鉆孔灌注樁后注漿技術(shù)試驗(yàn)研究

杜長(zhǎng)虹，趙 栩，時(shí)志軍

（天水師范學(xué)院，甘肅 天水 74100）

鉆孔灌注樁后注漿技術(shù)試驗(yàn)研究

杜長(zhǎng)虹，趙 栩，時(shí)志軍

（天水師范學(xué)院，甘肅 天水 74100）

不同地質(zhì)情況下后注漿鉆孔樁承載模態(tài)可能不同，對(duì)泥巖作為持力層的樁端后注漿鉆孔樁進(jìn)行試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)較硬巖層作為持力層時(shí)，水泥漿液會(huì)進(jìn)行放射狀滲透，樁端阻力提高并不明顯，樁上部摩阻弱化而下部增強(qiáng)，不同地質(zhì)、不同施工條件下形成的水泥漿加固體并不相同，因此認(rèn)為對(duì)于后注漿鉆孔樁的設(shè)計(jì)和應(yīng)用應(yīng)采用一種新的控制方法。

鉆孔樁；后注漿；試驗(yàn)；研究

0　引言

鉆孔樁基礎(chǔ)具有承載力高、沉降小、抗沙土液化性能高等很多優(yōu)點(diǎn)，但也有樁端沉渣厚度不容易控制、樁端阻力和樁側(cè)摩阻力不能同步等缺點(diǎn)[1]。后注漿技術(shù)可很好地解決上述問(wèn)題，能有效地提高樁基承載力，減小樁基沉降，且費(fèi)用較低[2]。我國(guó)現(xiàn)行《建筑樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范》（JGJ 94—2008）（以下簡(jiǎn)稱《樁規(guī)》）關(guān)于后注漿鉆孔樁承載力的控制方法是先給出后注漿鉆孔樁單樁承載力計(jì)算公式，設(shè)計(jì)時(shí)估算單樁承載力，并對(duì)施工時(shí)注漿壓力和注漿量的相關(guān)數(shù)值范圍提出要求，施工前進(jìn)行試樁，最終確定單樁承載力。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者作了大量研究。黃生根[3]、黃敏[4]等對(duì)后注漿鉆孔樁荷載傳播機(jī)理和承載性能進(jìn)行了研究，張忠苗[1]、何劍[5]、朱楠[2]等對(duì)后注漿鉆孔樁承載性狀作了靜載試驗(yàn)研究。闡述了豎向荷載作用下后注漿對(duì)鉆孔灌注樁樁身應(yīng)力狀態(tài)、荷載傳遞特性及樁基承載特性的影響規(guī)律，分析了后注漿承載能力的影響因素。吳江斌[7]等人提出了承載能力計(jì)算公式，并得到試驗(yàn)結(jié)果的驗(yàn)證[2]。他們的研究取得了大量的成果，但均沒(méi)有關(guān)注的是，不同地質(zhì)情況下后注漿加固體形態(tài)會(huì)有不同，從而導(dǎo)致承載力力學(xué)模態(tài)也會(huì)有不同。

地質(zhì)情況、注漿壓力、注漿量都會(huì)影響樁基承載能力，研究地質(zhì)情況、注漿壓力、注漿量與單樁承載能力之間的關(guān)系，是非常必要的。

1　研究和試驗(yàn)方案

1.1工程概況

該工程為某大學(xué)學(xué)生公寓，地質(zhì)情況為上覆蓋層沙卵石、粉沙、耕植土等，以下為強(qiáng)、中弱風(fēng)化泥巖，具體地質(zhì)情況見(jiàn)表1。設(shè)計(jì)選取持力層為中風(fēng)化泥巖，該層巖層承載力較弱，且層厚，因此基礎(chǔ)形式選用單一樁端后注漿鉆孔樁基礎(chǔ)，樁徑1 000 mm，要求嵌入持力層1.5m，單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值達(dá)到6 600 kN。

表1　地質(zhì)資料

1.2研究目的和方案

通常認(rèn)為灌注樁經(jīng)后注漿后，單樁承載力會(huì)有明顯提高，楊廣齡[8]研究發(fā)現(xiàn)樁徑 1 000 mm、樁長(zhǎng)33 m的樁，后注漿的承載力與非注漿樁的承載力相比，承載力提高了 46%[8]，與規(guī)范計(jì)算公式估算的承載力有一定差距，這可能與后注漿后在各種因素影響下的單樁力學(xué)模態(tài)不同有關(guān)系。本次試驗(yàn)主要有幾個(gè)目的：在特定地質(zhì)條件下研究注漿后單樁承載力的提高幅度及注漿參數(shù)對(duì)承載力的影響、注漿后單樁承載力學(xué)模態(tài)探索等。

根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康暮同F(xiàn)場(chǎng)情況制定了試驗(yàn)方案。根據(jù)《樁規(guī)》計(jì)算公式估算的單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值不注漿時(shí)為5 017 kN，后注漿為9 600 kN。采用慢速維持荷載法加載，為對(duì)比方便，不注漿時(shí)樁分10級(jí)加載，后注漿樁分15級(jí)加載。以鋼筋應(yīng)力計(jì)獲得相應(yīng)部位應(yīng)力并反算成軸力，取得沉降量數(shù)據(jù)，并記錄下相應(yīng)的注漿量和注漿壓力以便于分析。

2　試驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果分析

2.1注漿壓力和注漿量

在開(kāi)工前進(jìn)行了試樁并進(jìn)行了試驗(yàn)，試驗(yàn)共有6根試樁，未注漿試樁S1、S2、S3，后注漿試樁S4、S5、S6。

施工時(shí)記錄了注漿壓力和注漿量（見(jiàn)圖1、圖2），考慮到圓礫層滲透性好，采用水灰比0.5，注漿速度選擇為20 L/min?？梢钥闯觯{壓力隨時(shí)間先高后低，注漿量時(shí)間逐漸增長(zhǎng)，可以認(rèn)為開(kāi)始時(shí)屬于劈裂注漿，注漿壓力并不是很高，主要是沖破注漿管頭堵塞，而后表現(xiàn)為滲透注漿，因?yàn)閳A礫層較純凈，粒徑較大，注漿主要補(bǔ)充顆粒之間的空隙，這與試驗(yàn)前的預(yù)測(cè)相符，水泥漿會(huì)比較均勻地流向圓礫層中，很少會(huì)進(jìn)入泥巖層。

圖1　注漿壓力記錄

圖2　注漿量記錄

2.2靜載試驗(yàn)

樁身強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后進(jìn)行了靜載試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3～圖9。可看出注漿后單樁承載力有大幅提高，沉降量也大幅減少，試驗(yàn)值較計(jì)算值偏低，樁身軸力底部較計(jì)算值偏大，上部較計(jì)算值偏小，上部樁側(cè)土體摩阻有弱化，樁端阻力和下部樁側(cè)阻力得到了加強(qiáng)。

圖3　S1樁Q-S曲線

圖4　S2樁Q-S曲線

圖5　S3樁Q-S曲線

圖6　S4樁Q-S曲線

圖7　S5樁Q-S曲線

圖8　S6樁Q-S曲線

圖9　S1樁身軸力分布對(duì)比圖

以上試驗(yàn)結(jié)果可從分析水泥漿液注入后的形態(tài)給予解釋，底部泥巖滲入水泥漿較少，大部分水泥漿液進(jìn)入上層圓礫，且應(yīng)為放射性滲透，滲透距離大致在5～6 m。漿液注入后一是固化了樁底沉渣，二是填充了圓礫層孔隙，因而樁端承載力得到提高，但不是很明顯，倒是樁下部摩阻力得到很大提高。

3　結(jié)　論

（1）后注漿鉆孔樁可以用較少成本提高鉆孔樁基承載力，是一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)有效的技術(shù)。

（2）不同地質(zhì)情況下，注漿后漿液在土層的分布會(huì)不同，鉆孔樁承載模態(tài)也不同。

（3）后注漿鉆孔樁承載力與注漿壓力，注漿量、地質(zhì)情況、施工情況均有關(guān)系，應(yīng)提出考慮多方因素的新控制方法。

[1]張忠苗.樁基工程[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007.

[2]朱楠，崔自治.樁端后注漿對(duì)單樁承載性狀的作用效應(yīng)研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2014，35（2）：267-271.

[3]黃生根，龔維明，張曉煒，等.鉆孔灌注樁壓漿后的承載性能研究[J].巖土力學(xué),25(8):1315-1319.

[4]黃敏，張克緒，張爾齊.樁底灌漿在樁端周圍土體中引起的應(yīng)力分析[J].哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2004,36(8):1114-1117.

[5何劍.后注漿鉆孔灌注樁承載性狀試驗(yàn)研究[J].巖土工程學(xué)報(bào)，2002,24(6):743-746.

TU753

A

1009-7716（2016）03-0174-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.03.050

2015-12-17

天水師范學(xué)院重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目（TSSYSKJS-201410）

杜長(zhǎng)虹（1979-），女，內(nèi)蒙古呼倫貝爾人，講師，從事土木工程專業(yè)教學(xué)工作，