小型注漿鋼管樁在地庫抗浮處理中的應(yīng)用

王俊淞

（上海長(zhǎng)凱巖土工程有限公司 上海 200093）

0 引言

小型注漿鋼管樁是通過靜壓的方法將小直徑鋼管壓入地基土中，然后進(jìn)行注漿的一種地基處理方法，是在錨桿靜壓樁的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種工法。

經(jīng)過多年的發(fā)展，錨桿靜壓樁已廣泛地應(yīng)用于地基加固、糾偏、托換等方面，對(duì)于其施工方法和抗壓承載力的研究也已較為完善［1-5］。但是小型注漿鋼管樁用作抗拔樁的應(yīng)用相對(duì)較少［6-8］。關(guān)于注漿鋼管樁抗拔承載力的研究也較少，馬忠政［9］通過靜載試驗(yàn)和數(shù)值模擬，研究了注漿鋼管樁抗拔承載力。楊曉楠［10］通過理論分析，推導(dǎo)了不同抗拔破壞模式下的注漿鋼管樁抗拔承載力計(jì)算公式。韓凱吉［11］通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和數(shù)值模擬，分析了微型注漿鋼管樁的抗拔破壞形態(tài)，研究了注漿鋼管樁在拉拔作用下的承載特性。

1 工程概況

上海某住宅配套地下1層車庫，底板埋深約6 m，采用φ 600 鉆孔灌注樁作為抗拔樁，樁數(shù)145 根，樁長(zhǎng)21 m，單樁抗拔承載力設(shè)計(jì)值為500 kN。樁端土層為⑥層粉質(zhì)粘土。場(chǎng)地內(nèi)主要土層參數(shù)如表1所示。

表1 土層參數(shù)表Tab.1 Soil Parameter

基坑開挖到底后，檢測(cè)單位對(duì)地下車庫的灌注樁進(jìn)行了全數(shù)樁的低應(yīng)變檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)有18 根3 類樁，1根4 類樁。缺陷位置位于樁頂以下7.5～16.9 m，均位于③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土和④層淤泥質(zhì)粘土中。

低應(yīng)變檢測(cè)后，檢測(cè)單位對(duì)其中6 根3 類樁進(jìn)行豎向抗拔靜載荷檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如表2所示?？梢姴糠謽痘催_(dá)到設(shè)計(jì)抗拔承載力，需進(jìn)行補(bǔ)樁處理。其中，5 根3 類樁位于地下室外墻下，考慮到墻體的壓重作用，僅進(jìn)行構(gòu)造措施處理，不再額外補(bǔ)樁。其他14根缺陷樁基需進(jìn)行補(bǔ)樁處理。

該項(xiàng)目東側(cè)8 m 處為設(shè)計(jì)地鐵區(qū)間隧道，計(jì)劃在2 個(gè)月后推進(jìn)。該項(xiàng)目墊層已澆筑，原計(jì)劃在地鐵隧道推進(jìn)前完成頂板結(jié)構(gòu)施工，因此需選用一種不影響工期的補(bǔ)樁處理方法對(duì)缺陷樁基進(jìn)行處理。

抗浮錨桿在軟土地區(qū)中抗拔承載力較低，而補(bǔ)打鉆孔灌注樁或者預(yù)制樁都需要占用底板澆筑的工期，難以滿足總工期要求。經(jīng)過比選，采用小直徑注漿鋼管樁作為抗拔樁。小直徑注漿鋼管樁具有施工靈活，抗拔承載力較高，不占用底板澆筑的工期等優(yōu)點(diǎn)。

表2 單樁豎向抗拔靜載荷試驗(yàn)結(jié)果Tab.2 Result of Pile Vertical Uplift Static Loading Test

2 注漿鋼管樁方案介紹

經(jīng)過計(jì)算，在缺陷樁基的承臺(tái)上補(bǔ)注漿鋼管樁，同時(shí)兼顧補(bǔ)樁的均勻性，共補(bǔ)鋼管樁25 根。單樁抗拔承載力設(shè)計(jì)值取200 kN。最終抗拔承載力以單樁抗拔承載力靜載荷試驗(yàn)確定為準(zhǔn)。

鋼管樁采用規(guī)格φ 95×8 的Q345 鋼管，單節(jié)長(zhǎng)度2 m，樁長(zhǎng)22 m，進(jìn)入⑥層粉質(zhì)粘土不小于1 m。鋼管樁采用錨桿靜壓樁的工法施工。底板澆筑時(shí)預(yù)留倒錐形壓樁孔，待底板硬化后即可進(jìn)行鋼管樁施工，可與主體結(jié)構(gòu)施工同步進(jìn)行，節(jié)約工期。

鋼管壓至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，進(jìn)行注漿，注漿漿液采用P.O 42.5 級(jí)普硅水泥漿，漿液水灰比0.5～0.6，注漿量以水泥用量控制，每根樁約1.5 t 水泥。

采用200 mm 長(zhǎng)φ 114×8 外套管焊接連接，焊接采用角焊縫，焊縫高度不小于8 mm。焊條采用E50型。注漿鋼管底端1 500 mm 范圍布置14 個(gè)注漿孔，梅花形布置，注漿孔直徑10 mm，每個(gè)孔外設(shè)置倒刺，以保證在壓樁時(shí)注漿孔不被堵塞，同時(shí)提供鋼管樁與水泥漿的握裹性。倒刺采用30 mm×30 mm×3 mm 角鐵，長(zhǎng)2 cm，與鋼管滿焊連接，焊縫高度3 mm。注漿鋼管樁成樁效果如圖1所示。

圖1 注漿鋼管樁示意圖Fig.1 Schematic of Grouting Steel Pipe Pile

3 注漿鋼管樁抗拔承載力檢測(cè)

注漿完成28 d 后，檢測(cè)單位采用單樁豎向抗拔靜載荷試驗(yàn)對(duì)鋼管樁的抗拔承載力進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)數(shù)量3 根，擬定最大加載量400 kN。加載采用慢速維持荷載法。3 根試樁均加載至設(shè)計(jì)要求的最大上拔力，上拔速率達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)后終止加載轉(zhuǎn)為卸載。檢測(cè)結(jié)果如表3所示。

表3 鋼管樁豎向抗拔靜載荷試驗(yàn)結(jié)果Tab.3 Vertical Uplift Static Loading Test Result of Grouting Steel Pipe Pile

3 根試樁的U-δ 曲線如圖2所示。3 根樁試樁試驗(yàn)所得的U-δ 曲線均較平緩，未出現(xiàn)明顯拐點(diǎn)，最大上拔量均較小，卸載后回彈明顯。說明試樁在最大上拔力作用下均未達(dá)到極限受力狀態(tài)，其單樁豎向抗拔極限承載力均不小于400 kN。

圖2 試樁U-δ曲線圖Fig.2 U-δ Curve of Test Piles

4 檢測(cè)結(jié)果分析

根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，上海地區(qū)22 m 長(zhǎng)的φ 95×8 的鋼管樁，樁端進(jìn)入⑥層粉質(zhì)粘土1～2 m，注漿1.5 t 后，單樁抗拔承載力極限值可以達(dá)到400 kN，上拔量平均值為12.7 mm。試樁未加載至破壞。

吳純?nèi)A［12］通過靜載試驗(yàn)，研究了在浙江湖州軟土地區(qū)未注漿情況下小直徑鋼管樁的抗拔承載力。試驗(yàn)得出15 m 長(zhǎng)的φ 90×6 的鋼管樁，樁端位于④層粉土，單樁抗拔承載力極限值為141.8 kN，上拔量平均值為29.58 mm。

馬忠政［9］通過靜載試驗(yàn)，得出上海地區(qū)22 m 長(zhǎng)的φ 95×8 的鋼管樁，樁端位于⑤1層粉質(zhì)粘土，注漿0.5 t后，單樁抗拔承載力極限值可以達(dá)到360 kN，上拔量為20 mm。

楊曉楠［10］報(bào)道無錫地區(qū) 9 m 長(zhǎng) φ 95×8 的鋼管樁，樁端位于④1層粉土，注漿后單樁抗拔承載力極限值可以達(dá)到600 kN。

通過以上對(duì)比，可以看出在粉質(zhì)粘土、粉土中進(jìn)行注漿能夠有效地提高鋼管樁的抗拔承載力，減小上拔量。且注漿量大的鋼管樁承載力高于注漿量小的鋼管樁。

5 結(jié)語

通過實(shí)際工程案例，介紹了注漿鋼管樁的設(shè)計(jì)施工方法，并通過靜載荷試驗(yàn)檢測(cè)了其抗拔承載力。為類似工程提供了有益的參考。

檢測(cè)結(jié)果及相關(guān)文獻(xiàn)研究成果表明，在粉質(zhì)粘土中注漿可以有效的提高鋼管樁的抗拔承載力，減小上拔量，且注漿量與抗拔承載力有密切的關(guān)系。

注漿在不同土層中的效果及注漿量與抗拔承載力的關(guān)系有待進(jìn)一步的研究。