軟土地區(qū)鉆孔灌注樁后注漿技術(shù)在工程中的應(yīng)用

陳洪勝 （上海市城市建設(shè)設(shè)計研究總院（集團）有限公司，上海 200125）

1 前言

樁基是高層建筑工程、橋梁工程等工程建設(shè)中應(yīng)用最廣泛的基礎(chǔ)型式。鉆孔灌注樁具備諸多優(yōu)點：一是施工時的低噪聲、低振動，對周邊環(huán)境影響較??；二是樁長及樁徑變化靈活、單樁承載力較大；三是各種地層條件適應(yīng)性強。因此在各項工程建設(shè)中應(yīng)用尤其廣泛。

為了彌補上述缺陷，工程界采用擴大樁端直徑、反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進成孔技術(shù)及灌注樁后注漿技術(shù)等技術(shù)手段，實踐證明灌注樁后注漿技術(shù)是一種較為有效的提高灌注樁承載力的方法。作為典型的軟土地區(qū)，上海數(shù)百項鉆孔灌注樁樁基工程中采用了后注漿技術(shù)，近幾年來在高層建筑、橋梁工程中的應(yīng)用越來越普遍。

2 鉆孔灌注樁后注漿技術(shù)

2.1 后注漿技術(shù)分類

按注漿部位不同分類，后注漿技術(shù)可分為樁端后注漿、樁側(cè)后注漿和樁端+樁側(cè)聯(lián)合后注漿3種方式。

2.2 后注漿性態(tài)

注漿效應(yīng)隨樁端、樁側(cè)地基土體性質(zhì)及注漿漿液性質(zhì)和注漿壓力的不同而變化，分為滲透注漿、壓密注漿和劈裂注漿3種類型。

有研究表明［1］：在鉆孔灌注樁后壓漿的實施過程中，上述三種注漿性態(tài)大多同時存在，相互交織，只有主次之分而沒有明顯的界限區(qū)分。當(dāng)樁側(cè)土為粗粒土?xí)r，樁側(cè)注漿以滲透注漿為主；當(dāng)為細粒土?xí)r，樁側(cè)注漿以劈裂注漿為主。對于樁表面的泥皮薄弱區(qū)則較易發(fā)生劈裂注漿。當(dāng)樁端持力層為粗粒土，樁端注漿則以滲透注漿為主，隨后將出現(xiàn)樁端土一定范圍的劈裂注漿及沿樁身向上一定高度的劈裂注漿。當(dāng)樁端持力層及樁側(cè)均為細粒土?xí)r，樁端注漿開始為滲透、壓密注漿，后轉(zhuǎn)化為劈裂注漿。

2.3 后注漿改善灌注樁承載力機理

鉆孔灌注樁通過后注漿技術(shù)，漿液通過“充填膠結(jié)”、“劈裂加筋”、“壓密固化”等方式，通過物理化學(xué)作用改善樁端沉渣、樁周泥皮及施工對土體的擾動影響，使樁基承載性能得到大幅提高。

2.4 后注漿效果影響因素

后注漿的加固效果影響因素主要包括以下幾方面：注漿量、水灰比、注漿起始時間、注漿速度和注漿壓力等。有研究表明［4］，合理的注漿量成為后注漿設(shè)計的首要問題，建立了注漿量同承載力計算的相關(guān)關(guān)系。

3 鉆孔灌注樁后注漿承載力估算方法

鉆孔灌注樁后注漿承載力估算方法一般分為兩大類：樁身幾何參數(shù)改變法、鉆孔灌注樁參數(shù)提高法?，F(xiàn)行主要規(guī)范承載力計算方法如下所示。

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①上海地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（DGJ08-11-2010）

樁基承載力計算參數(shù)取規(guī)范經(jīng)驗參數(shù)上限值，并乘以綜合調(diào)整系數(shù)1.2。

②建筑樁基技術(shù)規(guī)范（JGJ94-2008）

后注漿側(cè)阻力增強系數(shù)、端阻力增強系數(shù) 表1

后注漿側(cè)阻力增強系數(shù)、端阻力增強系數(shù) 表1

注：干作業(yè)鉆、挖孔樁，p按表列值乘以小于1.0的折減系數(shù)。當(dāng)樁端持力層為黏性土或粉土?xí)r，折減系數(shù)取0.6；為砂土或碎石土?xí)r，取0.8。

土層名稱 淤泥淤泥質(zhì)土1.2～1.3黏性土土1.4～1.8 2.2～2.5粉砂細砂1.6～2.0 2.4～2.8中砂1.7～2.1 2.6～3.0粗砂礫砂2.0～2.5 3.0～3.5礫石卵石2.4～3.0 3.2～4.0全風(fēng)化巖強風(fēng)化巖1.4～1.8 2.0～2.4

4 工程實例

4.1 工程概況

擬建某超高層建筑，位于上海黃浦江邊，塔樓地上40層（高度155m），地下4層，開挖深度21.8m。

4.2 樁基方案及參數(shù)

塔樓采用800mm直徑的鉆孔灌注樁，樁端入土深度約為63m，樁基持力層為⑦2粉砂層。采用樁端后注漿技術(shù)，樁端注入水泥量不得小于2.0t。擬建場地屬濱海平原地貌，均為第四紀(jì)沉積地層，場地位于正常沉積區(qū)，30m以下基本為粉土、砂土層。典型地層分布見表2所示。

典型地層分布一覽表 表2

4.3 試樁情況

本工程選取3根基樁進行破壞性試樁，測試情況如下。

SYZ-1試樁試驗加載至18200kN，試驗所得的Q-S曲線出現(xiàn)明顯拐點，S-lgt曲線明顯向下曲折，單樁極限承載力取其前一級荷載即17550kN。

圖1 SYZ-1試樁Q-S曲線

圖2 SYZ-2試樁Q-S曲線

SYZ-2試樁試驗加載至18200kN，試驗所得的Q-S曲線未出現(xiàn)明顯拐點，而是呈緩變型狀態(tài)，根據(jù)規(guī)范按總沉降量確定，即取16696kN。SYZ-3試樁試驗加載至17550kN，試驗所得的Q-S曲線出現(xiàn)明顯拐點，S-lgt曲線明顯向下曲折，單樁極限承載力取其前一級荷載即16900kN。

由表3可以看出，上海規(guī)范、樁基規(guī)范推薦方法可以用于估算后注漿樁基承載力，但是最終樁基承載力應(yīng)以靜載荷試驗為準(zhǔn)。

5 小結(jié)

圖3 SYZ-3試樁Q-S曲線

靜載荷試驗匯總及承載力對比 表3

①樁端后注漿顯著提高了單樁極限承載力，是改善鉆孔灌注樁土體應(yīng)力釋放、土層泥漿浸泡引起的松軟、樁底沉渣及泥皮等問題的有效手段。

②規(guī)范法計算后注漿樁基承載力具有可操作性，有利于工程應(yīng)用，但僅能用于承載力的估算。施工圖階段的承載力須以靜載試驗為依據(jù)。