灌注樁后注漿技術(shù)在工程實踐中的應(yīng)用

劉漢程 柯泳檳

1 引言

樁端后注漿技術(shù)能夠顯著提高灌注樁承載力并減小沉降，這已得到大量工程實踐的驗證[1～2]。雖然該技術(shù)運用廣泛，但由于巖土的復(fù)雜性，對該技術(shù)的研究還處于不確定階段，在一定程度上阻礙了漿灌注樁后注漿技術(shù)的研究和應(yīng)用。

2 理論分析

灌注樁后注漿的作用機理包括滲透注漿、壓密注漿和劈裂注漿三種形式，在注漿過程中，這三種形式綜合交叉進行。但是對于不同的巖土材料，三種作用形式有主次之分。

2.1 灌注樁注漿量計算

在中粗砂、礫石等粗粒土的樁端持力層中注漿時漿液滲入率高，漿液以滲透為主，擠密和劈裂為輔的形式，大幅度地提高持力層擾動面及持力層的強度，提高樁端阻力。為方便對粗砂層中后注漿的研究分析，本文假設(shè)后注漿為滲透形式，遵循球形擴散理論。結(jié)合已有的研究成果，給出粗砂層中灌注樁樁端注漿量計算公式：

式中：d為灌注樁直徑；R為樁端注漿擴散球體半徑，取3d；ξ為后注漿的注漿率，取0.4～0.6；n0為土體的孔隙率，n0=e0/（1+e0），粗砂e0取0.6～0.75；t為漿液沿樁側(cè)上返漿液的厚度，取3～5mm；h為漿液沿樁側(cè)上返高度，建議取 12m[3]。

2.2 單樁極限承載力計算

灌注樁樁端后注漿的極限承載力計算思路主要有：①幾何參數(shù)擴大法，這種方法假設(shè)一個注漿加固影響的范圍，然后根據(jù)擴徑后的狀態(tài)進行計算；②計算參數(shù)提高法，這種方法根據(jù)大量的試驗和工程經(jīng)驗，總結(jié)成強化參數(shù)取值表。

工程實踐中對于后注漿灌注樁單樁極限承載力估算，應(yīng)通過靜載試驗確定。對于理論研究，單樁承載力的估算可以采用下面公式：

式中：de為樁端注漿后的直徑；δe為側(cè)壁返漿加固厚度，取3～5mm；α為樁端阻力修正系數(shù)，取0.6～0.8；ψp為大直徑樁極限端阻的變化特征值，與樁端直徑D的關(guān)系為：ψp=（0.8/D）n，n為經(jīng)驗指數(shù)，對于砂土取1/3。

在工程實踐中，只要知道單樁的實際注漿量就可根據(jù)公式（1）確定注漿的加固半徑，進而計算單樁極限承載力。

3 工程驗證與分析

3.1 工程背景

廣東省揭陽市某安置房項目，由十六棟28～32層商住一體建筑組成，設(shè)兩層地下室。由于本地區(qū)淤泥層深厚，地質(zhì)條件差。樁基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁和后注漿的形式，樁的持力層為粗砂層，有效樁長為30～43m，根據(jù)勘察報告，土層的相關(guān)參數(shù)如表1。本工程后注漿施工方案為：塔樓的樁采用后注漿技術(shù)提高樁基極限承載力。注漿壓力為2～5MPa，單樁水泥用量為2t，水灰比0.6。

3.2 注漿量對比分析

根據(jù)本文給出的公式和已有的研究成果，計算出單樁水泥用量結(jié)果如表2。

表1 土層物理、力學(xué)參數(shù)

表2 不同方法計算水泥用量結(jié)果

從結(jié)果對比可以看出，王艷方法與現(xiàn)場實際誤差很大，可見該方法不適用于粗砂層。本文方法比規(guī)范和吳江斌方法更接近實際，更合理。本文提出的方法比現(xiàn)場實際略小，誤差率僅為4%。筆者認(rèn)為原因有：①工程設(shè)計偏保守；②該方法未考慮注漿過程材料損耗。

3.3 單樁極限承載力分析

根據(jù)樁基靜載檢測方案，本工程進行靜載檢測的后注漿灌注樁為552#、223#、201#、367# 以及 426#，試驗樁的情況如表 3。

表3 樁基靜載試驗結(jié)果

圖1 靜載試驗Q-s曲線

由公式（2）和規(guī)范計算出后注漿單樁極限承載力分別為12486.9kN和12284.1kN，兩者誤差較小，未注漿的單樁極限承載力為7643.7kN?？梢?，樁端后注漿后，單樁極限承載力提高比例高達63.4%，后注漿技術(shù)在該工程中取得顯著效益。

由表3看出，靜載試驗和理論計算的單樁極限承載力差距大。筆者認(rèn)為原因：本工程塔樓樁的承載力極限設(shè)計值為7200kN，但并不意味其極限承載力僅為7200kN。由圖1曲線趨勢可預(yù)測試驗樁的極限承載力要比7200kN大不少。另一方面，本工程靜載試驗樁做到地面進行試驗，實際樁長比有效樁長長，這也是造成兩者誤差很大的原因。

4 結(jié)論

（1）本文給出的粗砂層灌注樁樁端后注漿估算公式與現(xiàn)場實際誤差很小，具有合理性，該方法適用于中粗砂、砂礫等注漿行為以滲透為主的土層。

（2）通過理論分析與現(xiàn)場靜載試驗結(jié)果對比，發(fā)覺該工程設(shè)計偏于保守，保證樁基礎(chǔ)的有很高的安全冗余度。