準(zhǔn)值，計(jì)算值應(yīng)為 3100 kpa）b p=3. 2ap二 nr2二 n x0. 42=0. 5027則：qpk二qpkap二3000 x0. 5027=1508 kpaqgpk= b pqpkap=3. 2 x 1508=4825.5 kpa計(jì)算單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值，公式如下（未注漿）quk= qsk+ qpk（注漿后）qguk= qgsk+ qgpk（未注漿）quk= qsk+ qpk=4452+1508=6060 kpa（注漿后）qguk

9、二 qgsk+ qgpk=9250. 5+4825. 5=14076 kpa3. 3現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)與數(shù)據(jù)處理cbd核心區(qū)地下空間項(xiàng)目委托第三方檢測(cè)所，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng) 原位樁靜載試驗(yàn)，檢測(cè)后壓漿混凝土灌注樁的抗壓與抗拔承 載能力。檢測(cè)的相關(guān)要求及結(jié)果見(jiàn)下表：受檢樁號(hào)試驗(yàn)類型樁基設(shè)計(jì)及施工參數(shù)檢測(cè)結(jié)果試驗(yàn)結(jié)果表明，采用后壓漿技術(shù)施工的混凝土灌注樁承 載力完全能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求。3. 4測(cè)試結(jié)果對(duì)比分析3. 4.1理論計(jì)算結(jié)果分析通過(guò)理論計(jì)算單樁極限承載力，我們發(fā)現(xiàn)，在未注漿與 注漿兩種情況下，單樁極限承載力相差可達(dá)2. 3倍（計(jì)算結(jié) 果分別為6060kpa與14076kpa）o理論上后壓漿技術(shù)在節(jié)省 經(jīng)濟(jì)成本的

10、前提下極大的提高了樁基承載力。3.4.2試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析試驗(yàn)結(jié)果表明，工程現(xiàn)場(chǎng)的鉆孔灌注樁單樁承載力達(dá)到 了靜載試驗(yàn)設(shè)計(jì)值（ 13500kpa）的要求，與理論計(jì)算值 （14076） kpa也比較接近，說(shuō)明樁基后壓漿技術(shù)能夠極大的 提高單樁承載力。施工過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格控制水泥漿配比、樁端 樁側(cè)壓漿量等參數(shù)。四、結(jié)論綜上所述，大直徑鉆孔灌注樁經(jīng)樁端壓力注漿，明顯改 善了灌注樁樁端持力層和樁周土體的力學(xué)性能，提高了樁端 承力和側(cè)阻力，大大改善了灌注樁荷載傳遞性能，使灌注樁 的綜合承載力得到大幅度提高。大量工程實(shí)踐表明，其單樁 極限承載力可提高30%50%以上，有時(shí)可提升100%以上(例 如本工程)其加固效應(yīng)主要表現(xiàn)在以下四個(gè)方面：(1) 充填膠結(jié)效應(yīng)：樁底、樁側(cè)的土層因滲入注漿而 顯示充填膠結(jié)效應(yīng)，強(qiáng)度顯著提高。(2) 固化效應(yīng)：樁底沉渣及樁側(cè)表面的泥皮因漿液的 滲入、劈裂發(fā)生物理化學(xué)作用而固化；(3) 壓密效應(yīng)：由于若透水性土的孔隙不進(jìn)漿，漿液 在珠江店處集中地形成類似球形的漿泡，通過(guò)漿泡擠壓土 體，使土體被壓密，承載力得到提高。(4) 加筋效應(yīng)：樁底、樁側(cè)的細(xì)粒土因劈裂注漿形成