淺談后壓漿鉆孔灌注樁在工程中的應(yīng)用

郭培成

【摘要】文章結(jié)合工程實例，采用后壓漿鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，通過樁側(cè)阻力及樁端阻力的不同發(fā)揮，使后壓漿在應(yīng)用過程中明顯提高灌注樁承載力，滿足工程需要和質(zhì)量可靠性，從而保證工程結(jié)構(gòu)的安全性和經(jīng)濟性，為今后工程提供參考經(jīng)驗。

【關(guān)鍵詞】樁基礎(chǔ); 鉆孔灌注樁; 后壓漿; 承載力

【中國分類號】TU473.1+4【文獻標(biāo)志碼】B

隨著經(jīng)濟發(fā)展，高層建筑數(shù)量和高度急劇增加，建筑主體結(jié)構(gòu)重量越來越大，這樣由地震和風(fēng)荷載作用下，結(jié)構(gòu)整體產(chǎn)生的作用效應(yīng)（包括軸壓力、彎矩、剪力，在進行基礎(chǔ)設(shè)計時主要取決于軸壓力）也越來越大，基礎(chǔ)頂部由上部傳下來的荷載主要隨著層數(shù)線性增加，因此建筑物對地基承載力的要求就越來越高，為了滿足承載力和經(jīng)濟效果的要求，需要選擇承載力具有較好的持力層。鉆孔灌注樁具有應(yīng)用范圍廣、承載力大、振動小等優(yōu)點得到工程界的廣泛應(yīng)用。后壓漿鉆孔灌注樁處理（該類型樁基礎(chǔ)適合于樁長受到限制）與一般鉆孔灌注樁成樁對比，后壓漿施工難度較大，但其可以縮小樁長和樁徑，降低地基處理工程造價。國外在20世紀(jì)60年代就開始大量研究后壓漿鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，大量用在民用建筑和橋梁工程中;國內(nèi)20世紀(jì)80年代樁端后壓漿技術(shù)開始進入便用，最早是北京市建筑工程研究院，對崇文門7號樓的樁長7.90～18 m，樁徑0.4 m，近800根樁，試驗分析樁端壓力注漿，通過實驗和現(xiàn)場數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)后壓漿樁基極限承載力提高至3倍左右。

1 工程概況

1.1 工程規(guī)模

本工程坐落于北方某城市，建筑功能為一大型綜合美術(shù)館。抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計基本地震加速度值為0.15g，地震分組第一組，基本風(fēng)壓0.65，基本雪壓0.50，建筑物抗震設(shè)防類別為乙類，場地類別Ⅱ類，設(shè)計基準(zhǔn)期50 a，使用年限70 a，建筑結(jié)構(gòu)安全等級二級，地基基礎(chǔ)安全等級二級，地基基礎(chǔ)等甲級。占地面積1.2×104 m2，總建筑面積5.6×104 m2，建筑層數(shù)4層，局部五層，地下室一層，地上樓層從下至上高度依次為4.5 m、4.2 m、4.2 m、4.2 m、3.6 m、建筑高度24.2 m，結(jié)構(gòu)高度21.3 m。該建筑物采用框架結(jié)構(gòu)體系，為了保證建筑功能，柱與柱間距14 m。柱截面形式采用圓形，一方面為了建筑美觀需求，另一方面圓形截面較矩形在受力和延性方面發(fā)揮更好。柱截面尺寸底部一層采用1 000 mm×1 000 mm，二、三層采用850 mm×850 mm、四層和局部五層采用700 mm×700 mm。四周框架梁截面為400 mm×1 200 mm，內(nèi)部框架梁截面為350 mm×1 000 mm，非框架梁截面尺寸300 mm×800 mm?？蚣芙Y(jié)構(gòu)抗震等級為二級，抗震措施對應(yīng)的抗震等級也為二級。本工程采用后壓漿鉆孔灌注樁。樁的有關(guān)參數(shù)：樁長18.2 m，有效樁長17.3 m，樁徑為0.5 m，樁周長1.57 m，樁底面積0.196 m2。

1.2 工程地質(zhì)情況介紹

各土層相關(guān)信息見表1。

整體土層分布不均勻，厚度變化較大，為了便于分析計算，將土層厚度結(jié)合地質(zhì)勘察報告進行了簡化處理。雜填土承載力較低，分布厚度差異性較大，在計算過程中不考慮該項的承擔(dān)力。樁身混凝土等級采用C30，保護層厚度35 mm，正截面配筋率為0.8 %，縱向鋼筋直徑14 mm;箍筋采用直徑8 mm，間距200 mm。承臺厚度分別取值500 mm、600 mm，采用矩形布置，樁的最外邊緣至承臺邊緣取值200 mm，承臺混凝土等級C30，承臺梁截面尺寸350 mm×900 mm，滿足承臺連系梁寬度不宜小于250 mm，高度為承臺間距的1/10至1/15。樁基布置采用三樁、五樁、九樁，各個樁距均相等。

1.3 設(shè)計要求

主要采用人工膨潤土造漿，正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進成孔，吊車下放鋼筋籠，井口綁扎連接，用商品混凝土灌注成樁，樁端、樁側(cè)壓力注漿的成樁施工工藝。通過靜荷載試驗，設(shè)計試樁數(shù)量為3根，直徑500 mm，樁長分別為17.5 m、18.0 m、18.3 m。采用后壓漿工藝，要求單樁極限承載力分別達到3 200 kN 、3 350 kN、3 420 kN（分2次施工，第1根先保證達到3 700 kN，再施工第2根試樁、第3根試樁）。整體施工工藝順序依次為施工準(zhǔn)備、地基土方開挖至設(shè)計標(biāo)高、測量放線定位、工程試樁施工、樁后壓漿施工、開挖樁頭、樁基檢測、后續(xù)施工，每道工序嚴(yán)格把關(guān)。施工過程中墊層必須保持水平，誤差控制在20 mm之內(nèi)，現(xiàn)場砂漿相對密度為1.07～1.12，及時清孔確?？椎准八闹艿臐崈舳龋ＷC孔深度達到設(shè)計要求，沉渣厚度控制在100 mm以內(nèi)。

1.4 后壓漿施工

在施工過程中，加強鉆機施工工藝管理，確保施工質(zhì)量。具體為：結(jié)合后壓漿施工的現(xiàn)場要求，確定其注漿部位及注漿順序;按工藝流程進行注漿，滿足后壓漿施工要求;在注漿管及專用注漿閥預(yù)埋過程中，處理好構(gòu)件之間的細節(jié)問題，保證后壓漿施工達到設(shè)計要求，施工人員應(yīng)規(guī)范操作，避免施工中各種問題的發(fā)生。

1.5 樁基豎向抗壓靜荷載試驗要求

工程樁施工完成28 d后開始試驗，設(shè)備試驗場地10 m×10 m，場地面干凈平整，起重機起吊重量不小于30 t。試驗采用聲波透射法、低應(yīng)變法進行檢測。

2 樁基計算分析

2.1 預(yù)制樁和灌注樁承載力計算

根據(jù)土的物理指標(biāo)與承載力之間的經(jīng)驗關(guān)系，確定單樁豎向極限承載力，沒有考慮后壓漿處理，計算結(jié)果為2 736 kN，不滿足樁基承載力。

2.2 后注漿樁基承載力

Qsk為后注漿非豎向增強段的總極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值;Qgsk為后注漿豎向增強段的總極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值;Qgpk為后注漿總極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值;u為樁身周長;lj為后注漿非豎向增強段第層土厚度;lgi為后注漿豎向增強段內(nèi)第層土厚度;qsik、qsjk、qpk分別為后注漿豎向增強段第土層初始極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值、非豎向增強段第土層初始極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值、初始極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值;取地質(zhì)勘察報告提供的參考值;βsi、βp分別為后注漿側(cè)阻力、端阻力增強系數(shù)，按照JGJ 94-2008《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》以及結(jié)合地質(zhì)勘察結(jié)果數(shù)據(jù)表1進行確定。試樁穿過的土層情況見表1，其中第6層礫石為持力層。后壓漿深度分別取1.5 m、2.0 m、2.5 m經(jīng)計算，注漿后試樁單樁極限端阻力值后注漿的樁基極限承載力分別為2 960 kN、3 170 kN、3 360 kN，為了滿足工程需要同時結(jié)合經(jīng)濟效果、施工復(fù)雜難度，最后深度確定為2.0 m，極限承載力為3 170 kN。

2.3 基于側(cè)阻、端阻分項增強系數(shù)法的后壓漿樁基極限承載力

采用式（3），后壓漿深度分別取1.5 m、2.0 m、2.5 m經(jīng)計算，后注漿樁基極限承載力3 140 kN、3 280 kN、3 410 kN，較之前式（2）數(shù)據(jù)有所增大，變化差異主要是側(cè)阻全部為增強體導(dǎo)致。

2.4 基于極限承載力增強系數(shù)法的后注漿樁基極限承載力

注漿后單樁豎向抗壓極限承載力也可以為總極限承載力乘以增強系數(shù)的方法計算。

βu為后注漿承載力增強系數(shù)，對于本工程地質(zhì)情況，取1.15;qsik、qpk分別為鉆孔灌注樁的單位側(cè)阻和單位端阻，后注漿的樁基極限承載力3 320 kN。

通過分析比較，采用后三種方法確定樁基極限承載力比較接近現(xiàn)場實驗數(shù)據(jù)，最后采用樁基技術(shù)規(guī)范后注漿樁基承載力作為設(shè)計依據(jù)，進行布樁設(shè)計。

3 結(jié)束語

（1）樁端后壓漿有效提高了樁端承載力和樁側(cè)摩阻力，使樁基承載力得到了提高。

（2）在外部相同的荷載作用下，樁端壓漿后隨時間的延長其樁基沉降減小并慢慢趨于穩(wěn)定值。

（3）后壓漿灌注樁的穩(wěn)定承載性能，滿足安全性、適用性、經(jīng)濟性效果。

后壓漿樁、單樁極限承載、樁側(cè)阻力、樁端承載力均得到了提高，有效地減少了樁的長度，節(jié)約成本。

參考文獻

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