預應力混凝土管樁樁端樁側(cè)聯(lián)合后注漿模型試驗研究

摘 要：目前國內(nèi)對預應力混凝土管樁樁底樁側(cè)聯(lián)合后注漿的承載力特性研究很少，制約了該新技術(shù)的推廣。文章通過對室內(nèi)模擬試驗和數(shù)值分析對管樁不同注漿方式的承載力特性進行了研究，對比分析了普通砂土中樁底注漿、樁側(cè)注漿、聯(lián)合注漿以及不注漿預應力管樁的承載力機理，觀測了漿體在土中的分布情況，分析了不同注漿方式對承載力和沉降量的影響。通過室內(nèi)模擬試驗得到了較理想的結(jié)果，為管樁聯(lián)合后注漿技術(shù)提供了借鑒意義，對實際工程中的應用同樣具有指導意義。

關(guān)鍵詞：管樁 樁底 樁側(cè)聯(lián)合后注漿 模型試驗 數(shù)值分析

中圖分類號：TU5 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）10（a）-0039-01

改革開放以來，我國經(jīng)濟建設帶動了土木建筑工程的迅速發(fā)展，大量的高層建筑、民用住宅、公用工程及大跨度橋梁、高速公路、港口、碼頭等工程均需要優(yōu)質(zhì)的樁基礎。預應力混凝土管樁由于在地基加固、施工工期、工程造價及環(huán)保等方面與傳統(tǒng)地基處理方法相比具有較大的優(yōu)越性，因此在工程中得到了廣泛應用。

關(guān)于后注漿對預應力混凝土管樁承載力的影響，主要研究方法有現(xiàn)場測試和數(shù)值分析。本文從模型試驗入手，后注漿質(zhì)量控制采用注漿量和注漿壓力雙控方法，以水泥漿液注入量控制為主，泵送終止壓力控制為輔，通過對注漿樁的靜載試驗和開挖檢查，采用數(shù)值方法分析普通砂土中注漿體的分布形式和分布位置對承載力的影響。

1 試驗方法和準備

1.1 模型樁制作

本試驗以聯(lián)塑PPR管為模型樁進行試驗，根據(jù)相似性原理選取樁入土深度1.2m。試驗基坑深2m，凈長5m，凈寬1.25m，并考慮相鄰樁之間注漿影響的最小間距，將四根試驗樁人工定位于試驗基坑，編號A、B、C、D，試驗樁E作為溫度補償。分層回填砂土至設計標高，人工降水使砂土密實模擬打樁擠土效應。每根試驗樁上選取5個不同截面對稱粘貼應變片，監(jiān)測樁側(cè)摩阻力的變化，用環(huán)氧樹脂做好防潮處理。試驗樁制作方案見表1。

1.2 試驗樁周普通砂的選取及砂的參數(shù)

本次試驗樁周土采用砂土（采用砂土可以大大縮短土體沉降完成所需要的時間），砂土采于某工程場地。砂土為黃褐色，松散狀，礦物成分主要有：云母和石英，含少量的粉土。

填筑完成后，在試驗槽內(nèi)隨機選擇兩個位置進行標準貫入度試驗，測得N1=1，N2=1，因此標準貫入度試驗結(jié)果選擇為N=1。由《工程地質(zhì)手冊》的經(jīng)驗計算公式和現(xiàn)場取試驗砂土進行室內(nèi)試驗測得試驗砂土的性質(zhì)指標結(jié)果見表2。

2 注漿體分布效果的承載力分析

2.1 注漿點不同單樁承載力比較

本次試驗注漿系統(tǒng)采用上海紅信HX-4800水泥灌漿機，由空壓機、壓力表、控制閥門及注漿管路等構(gòu)成。根據(jù)試樁試驗的容許注漿壓力結(jié)果，注漿壓力控制值為600～800kPa；由于砂土滲透性大，采用分級分壓法。使用32.5級的普通硅酸鹽水泥，水灰比0.6，加入亞硫酸鹽減水劑。為便于比較，經(jīng)過試注，確定每根樁總注漿量均采用5000ml，注漿前，先沿注漿管壓入一定量的清水，疏通注漿通道。注漿7天漿液凝固后進行靜載試驗，采用快速加載法逐級加載，直至超過樁基規(guī)范規(guī)定的加載終止條件停止加載。聯(lián)合注漿的效果明顯好于其他方式且在一定注漿壓力下，單樁承載力隨注漿量增大而增大，但注漿量增大到一定范圍后，單樁承載力增加已不太明顯。

2.2 側(cè)阻力變化特性

試驗通過應變片的測量數(shù)據(jù)得到了樁不同斷面的軸力，結(jié)合樁身截面參數(shù)求得在不同深度處的樁側(cè)摩阻力。

（1）樁土之間產(chǎn)生相對位移是樁側(cè)阻力發(fā)揮的前提。一般情況下側(cè)摩阻力的發(fā)揮所需要的位移量要比端阻力小得多，因此初期荷載較小時，樁側(cè)阻力所占荷載比例較大。

（2）在加荷初期，由于樁身的壓縮量很小，所以樁側(cè)阻力沿樁身從上到下差別不是很大。

（3）樁側(cè)注漿試驗樁的樁側(cè)阻力所占樁頂荷載的比例較大，呈現(xiàn)出摩擦端承樁的性質(zhì)，而樁端注漿試驗樁和聯(lián)合注漿試驗樁的樁側(cè)阻力所占樁頂荷載的比例較小，呈現(xiàn)出端承摩擦樁的性質(zhì)。

2.3 漿體的分布觀察

通過試驗結(jié)束后的開挖觀測可知：對于樁側(cè)注漿試驗樁，漿液主要集中在注漿孔附近，由樁壁向外水平擴張，形成直徑大小不一的漿塊，表面凹凸不平。對于樁底注漿試驗樁，漿液的分布由樁底水泥漿擴大頭、樁側(cè)薄水泥漿片、沿樁身向外劈裂形成的垂直片狀漿塊3部分組成。樁底擴大頭呈錐體分布；樁側(cè)的漿液則沿樁身連續(xù)分布一直延伸至地表，幾乎將樁身全部包圍，但與樁身間存在較多的裂隙。

3 結(jié)論

本文通過模擬試驗研究了在相同條件作用下不同注漿方式對注漿試驗樁承載力和沉降量的特性的變化規(guī)律。綜合上述試驗測試結(jié)果，得到以下結(jié)論。

（1）試驗樁由于漿液通過滲透、部分擠密、填充及固結(jié)作用，在樁側(cè)非注漿點處形成一層漿殼，這層漿殼或單獨存在而固化或與泥皮發(fā)生物理化學反應而固化，擴大了樁身斷面，即增加樁側(cè)摩擦面積。

（2）在樁側(cè)注漿點處，由于漿液的擠壓作用，形成凸出的非理想的球形、柱形漿液包結(jié)石體，這已為開挖觀察所證實。

（3）由于樁的承載能力挺高，在上部荷載一定的情況下，可減少管樁用樁數(shù)量或者樁的長度，從而減輕打樁過程的擠土效應，很大程度上解決打樁難的問題。

參考文獻

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