浅析钻孔灌注桩后注浆后的承载性能

浅析钻孔灌注桩后注浆后的承载性能
摘要：随着高层和超高层建筑物的大量兴建, 大直径钻孔灌注桩以其承载力高、无挤土、无振动、能贴近已建建筑物施工、适应性强等优点, 在桩基工程中得到广泛应用。

但钻孔灌注桩最大的缺点是桩底沉渣较难清理, 桩身泥皮影响侧摩阻力进一步发挥, 可能导致单桩承载力不足。

工程实践表明, 正在兴起的钻孔灌注桩后注浆技术是提高钻孔灌注桩承载力、减少桩基沉降量的有效方法。

本文结合工程实例, 对这方面的问题进行浅析。

关键词:南京河西钻孔灌注桩静载荷试验
Abstract: With the high-level and ultra-high-rise buildings for the construction of large diameter bored piles for its high bearing capacity, soil compaction, no vibration, to be able to help build building construction, adaptability, etc., in the pilethe project has been widely used.Bored pile the biggest drawback is that the bottom sediment more difficult to clean up the pile of mud cake lateral friction further play could lead to lack of pile capacity. The engineering practice shows that the emerging Bored grouting technology is to improve the bearing capacity of bored pile, an effective method to reduce the pile settlement amount. In this paper, project examples, Analysis of these issues.
Keywords: Nanjing Hexi, bored piles, static load test.
一、工程概况
南京河西地区某大厦主楼88层，高400米，裙楼7层，高58米。

本工程工程桩设计为桩径Φ1 200mm潜水钻孔灌注桩, 桩端采用压力灌浆施工工艺, 以提高桩基的承载力和减少桩的沉降。

地下土层情况如下：
①-1杂填土：松散，主要为粉质粘土混较多碎砖、碎石及少量建筑垃圾填积，层厚约2.7m。

①-2素填土：流塑，含腐植物，层厚约3.5m。

②淤泥质粉质粘土：流塑，底部夹薄层粉土、粉砂，具水平层理，层厚约14.5m。

③-1粉细砂：稍密，局部松散状，夹薄层粉土，含云母碎片。

层厚约9.7m。

③-2中细砂：层厚约21.5m。

④含砾中细砂：中密~密实，卵砾石含量不均匀，层厚约6.4m。

⑤~1强风化泥岩：风化强烈，岩石结构已遭破坏，岩芯手易折断、能捻碎，碎后呈砂土状，属极软岩，岩体基本质量等级为Ⅴ类，遇水极易软化。

层厚约5.6m。

⑤~2 中～微风化粉砂质泥岩：泥质结构，块状构造，岩石风化较弱，结构基本未破坏，岩体呈块状～整体状，完整性好，顶板埋深56.50～65.00 米，层顶标高-58.42～-47.90 米，最大揭露层厚23.00 米。

二、施工工艺
本工程因设计要求承载力较大，在施工过程中采用桩端桩侧后注浆，以确保工程桩承载力达到设计值。

钻孔灌注桩压力灌浆施工技术, 是在钻孔灌注桩成桩的基础上, 待桩身混凝土强度达到50% ~ 70%以后, 通过预埋在桩身的注浆管道对钻孔灌注桩桩底实施压力灌浆的施工工艺。

由于建筑物荷载大，对单桩承载力要求高，为满足技术可靠和经济合理的要求，在主楼区域进行试桩。

试桩持力层选在第⑤~2层中～微风化粉砂质泥岩，进行桩端、桩侧压浆，桩侧压浆部位选在③-2中细砂。

试桩的有关参数见表1.
表1试桩有关参数
三、静载荷试验
本工程对6 根试桩进行了静载荷试验。

3.1 静载荷试验
本次试验采用堆载法方式，加载方式为慢速维持荷载法。

试验得到的荷载-沉降关系曲线见图1，试验成果汇总见表2。

图1荷载-沉降关系曲线
表2试验成果汇总
3.2 静载荷试验数据分析
按照《南京地区地基基础设计规范》（DGJ32/J12-2005），在进行初步设计时，嵌岩单桩桩竖向承载力特征值可根据室内试验结果按下式计算：、、
式中：
、、——分别为桩周土总侧阻力、嵌岩段总侧阻力和总端阻力特征值（kN）；
Ra——单桩竖向承载力特征值（kN）；
qsia——桩周土侧阻力特征值（kPa）；
——清孔影响系数；
——桩身嵌入中~微风化岩石的深度（m）；
——岩石天然单轴抗压强度标准值；
——桩周土的侧阻力发挥系数；
、——嵌岩段侧阻力和端阻力修正系数。

根据上述公式计算得知本工程6根试桩的理论单桩竖向承载力见表3.
表3试验成果与理论值对比
从上表中可以看出，经过后注浆后，6根试桩承载力均在不同程度上有所提高。

入持力层深度5m与12m的两种桩型实测极限承载力较原理论值均有约20%左右的提高，达到后注浆的效果。

四、作用机理
(1) 桩端扩大头的形成,按照桩端压力注浆作用机理，分压密型、渗透型、劈裂型三种类型。

对于渗透型和劈裂型压力注浆，浆液通过压力注入桩端土体，两者胶结在一起形成扩大头；对压密型压力注浆，通过压力将浆液渗入到桩端，在桩端形成一球形的扩大头，产生扩底桩的效果。

因此，桩端后压浆加大了桩端的支承面积从而提高了桩的端阻力。

(2)桩端注浆使浆液在高压作用下对沉渣及桩周土劈裂、渗扩、填充、压密、固结等作用，使桩端持力层在一定范围内形成浆液和土的结合体，从而改善持力层的物理力学性能，因而提高了桩端持力层土体的强度。

(3)桩端及桩侧注浆在高压作用下，浆液沿桩土界面上浸，通过渗扩、填充、胶结综合作用，对桩周泥皮置换，使桩与泥皮及土层胶结成整体并在桩周形成脉状结石体，注浆不仅可以消除桩周泥皮对桩侧摩阻力的负面影响，而且注浆胶结体在置换桩周泥皮同时还挤占桩周部分原状土，增大了桩的平面几何尺寸，从而使桩侧摩阻力大幅度提高。

五、结论
综上所述，大直径钻孔灌注桩经桩端压力注浆，明显改善了灌注桩桩端持力层和桩周土体的力学性能，提高了桩端承力和侧阻力，大大改善了灌注桩荷载传递性能，使灌注桩的综合承载力得到大幅度提高。

经过本工程的试桩结果表明，其单桩极限承载力可提高20%左右。

通过逐渐累积经验，优化桩基设计，减少桩数、桩长，为降低工程造价提供了可靠保障。

后注浆工艺具有施工简易，性价比高等优点，具有广阔的市场应用前景。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。