后壓漿工藝對(duì)灌注樁單樁承載力影響

淺析后壓漿工藝對(duì)灌注樁單樁承載力影響1、引言在xx地下直徑線洞樁法洞內(nèi)鉆孔樁施工過程中，受到洞內(nèi)施工條件的限制，原有的反循環(huán)鉆機(jī)在遇到地層變化地段（卵石層埋深變化較大，較原來(lái)地質(zhì)勘探埋深上升1~3m），直徑線洞內(nèi)鉆孔樁原設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)為12m，樁底持力層為卵石層；在該地段鉆進(jìn)至8~10m時(shí)就進(jìn)入卵石層，導(dǎo)致鉆機(jī)在鉆進(jìn)過程中跳動(dòng)，并出現(xiàn)卡鉆、堵鉆、損壞鉆頭等現(xiàn)象，經(jīng)與設(shè)計(jì)單位進(jìn)行洽商后決定減短樁身長(zhǎng)度至10m，并采用后壓漿技術(shù)改善灌注樁樁底沉渣和樁側(cè)泥皮的固有缺陷，從而大幅度地提高持力層的強(qiáng)度和變形模量，并形成擴(kuò)大頭，增大樁受力面積，從而提高樁端阻力。鉆孔灌注樁樁端后壓漿術(shù)是成樁時(shí)在樁底預(yù)置壓漿管路和壓漿裝置，待樁身達(dá)到一定強(qiáng)度后通過壓漿管路利用高壓注漿泵壓注水泥為主的漿液。對(duì)孔底沉渣和樁側(cè)泥皮進(jìn)行固化，從而消除傳統(tǒng)灌注施工工藝所固有的缺陷，以達(dá)到提高樁的了承載力，減少沉降量，并提高樁身質(zhì)量和樁承載力提高可靠性的一種科學(xué)先進(jìn)的技術(shù)方法。在卵石層進(jìn)行樁端注漿進(jìn)，漿液主要通過滲透、擠密、填充及固結(jié)作用，大幅度地提高持力層的強(qiáng)度和變形模量，并形成擴(kuò)大頭，增大樁受力面積，從而提高樁端阻力。2、鉆孔灌注樁樁端后壓漿施工工藝簡(jiǎn)述2.1注漿工藝流程制作注漿管→安置注漿管、樁施工→5-7天后→配制水泥漿→注漿泵、注漿管路連接→開始注漿，連續(xù)配制水泥漿和注漿，觀察注漿壓力表，穩(wěn)壓，統(tǒng)計(jì)注漿量→注漿結(jié)束。2.2水泥漿配制：水灰比0.4～0.6（根據(jù)地質(zhì)條件確定）。2.3將高壓膠管與注漿泵、注漿管連接，檢查后啟動(dòng)注漿泵，注漿中嚴(yán)密監(jiān)視注漿壓力，注漿壓力0.5～4MPa（根據(jù)地質(zhì)條件確定），保持一定的注漿流速，至注漿量達(dá)到設(shè)計(jì)要求，該樁注漿結(jié)束。2.4注漿終止條件（1）注漿量達(dá)到設(shè)計(jì)要求.（2）如樁周地面冒漿,間歇2—3小時(shí)后再次補(bǔ)注，累計(jì)使注漿量達(dá)到設(shè)計(jì)要求。（3）如泵壓超過設(shè)計(jì)值時(shí)應(yīng)停注0.5—1小時(shí)，改注其他樁，然后回頭再注。我們一般利用的是水灰比1:1，并慘入適當(dāng)?shù)呐驖?rùn)土，保持漿液的穩(wěn)定性。壓力一般選用4.0MPa一樣。樁徑越大，需要預(yù)留的壓漿孔就越多。一般需要兩個(gè)壓漿孔，大于2m的可采用3~4個(gè)壓漿孔。穩(wěn)壓需要的時(shí)間不長(zhǎng)，可能就幾分鐘即可，壓漿時(shí)應(yīng)觀測(cè)樁頂?shù)纳弦屏?。在目前情況下，后壓漿施工工藝還沒有具體的規(guī)范要求；對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)施工中所需要的數(shù)據(jù)還需要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和理論計(jì)算確定，在壓漿后必須選一部分樁做靜載荷試驗(yàn)。3、后壓漿灌注樁單樁注漿量計(jì)算公式：在目前進(jìn)行后壓漿灌注樁單樁注漿量計(jì)算時(shí)通常采用下面的公式，該公式在計(jì)算形式上沒有考慮注漿壓力、漿液粘稠度等條件；采用該式計(jì)算出的注漿量與現(xiàn)場(chǎng)施工中實(shí)際注漿量相比偏差在±10%，基本上可以指導(dǎo)施工。3.1樁底注漿量：3.2樁側(cè)注漿量式中：d---樁徑（m）L---樁長(zhǎng)（m）ξ---注漿率卵礫石取ξ=0.3～0.5；粘性土、粉土、粉細(xì)砂取ξ=0.2～0.3；——樁身周長(zhǎng)（m）m---樁側(cè)注漿橫截面數(shù)在本文中限于篇幅不對(duì)該部分內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算。4、靜載試驗(yàn)試驗(yàn)結(jié)果及分析·4.1試驗(yàn)結(jié)果

在靜載試驗(yàn)前對(duì)試驗(yàn)樁和錨樁進(jìn)行了樁身完整性檢測(cè)，測(cè)試結(jié)果表明除了個(gè)別試樁和錨樁為II類樁之外，其余的試樁全為I類樁。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，并考慮試驗(yàn)結(jié)果存在一定離散性等因素之后，各類型樁的承載力特征值平均值匯總?cè)绫?所示。從表1中可以看出，各類型后壓漿灌注樁承載力均滿足設(shè)計(jì)要求。4.2試驗(yàn)結(jié)果分析4.2.1后壓漿對(duì)抗壓樁承載力性狀影響分析

表2對(duì)各類樁型承載力特征值進(jìn)行了對(duì)比。從表2中可以看出樁型3、4、7非壓漿樁承載力試驗(yàn)值與計(jì)算值（依據(jù)勘察報(bào)告提供的參數(shù)）相差不到10％，說(shuō)明承載力計(jì)算值可以反映相應(yīng)樁型普通灌注樁承載力的實(shí)際值，因此可以用非壓漿計(jì)算值與壓漿后承載力的實(shí)測(cè)值進(jìn)行對(duì)比來(lái)說(shuō)明承載力的提高幅度。從表3中可見，后壓漿能大幅度提高樁基的抗壓承載力，對(duì)于本次試樁工程，樁基的抗壓承載力提高幅度均在80％以上。試驗(yàn)結(jié)果表明，只要合理確定壓漿參數(shù)，嚴(yán)格控制施工過程，對(duì)于圓礫土層，后壓漿提高灌注樁抗壓承載力的效果是很顯著的。表1試樁承載力特征值試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表（平均值）樁型受力類型持力層樁徑（mm）有效樁長(zhǎng)(m)是否壓漿承載力特征值（kN）1抗壓圓礫土80010是58502抗壓圓礫土10009是54003抗壓圓礫土80010是54004抗壓圓礫土100011是50505抗壓卵石100012是53006抗壓圓礫土80010是47007抗壓圓礫土100011是51008抗壓圓礫土8009是50009抗壓卵石80012是535010抗壓圓礫土100010是4200表2后壓漿抗壓樁承載力提高幅度統(tǒng)計(jì)表樁號(hào)持力層有效樁長(zhǎng)壓漿后承載力特特征值（kN）原12m樁長(zhǎng)非壓壓漿承載力力特征值（kN）承載力提高幅度（％）試驗(yàn)值計(jì)算值1圓礫土105850/23901442圓礫土95400/22801383圓礫土105200210021431444圓礫土115050230525151195卵石125300/25301086圓礫土104700/2485897圓礫土11510024112574998圓礫土95000/23391149卵石125350/241412110圓礫土104200/230881注：樁型3、4、7承載力提高幅度以試驗(yàn)值作為比較對(duì)象，其余樁型均以計(jì)算值作為比較對(duì)象。4.2.2后壓漿對(duì)抗壓樁變形性狀影響分析

圖1為樁型3后壓漿與非壓漿共五根試驗(yàn)樁的荷載沉降Q～s曲線。其中NE-TP1和NE-TP3為非后壓漿灌注樁，其余三根均為后壓漿樁。從圖1中可以看出，未壓漿的NE-TP1和NE-TP3的Q～s曲線屬明顯的陡降型，具有摩擦樁的顯著特征，說(shuō)明樁底沉渣的存在嚴(yán)重影響了端承力的發(fā)揮。另外三根后壓漿樁NB-TP1、NC-TP1、ND-TP1的Q～s曲線基本屬緩降型，平緩段明顯變長(zhǎng)，因而其極限承載力較非后壓漿樁大幅提高。圖1樁型3后壓漿與非壓漿試驗(yàn)樁的荷載沉降Q～s曲線

綜合考慮五根試樁的試驗(yàn)結(jié)果，樁型3后壓漿試樁單樁極限承載力為8200kN，非后壓漿試樁單樁極限承載力為3600kN，承載力提高幅度為144％。后壓漿樁達(dá)到極限荷載時(shí)，其樁頂沉降量為10mm，在相同的樁頂荷載作用下，非后壓漿試樁的沉降量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了80mm?？梢姡髩簼{能顯著地減小泥漿護(hù)壁水下灌注樁的沉降量，從而提高樁基承載力。其它樁型對(duì)比試驗(yàn)的Q～s曲線也反映了同樣的規(guī)律，限于篇幅，不進(jìn)行逐個(gè)對(duì)比。

5、后壓漿鉆孔灌注樁作用機(jī)理淺析通過現(xiàn)場(chǎng)施工過程中不斷總結(jié)和摸索，后壓漿的作用機(jī)理是在成樁后，由樁端和樁側(cè)的預(yù)埋管壓入水泥漿，通過漿液的滲擴(kuò)、擠密和劈裂等方式，消除泥漿護(hù)壁灌注樁的樁側(cè)泥皮和樁底沉渣的固有缺陷，改善樁土界面，使樁周一定范圍的土體得到加固，土體強(qiáng)度增加，增大樁側(cè)摩阻力和端承力，從而大幅度提高單樁承載力和減少沉降。結(jié)合本工程地質(zhì)特點(diǎn)，可以認(rèn)為本工程后壓漿提高樁基承載力的機(jī)理，主要為以下三點(diǎn)：（1）充填膠結(jié)效應(yīng)

試樁持力層為圓礫土層，在砂中進(jìn)行后壓漿，被加固土體孔隙部分地為漿液充填，散粒被膠結(jié)，土體強(qiáng)度和剛度大幅度提高，提高了樁端承載力，并在樁底處形成一個(gè)擴(kuò)大頭，增加了樁底承壓面積。（2）固化效應(yīng)

，樁底沉渣和樁側(cè)泥皮與壓入的水泥漿發(fā)生反應(yīng)固化，凝結(jié)成強(qiáng)度高，性能穩(wěn)定的加固體，使單位端阻力和樁側(cè)摩擦力顯著提高。（3）加筋效應(yīng)

，通過高壓注入水泥漿液，形成劈裂注漿的效果，單一土體被加筋成復(fù)合土體，提高了加固土體的彈性模量。6、結(jié)論（1）采用后壓漿工藝后10m樁型的承載力不但沒有降低，反而較12m樁型而言承載力有所提高，可見在施工同類工程時(shí)該施工工藝有其自身的優(yōu)勢(shì)。（2）后壓漿工藝，在施工中運(yùn)用相對(duì)較少，施工工藝還不完善相應(yīng)的技術(shù)參數(shù)也沒有準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，還有待于施工中不斷總結(jié)和細(xì)化。（3）對(duì)于砂卵石地層，采用后壓漿工藝，能顯著地提高灌注樁承載力，試樁結(jié)果表明地下直徑線洞內(nèi)鉆孔灌注樁工程采用后壓漿工藝是合理可行的，應(yīng)用的壓漿參數(shù)是適當(dāng)?shù)模唬?）后壓漿灌注樁荷載－變形曲線平緩段較非壓漿樁明顯變長(zhǎng)，后