關(guān)于沖孔灌注樁作為抗拔樁的探討

梁葉沛

深圳市建筑設(shè)計研究總院有限公司

摘要：沖孔灌注樁基礎(chǔ)在現(xiàn)階段國內(nèi)外土木建筑深基礎(chǔ)工程中是關(guān)鍵的手段?？墒菃我还に嚨墓嘧锻ǔ６紩嬖谧陨硪恍┛朔涣说膯栴}，以泥漿護壁法沖孔灌注樁為例，因為成孔工藝的固有缺陷，存在樁底沉渣與樁側(cè)泥膜，造成樁端阻力與樁側(cè)摩阻力明顯降低，對持力層為礫石層、土砂層等存在著持力層被擾動、水泡松軟的情況，在灌注樁灌注混凝土的過程中無可避免會偶爾出現(xiàn)樁身加土、局部斷樁、離析之類的問題導(dǎo)致樁承載能力無法符合設(shè)計要求，原樁報廢重新沖孔灌注會嚴(yán)重影響工期，且很不經(jīng)濟。

關(guān)鍵詞：沖孔灌注樁；承載力；抗拔；壓力注漿

沖孔灌注樁屬于灌注樁的一種。灌注樁是在施工現(xiàn)場樁位上直接成孔，接著再放入鋼筋籠再灌注混凝土而成。沖孔灌注樁施工沖孔機沖擊成孔，為泥漿護壁成孔。優(yōu)點是：對鄰近建筑物及周圍環(huán)境的有害影響小；樁長和直徑可按設(shè)計要求變化自如；樁端可進入持力層或嵌入巖層；單樁承載力大等。其缺陷：灌注樁成孔工藝具有復(fù)雜性，要求嚴(yán)格的操作，并且容易造成質(zhì)量事故，而且技術(shù)間隔時間長，不可以馬上承受荷載。

1、工程概況：

擬建工程位于深圳市，為33層剪力墻結(jié)構(gòu)住宅樓，設(shè)置二層大地下室底盤，基礎(chǔ)埋深為0.00以下10.1米，0.00相對絕對標(biāo)高為56.70米，場地長期抗浮設(shè)計水位取絕對高程56.70，地下室部分通過計算擬采用沖孔樁作為承壓樁和抗拔樁。

2、地質(zhì)資料：

（1）根據(jù)勘察成果資料，依據(jù)廣東省標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（DBJ15-31-2003）并結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗，當(dāng)采用樁基礎(chǔ)時，場地內(nèi)各地層的樁側(cè)摩阻力特征值（qsa）及樁的端阻力特征值（qpa）建議采用表值：

巖土層名稱 巖土狀 態(tài) 樁側(cè)摩阻力特征值qsa（kPa） 端阻力特征值qpa（kPa）

代號 巖性及層號 預(yù)制樁（打入式樁、

靜壓樁） 鉆、沖孔樁、

挖孔樁及沉管灌注樁 預(yù) 制 樁 水下鉆、沖孔樁 人工挖孔樁、

鋼管護壁挖孔樁

樁入土深度（m） 樁入土深度（m）

930 L≤15 L>15

Qml ①素填土 松散 0 0

Qdl ②含礫粘土 可～硬塑 35 28

Qh ③淤泥 流～軟塑 15 12

Qal+pl ④-1粘土 可塑 20 15

⑤-2粗砂 稍密～中密 40 35

Qel ⑥礫質(zhì)粘土 可塑～硬塑 35 30 1200 1800 2500 700 800 1000

r53 ⑦燕山期黑云母二長花崗巖 全風(fēng)化 70 60 3000 4000 800 950 1200

強風(fēng)化 110 90 4500 5500 1200 1600 2000

樁側(cè)摩阻力特征值（qsa）及樁端阻力特征值（qpa）建議值

注：上表數(shù)值宜通過試樁校核

樁側(cè)巖層和樁端巖層的巖石單軸抗壓強度frs、frp及C1、C2系數(shù)建議值

成因代號 巖石名稱及層號 樁端巖層巖石單軸

抗壓強度frs，frp（MPa） C1 C2

r53 ①中風(fēng)化黑云母二長花崗巖 15 0.3 0.04

②微風(fēng)化黑云母二長花崗巖 30 0.3 0.04

注：1、對于鉆沖孔樁，表中數(shù)值乘以0.8

2、樁端擴大頭時，擴大頭斜面部分取C2=0

3、當(dāng)樁端嵌入基巖深度hr<0.5m時，取C2=0

3、抗拔樁承載力計算

按廣東省標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（DBJ15-31-2003），樁端進入中風(fēng)化、微風(fēng)化巖層的嵌巖樁，單樁豎向承載力特征值可按下列公式進行計算：

Ra=Rsa+Rra+Rpa

Rsa=u∑qsiali Rra=upC2frshr Rpa=C1frpAp

式中 Rsa-樁側(cè)土總摩阻力特征值；

Rra-樁側(cè)巖總摩阻力特征值；

Rpa-持力層總端阻力特征值；

up- 樁嵌巖段截面周長；

hr- 嵌巖深度，當(dāng)巖面傾斜時以低點起計；

frs frp -分別為樁側(cè)巖層和樁端巖層的巖樣天然濕度單軸抗壓強度；

C1 C2 -系數(shù)，根據(jù)持力層基巖完整程度及沉渣厚度等因素而定；

對于本工程抗拔樁計算：樁徑1.2米，樁取18米，嵌巖（中風(fēng)化）1.0>0.5米，

保守計算不考慮樁側(cè)土總摩阻力，只考慮嵌巖部分摩阻力：

Ra =Rra=upC2frshr =1.2X3.14X0.04X15X1.0= 2260KN

樁自重：

Gp=15*Ap*Li=15X1.13X18=305KN

抗拔樁總承載力：

Nk=Rra+Gp= 2260+305=2565KN

通過計算本工程單樁抗拔承載力確定為1500KN。

4、現(xiàn)場抗拔試驗

因為本工程樁基礎(chǔ)設(shè)計為甲級，基樁的抗拔承載力應(yīng)通過現(xiàn)場單樁上拔靜荷載試驗確定，根據(jù)試驗結(jié)果顯示，當(dāng)試驗荷載加大到2000KN時，基樁上拔量出現(xiàn)了陡降而停止試驗，最終基樁抗拔承載力判定為1000KN。不滿足設(shè)計要求。

5、針對本工程樁抗拔力的問題補救。

1.通過對試驗樁的抽芯和小應(yīng)變顯示樁身質(zhì)量完好，樁身混凝土強度，樁長滿足設(shè)計要求，樁底沉渣幾乎為0，在樁身兩側(cè)巖土超前鉆顯示，樁嵌巖深度也滿足設(shè)計要求（中風(fēng)化嵌巖1.6米）。由于本工程抗拔樁設(shè)計富裕量不多，設(shè)計院不考慮降低單樁抗拔承載力，考慮到加抗拔樁或加抗拔錨桿既不經(jīng)濟也影響到施工周期，需要加深嵌巖深度，由于本工程中風(fēng)化層夾有孤石，致嵌巖相當(dāng)困難，容易出現(xiàn)卡錘、掉錘事故，也嚴(yán)重影響了工期。鑒于上述情況，我方提出通過壓力注漿提高灌注樁的承載能力，適當(dāng)減少嵌巖深度。針對工程中出現(xiàn)的一條灌注樁出現(xiàn)中間局部離析的情況，也采用的壓力注漿工藝進行了補強處理，壓力注主要集中在樁端，通過采用此工藝后，第二根試驗樁均能通過試驗，滿足了設(shè)計要求。

通過采用該技術(shù)，嵌巖深度大大減少，保證了工期、質(zhì)量、效益。由此我們分析了成樁后壓漿基本原理、機理，并對施工工藝作引導(dǎo)、以期望對成樁后壓力注漿技術(shù)在沖孔灌注樁施工中的運用提供參考。

6、壓力注漿基本原理

樁側(cè)壓力注漿是指沖孔灌注樁在成樁后，在壓力作用下將能固化的漿液通過樁身預(yù)埋注漿裝臵或鉆孔預(yù)埋花管強行壓入樁側(cè)土層中，充填樁身混凝土與樁周土體的間隙，同時與樁側(cè)土層和泥漿護壁法成 孔中生成的泥皮發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)，提高樁側(cè)土的強度及剛度，增加剪切滑動面，改變樁與側(cè)壁土之間的邊界條件，從而提高樁的承載能力以及減小樁基的沉降量。

7、樁側(cè)壓力注漿提高樁承載能力的機理

1. 在樁側(cè)粗粒土層中注漿時，漿液通過滲透、部分?jǐn)D密、填充及固結(jié)作用，使樁側(cè)土空隙率降低，密度增加，呈現(xiàn)滲透填充膠結(jié)效應(yīng)，在樁側(cè)細(xì)粒土層中注漿時，注漿壓力超過劈裂壓力，則土體產(chǎn)生劈裂，呈現(xiàn)劈裂加勁效應(yīng)。

2. 在樁側(cè)注漿點處，由于漿液的擠壓作用，形成凸出的漿液包結(jié)石體，