周衛(wèi)東+諶霞

【摘要】在高層和超高層建筑物的大量興建，樁基工程得到廣泛發(fā)揮，大直徑灌注樁的質(zhì)量事故時(shí)常發(fā)生嚴(yán)重影響了其承載力的發(fā)揮。近幾年發(fā)展起來(lái)的樁端注漿處理樁基質(zhì)量， 提高了樁的端承力和樁側(cè)摩阻力，改善樁荷載傳遞性能，使樁的綜合承載力得到大幅度提高，提出了解決設(shè)計(jì)的新思路和新方法。

【關(guān)鍵詞】灌注樁;樁端注漿;加固處理

Experience in the design of grouting PILES

Zhou Wei-dong，Chen Xia

（Henan Aero Geophysics and Remote Sensing CenterZhengzhouHenan450000）

【Abstract】In a lot of tall and super-tall buildings construction，pile foundation engineering widely，big column diameter filling pile quality accident often happened seriously influence the exertion of its bearing capacity.Developed in recent years，the quality of pile end grouting pile foundation，increase the bearing capacity of the pile and pile side friction resistance，improve the load transfer performance，to increase the comprehensive bearing capacity of pile，puts forward the new thinking and new way to solve the design.

【Key words】Bored concrete pile;Bored pile;Reinforcement treatment

1. 前言

隨著我省高層和超高層建筑物的大量興建，大直徑灌注樁因其具有承載力高、無(wú)擠土、無(wú)振動(dòng)、能貼近已建建筑物施工、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，已在樁基工程得到廣泛發(fā)揮。但是大直徑灌注樁的質(zhì)量事故時(shí)常發(fā)生嚴(yán)重影響了其承載力的發(fā)揮。近幾年發(fā)展起來(lái)的樁端注漿處理樁基質(zhì)量事故不僅可以提高大直徑灌注樁承載力，而且當(dāng)設(shè)計(jì)合理、施工得當(dāng)時(shí)能確保其質(zhì)量穩(wěn)定可靠。

2. 實(shí)現(xiàn)合理的樁端注漿條件

2.1合理的注漿設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)注漿目的前提。

為使樁端注漿施工合理、有效，有必要對(duì)注漿目標(biāo)的土巖特性、地下水條件、地下埋設(shè)物分布狀況和周圍環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查和分析，并在分析相關(guān)資料基礎(chǔ)上進(jìn)行樁端注漿設(shè)計(jì)。樁端注漿設(shè)計(jì)主要包括漿液配比、漿液濃度、注漿率、注漿量和注漿壓力等參數(shù)確定。

2.2合理的注漿工藝是實(shí)現(xiàn)注漿目的的保證。

（1）注漿管埋設(shè)。樁端注漿處理大直徑灌注樁需在樁中心造一注漿孔直至樁端持力層一定深度，然后埋入注漿管至孔底，并封閉孔口一定范圍注漿管與孔之間空隙。

（2）壓水試驗(yàn)。 壓水試驗(yàn)不僅起到疏通注漿通道的作用，而且注漿設(shè)計(jì)的有關(guān)參數(shù)也應(yīng)根據(jù)壓水試驗(yàn)結(jié)果做相應(yīng)調(diào)整。

（3）合理控制注漿參數(shù)有利于提高樁端注漿效果。

在樁端注漿過(guò)程中，注漿壓力、漿掖濃度、注入率和注漿量是變化的。合理的確定和控制其變化對(duì)提高樁端注漿效果十分重要。樁端注漿壓力隨注漿進(jìn)展呈現(xiàn)出由低到高的變化規(guī)律。若注漿過(guò)程中壓力突然急劇下降，表明發(fā)生冒漿或滲漿現(xiàn)象，應(yīng)在漿液中加入相應(yīng)的添加劑和采取間歇灌漿措施以確保樁端注漿效果。在樁端注漿中，漿液濃度經(jīng)歷了由稀漿向濃漿變化的過(guò)程。稀漿滲透性強(qiáng)可擴(kuò)大樁端注漿加固范圍，濃漿有利于提高樁端注漿加固區(qū)強(qiáng)度。

3. 樁端注漿提高單樁承載力機(jī)理

3.1改善持力層條件、提高樁的端承力。

大直徑灌注樁成孔中，對(duì)樁周土擾動(dòng)降低了樁端土體強(qiáng)度，水的水泡軟化作用又進(jìn)一步加劇其強(qiáng)度降低。樁端注漿通過(guò)滲透、劈裂和擠密作用使樁端持力層在一定范圍內(nèi)形成漿液和土的結(jié)石體，從而改善持力層的物理力學(xué)性能，恢復(fù)和提高了持力層土體強(qiáng)度。樁底沉渣的存在因強(qiáng)度低嚴(yán)重影響端承力的發(fā)揮。樁端注漿通過(guò)漿液對(duì)沉碴的置換、擠密和固結(jié)作用改善或消除樁底沉碴對(duì)端承力發(fā)揮的不良影響。試驗(yàn)證實(shí)，樁端注漿使樁的端承力得到大幅度提高。

3.2大幅提高樁側(cè)摩阻力。

大直徑?jīng)_鉆孔灌注樁樁周泥皮和人工挖孔樁護(hù)壁與樁周土體間空隙降低了樁側(cè)摩阻力。樁端注漿在壓力作用下，漿液從樁端沿樁側(cè)向上，通過(guò)滲透、劈裂、充填、擠密和膠結(jié)作用，對(duì)樁周泥皮置換和空隙充填，在樁周形成脈狀結(jié)石體，如同樹(shù)根植入土中，從而使樁側(cè)摩阻力大幅度提高。

3.3改善持力層受力狀態(tài)和荷載傳遞性能。

樁端注漿通過(guò)滲透、劈裂、擠密和膠結(jié)作用形成樁端擴(kuò)大頭增大了樁端受力面積，并且注漿對(duì)持力層加固又改善其受力狀態(tài)。試驗(yàn)結(jié)果表明，樁端注漿試驗(yàn)結(jié)果表明，樁端注漿后，樁側(cè)摩阻力的提高先于樁端承力的提高 。當(dāng)樁端鄰近土層的樁-土相對(duì)位移SZ≤S0（4-10 mm）時(shí)，隨荷載增加SZ增大，樁側(cè)摩阻力提高增大，此時(shí)樁側(cè)摩阻力提高（△QS）對(duì)單樁承載力提高起主導(dǎo)作用，而樁的端承力潛能尚未被充分發(fā)揮。當(dāng)SZ>SO時(shí)，樁側(cè)摩阻力下降，而樁的端承力（△QP）迅速增加，此后樁的端承力對(duì)單樁承載力提高起主導(dǎo)作用。

4. 工程實(shí)例

4.1實(shí)例。

4.1.1某郵電綜合大樓，樁基礎(chǔ)采用31根800～1000mm人工挖孔樁，擴(kuò)大頭直徑為1600～2400mm，樁長(zhǎng)為8.5～10.5m，樁端持力層為含粘性土角礫土層。工程地質(zhì)勘察揭示，場(chǎng)地土層分布為：①粉質(zhì)粘土，黃褐色，可塑，下部為軟可塑，層厚1.2～1.4m。②淤泥，深灰色，飽和，流塑，局部含20%左右碎石及砂礫，層厚4.3～5.8m。③含粘性土角礫，土黃色，飽和，稍一中密、，含17～38%碎石，角礫含量26.7～36.6%，層厚為1.1～3.6m ④殘積砂質(zhì)粘性土，褐黃色，可塑，層厚12.2～13.3m。

4.1.2工程樁靜載檢測(cè)結(jié)果，單樁豎向極限承載力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。該工程除4根小荷載樁外，共對(duì)27根樁進(jìn)行樁端壓力注漿。

4.2工程樁承載力偏低的原因。

對(duì)工程樁靜載、動(dòng)測(cè)和取芯檢測(cè)結(jié)果分析，造成實(shí)例工程樁單樁承載力偏低達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的主要原因有以下幾個(gè)方面：

CPU系統(tǒng)工作方式，多CPU系統(tǒng)提高了處理并行多發(fā)事件的能力，解決了CPU運(yùn)算處理的瓶頸問(wèn)題。各功能模塊（通常是多個(gè)CPU）之間采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或串行方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，選用具有優(yōu)先級(jí)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)較好地解決了數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i問(wèn)題，提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。分布式結(jié)構(gòu)方便系統(tǒng)擴(kuò)展和維護(hù)，局部故障不影響其它模塊正常運(yùn)行。該模式在安裝上可以形成集中組屏或分層組屏兩種系統(tǒng)組態(tài)結(jié)構(gòu)，較多地使用于中、低壓變電站。

4. 分布分散（層）式結(jié)構(gòu)

4.1分布分散式結(jié)構(gòu)系統(tǒng)從邏輯上將變電站自動(dòng)化系統(tǒng)劃分為兩層，即變電站層（站級(jí)測(cè)控單元）和間隔層（間隔單元）。也可分為三層，即變電站層、通信層和間隔層。

4.2該系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是按照變電站的元件，斷路器間隔進(jìn)行設(shè)計(jì)。將變電站一個(gè)斷路器間隔所需要的全部數(shù)據(jù)采集、保護(hù)和控制等功能集中由一個(gè)或幾個(gè)智能化的測(cè)控單元完成。測(cè)控單元可直接放在斷路器柜上或安裝在斷路器間隔附近，相互之間用光纜或特殊通信電纜連接。這種系統(tǒng)代表了現(xiàn)代變電站自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，大幅度地減少了連接電纜，減少了電纜傳送信息的電磁干擾，且具有很高的可靠性，比較好的實(shí)現(xiàn)了部分故障不相互影響，方便維護(hù)和擴(kuò)展，大量現(xiàn)場(chǎng)工作可一次性地在設(shè)備制造廠家完成。分布分散式結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)有：

（1）間隔級(jí)控制單元的自動(dòng)化、標(biāo)準(zhǔn)化使系統(tǒng)適用率較高。

（2）包含間隔級(jí)功能的單元直接定位在變電站的間隔上。

（3）邏輯連接到組態(tài)指示均可由軟件控制。

（4）簡(jiǎn)化了變電站二次部分的配置，大大縮小了控制室的面積。

（5）簡(jiǎn)化了變電站二次設(shè)備之間的互連線，節(jié)省了大量連接電纜。

（6）分布分散式結(jié)構(gòu)可靠性高，組態(tài)靈活，檢修方便。