后注漿技術(shù)在復(fù)雜地質(zhì)樁基工程上的應(yīng)用

黃發(fā)源，王逢朝，蔡雪霽，田爾布

(1.福建省第一建筑工程公司,福建三明365004;2.三明學(xué)院,福建三明365004)

后注漿技術(shù)在復(fù)雜地質(zhì)樁基工程上的應(yīng)用

黃發(fā)源1，王逢朝2，蔡雪霽2，田爾布2

(1.福建省第一建筑工程公司,福建三明365004;2.三明學(xué)院,福建三明365004)

通過(guò)對(duì)三明市圖書(shū)館工程沖孔灌注樁的3根試樁進(jìn)行注漿前和注漿后2次靜載試驗(yàn)對(duì)比，結(jié)果表明采用后注漿技術(shù)后的灌注樁，其最大沉降量大幅下降約3～7 cm，回彈率值增加近30%，承載力提高約1倍。

后注漿；樁基；灌注樁；靜載實(shí)驗(yàn)

Abstract：Two static load tests of three bored piles before grouting and after grouting were carried out in the library project of Sanming city.The results present that the bored piles with the technique of post-grouting reduced the maximum settlement by 3 to 7 cm,increased the resilient rate by nearly 30% and improved the bearing capacity by 100%.

Key words：post-grouting;pile foundation;bored pile;static load test

后注漿技術(shù)是一種通過(guò)預(yù)埋注漿管(樁端或樁側(cè))在樁基成型后進(jìn)行高壓注漿，注入的漿液能夠與樁周?chē)耐馏w緊密結(jié)合，固結(jié)樁底沉淤物和樁側(cè)泥皮,增強(qiáng)樁底樁周土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，從而提高樁的承載力，減少沉降的施工方法，是近年樁基施工的熱點(diǎn)之一[1-5]。本文以三明市圖書(shū)館的樁基施工檢測(cè)為例，對(duì)3根試樁采用后注漿技術(shù)和未采用后注漿技術(shù)的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，以期為后注漿技術(shù)的推廣和應(yīng)用提供一定借鑒。

1 工程地質(zhì)概況

三明市圖書(shū)館大樓由A、B塔組成，該工程地質(zhì)條件比較復(fù)雜，場(chǎng)地中、下部(埋深>30 m)的中風(fēng)化灰?guī)r中存在溶洞或裂隙，具體土層分布如表1所示。

2 試樁布置及澆筑

由于該場(chǎng)地長(zhǎng)期受地下水潛蝕，溶洞規(guī)?？赡軙?huì)擴(kuò)大，其頂板會(huì)不斷塌陷擴(kuò)展，從而不斷降低地基土強(qiáng)度，影響地基穩(wěn)定。通過(guò)試樁，發(fā)現(xiàn)單樁豎向極限承載力均不滿足設(shè)計(jì)要求，其主要原因?yàn)槌两盗窟^(guò)大，樁端阻力未得到充分發(fā)揮，因此決定采用后注漿技術(shù)進(jìn)行加固處理[6-10]，以提高樁基的承載力，并通過(guò)第2次靜載試驗(yàn)加以驗(yàn)證。

表1 場(chǎng)地土層分布

2.1 試樁布置

試樁共3根，樁號(hào)分別為57#、96#、108#。試樁采用機(jī)械沖孔灌注樁，樁徑依次為1.0、1.2、1.2 m，樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30。試樁布置示意圖如圖1。

圖1 圖書(shū)館B樓試樁布置示意圖

2.2 試樁澆筑

采用樁端后注漿施工的樁基，每根樁埋設(shè)2根內(nèi)徑250 mm，壁厚3 mm的鋼管，宜沿鋼筋籠四周對(duì)稱(chēng)布置，鋼管與鋼筋籠加勁箍綁扎固定或焊接。鋼管連接采用鋼套管密封焊接，不留空隙，管底設(shè)置注漿閥，注漿閥深入樁端以下200 mm(如圖2)。

圖2 樁端預(yù)埋注漿管做法

以96#樁澆筑施工為例，沖孔至50 m時(shí)，出現(xiàn)極速漏漿，孔內(nèi)泥漿下流25 m，表明在此周?chē)嬖谌芏?。為此，采?2.5 R水泥、黏土、毛石(體積比為3∶1∶1)作為混合料回填的方法進(jìn)行處理，隨后反復(fù)再?zèng)_孔再回填6次。繼續(xù)沖孔，出現(xiàn)第8次漏漿。為了防止大面積塌孔，往孔內(nèi)注制漿進(jìn)行補(bǔ)漿并往孔內(nèi)回填混合料，回填后再次出現(xiàn)漏漿塌孔現(xiàn)象。經(jīng)反復(fù)回填混合料及補(bǔ)漿，濃漿封堵了部分溶洞的截面，基本呈現(xiàn)效果，沒(méi)有再出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象，最終沖孔完成。經(jīng)過(guò)清孔和孔壁測(cè)定后，放入鋼筋籠，樁端預(yù)埋注漿管，進(jìn)行第2次清理后灌注混凝土，隨后進(jìn)行后注漿處理。

根據(jù)技術(shù)規(guī)范要求，本工程采用自上而下灌漿法。注漿段長(zhǎng)度為沖孔樁深度，注漿參數(shù)如表2。灌注漿液方式采用循環(huán)式灌漿，灌漿泵以一定的排漿量壓送漿液，當(dāng)泵的排漿量大于樁的吸漿量時(shí)，孔段內(nèi)的漿液一部分進(jìn)入裂隙并擴(kuò)散，余下的部分經(jīng)回漿管路流出孔外，回至漿液攪拌機(jī)中。當(dāng)注漿總量和注漿壓力均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，或注漿總量已達(dá)設(shè)計(jì)值的75%且注漿壓力超過(guò)設(shè)計(jì)值時(shí)，終止注漿，完成后注漿形成該樁。

表2 注漿參數(shù)

3 檢測(cè)結(jié)果與分析

3.1 注漿前實(shí)驗(yàn)

第1次試樁96#、108#和57#樁的樁長(zhǎng)分別為55.50、42.70、58.20 m。單樁承載力設(shè)計(jì)值分別為11 100、11 250、12 120 kN。成樁后20 d按《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》(JGJ 106—2014)有關(guān)規(guī)定進(jìn)行靜載抗壓試驗(yàn)，試驗(yàn)加荷方式為慢速維持荷載法。加載分級(jí)進(jìn)行，采用逐級(jí)等量加載，分級(jí)荷載為最大加載量或預(yù)估極限承載力的1/10,其中第1級(jí)取分級(jí)荷載的2倍，故該試驗(yàn)分9級(jí)加載，當(dāng)加載到第7級(jí)荷載9 600 kN時(shí)，樁頂沉降量明顯大于前一級(jí)，因此該級(jí)荷載為破壞荷載，前一級(jí)的荷載8 400 kN為極限荷載。當(dāng)總沉降量超過(guò)70 mm或曲線出現(xiàn)陡降段且總沉降量超過(guò)40 mm時(shí)停止加載。卸載分級(jí)進(jìn)行，每級(jí)卸載量取加載時(shí)分級(jí)荷載的2倍，逐級(jí)等量卸載。試樁靜載測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 第1次試樁靜載試驗(yàn)結(jié)果

表3表明，3根試樁均因沉降量過(guò)大，影響樁端阻力的發(fā)揮，故樁的極限承載力未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，因此，必須對(duì)樁端進(jìn)行后注漿處理。

3.2 注漿后實(shí)驗(yàn)

針對(duì)第1次試樁時(shí)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，決定采用后注漿技術(shù)以改善樁端的受力性能。注漿后20 d進(jìn)行靜載試驗(yàn)，試驗(yàn)方法與第1次試樁試驗(yàn)相同，分9級(jí)加載，最大加載量分別達(dá)到20 000、20 000、16 000 kN時(shí)終止加載。第2次試樁靜載試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表4 第2次試樁靜載試驗(yàn)結(jié)果

由表4的靜載試驗(yàn)結(jié)果可以看出，3根試樁采用后注漿技術(shù)后，在最大試驗(yàn)荷載20 000 、20 000、16 000 kN作用下均未達(dá)到極限承載狀態(tài)，極限承載力滿足設(shè)計(jì)要求，故96#、108#和57#的單樁豎向極限承載力取最大試驗(yàn)荷載值分別為20 000、20 000、16 000 kN。

3.3 注漿前后靜載實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析

根據(jù)實(shí)驗(yàn)加載過(guò)程，對(duì)注漿前后的沉降量與荷載進(jìn)行對(duì)比分析，每根樁具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3～5。

圖3 96#樁Q-S曲線

圖4 108#樁Q-S曲線

圖5 57#樁Q-S曲線

由圖3～5可知，注漿前96#樁、108#樁和57#樁的極限承載力均為8 400 kN，均不滿足設(shè)計(jì)要求。在達(dá)到極限荷載前，沉降量隨荷載等級(jí)的增加按比例緩慢增加，呈線性關(guān)系，彈性狀態(tài)；在極限荷載時(shí)，樁頂沉降分別為2.43、2.69、3.32 cm，此時(shí)曲線出現(xiàn)拐點(diǎn)，呈現(xiàn)彈塑性狀態(tài)；破壞荷載9 600 kN時(shí)，樁的沉降量出現(xiàn)大量增加，快速增到3.53、3.86、5.35 cm；當(dāng)荷載達(dá)12 000 kN時(shí)停止加載，最大沉降分別為4.86、7.08、7.92 cm。卸載后，殘余沉降量很大，回彈率僅百分之十幾。

注漿后96#樁、108#樁和57#樁在分別加載到最大荷載20 000、20 000、16 000 kN的過(guò)程中，曲線發(fā)展平緩，未出現(xiàn)明顯拐點(diǎn)，樁頂沉降量?jī)H1.14、2.55、0.76 cm，卸載后殘余沉降不大，變形恢復(fù)較好，回彈率96#樁可高達(dá)45.61%。同時(shí)從圖3～5可以看出，3根樁均未達(dá)到極限承載力，實(shí)驗(yàn)中最大承載力均大于設(shè)計(jì)承載力，且單樁豎向極限承載力比注漿前約提高1倍。

從注漿前后靜載實(shí)驗(yàn)可以看出后注漿技術(shù)使灌注樁的樁底沉渣得到了有效膠結(jié)，形成了一個(gè)“水泥漿-土”結(jié)合體，增加了樁底土的剛度，這對(duì)減少采用鉆孔灌注樁的樁基沉降量十分有效。樁端注漿時(shí)，漿液沿樁身向上延伸，使一定范圍的樁側(cè)泥皮得到加固，樁側(cè)摩阻力比未注漿的有所提高，最大沉降量減少約3～7 cm，回彈率增加近30%，承載力約提高1倍。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)該工程的3根試樁澆筑及注漿前和注漿后2次靜載試驗(yàn)，可以得到以下結(jié)論：

1)具有溶洞或裂隙地質(zhì)中，可采用32.5R水泥、黏土、毛石(體積比為3∶1∶1)作為混合料回填的方法處理漏漿現(xiàn)象。

2)復(fù)雜地質(zhì)(溶洞或裂隙)條件下，后注漿技術(shù)能夠提高樁基的承載能力和極限承載力，降低沉降量，同時(shí)提高沉降回彈率。

3)本實(shí)驗(yàn)中，后注漿技術(shù)使樁的最大沉降量下降約3～7 cm，回彈率大幅提高，承載力提高約1倍。

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責(zé)任編輯：唐海燕

The Application of Post-grouting Technology for Bored Piles of Pile Foundation Engineering in Complex Geological Conditions

HUANG Fayuan1，WANG Fengchao2，CAI Xueji2，TIAN Erbu2

(1.First construction company in Fujian Province，Sanming 365004； 2.Sanming University，Sanming 365004)

10.3969/j.issn.1671- 0436.2015.06.003

2015- 06-26

福建省教育廳A類(lèi)科技項(xiàng)目(JA12307)；福建省科學(xué)技術(shù)廳自然科學(xué)基金指導(dǎo)性科技計(jì)劃項(xiàng)目(2012D125)

黃發(fā)源(1971— )，男，高級(jí)工程師，一級(jí)建造師。

TU473

A

1671- 0436(2015)06- 0012- 04