吳 紹 山

(云南大學(xué),云南 昆明 650504)

后注漿灌注樁靜載特性研究

吳 紹 山

(云南大學(xué),云南 昆明 650504)

結(jié)合某工程的地質(zhì)概況，采用人工堆載下慢速維持荷載法，對(duì)灌注樁進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)堆載試驗(yàn)，分析對(duì)比了樁端是否注漿對(duì)灌注樁承載性能的影響，得出了后注漿灌注樁承載特性和發(fā)揮機(jī)理。

灌注樁，承載特性，靜載試驗(yàn)，側(cè)摩阻力

進(jìn)入20世紀(jì)以來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速增長(zhǎng)，我國(guó)的用樁量不斷增大，采用樁基礎(chǔ)的高層、超高層建筑超過(guò)了數(shù)萬(wàn)棟，可以說(shuō)超長(zhǎng)樁的應(yīng)用和理論都取得了一些進(jìn)展，但后注漿超長(zhǎng)樁受力機(jī)理是一個(gè)極其復(fù)雜的問(wèn)題，由于各地土質(zhì)特性各不相同，再加上樁土相互作用機(jī)理的復(fù)雜性，當(dāng)前的理論不足以完全用于指導(dǎo)所有實(shí)際項(xiàng)目，更不能簡(jiǎn)單地將樁分為摩擦樁和端承樁，而是應(yīng)該結(jié)合當(dāng)?shù)赝临|(zhì)、設(shè)計(jì)、施工方法具體問(wèn)題具體分析，判斷樁的類型和樁的承載力特性。本文通過(guò)云南昆明某實(shí)際工程現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試所得數(shù)據(jù)，整理分析對(duì)比了未注漿與后注漿灌注樁靜載特性，判斷了樁的承載類型。

1 地質(zhì)概況及試樁方案

1.1 試驗(yàn)場(chǎng)地地質(zhì)概況

1.2 試樁方案

1.2.1 試樁設(shè)計(jì)

為實(shí)現(xiàn)對(duì)比后注漿方式對(duì)灌注樁承載力的影響，按設(shè)計(jì)做了兩根樁靜載試驗(yàn)，并在樁身埋設(shè)了11個(gè)斷面的鋼筋應(yīng)力計(jì)以觀測(cè)樁身軸力及應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，設(shè)計(jì)要求未注漿單樁豎向承載力特征值為6 500 kN，最大試驗(yàn)荷載為13 000 kN，后注漿單樁豎向承載力特征值為8 000 kN，最大試驗(yàn)荷載為16 000 kN，試樁的施工方式為旋挖鉆孔灌注樁，試樁的規(guī)格按照勘察報(bào)告、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JGJ 106—2003建筑樁基檢測(cè)技術(shù)規(guī)范以及《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》確定見(jiàn)表2。

表2 試樁參數(shù)

1.2.2 靜載裝置設(shè)計(jì)

試驗(yàn)加載裝置采用4個(gè)液壓千斤頂加載，千斤頂布置于5 cm厚鋼制承壓板上，承臺(tái)合力中心與樁軸線重合，堆重平臺(tái)反力裝置采用人工堆載，壓重量為預(yù)估試樁破壞荷載的1.2倍，終止加載條件按《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》和設(shè)計(jì)要求綜合確定，卸載方式按規(guī)范進(jìn)行，堆載現(xiàn)場(chǎng)如圖1所示。

2 后注漿灌注樁靜載特性分析

2.1 樁端注漿提高灌注樁承載力原理

樁端后注漿是指鉆孔灌注樁在下鋼筋籠時(shí)，預(yù)埋注漿管并灌注混凝土成樁，然后在成樁一定時(shí)間后對(duì)注漿管開(kāi)塞并向樁端高壓注入水灰比為0.4～0.6的水泥漿，通過(guò)漿液滲透、部分?jǐn)D密、填充和固結(jié)作用使單一介質(zhì)土體變?yōu)閺?fù)合土體來(lái)加固樁端地層，甚至在高壓注漿的作用下，向上產(chǎn)生一定距離樁側(cè)漿體來(lái)形成側(cè)阻強(qiáng)化，以及給樁端施加向上的反向預(yù)應(yīng)力，從而提高灌注樁的承載力。根據(jù)樁端注漿持力層不同，注漿方式可分為三種：當(dāng)持力層為粗粒土?xí)r，主要是滲透注漿；當(dāng)持力層為中砂和能夠充分排水的粘土，主要是壓密注漿；在細(xì)粒土的樁端持力層中注漿時(shí)，由于漿液滲透率低，主要是通過(guò)劈裂注漿，該工程采用壓密注漿。

2.2 靜載Q—s(荷載—沉降)曲線分析

根據(jù)JGJ 106—2003建筑樁基檢測(cè)技術(shù)規(guī)范，A1，A2樁試樁過(guò)程均未出現(xiàn)終止加載的條件，都加載到了最大試驗(yàn)荷載值，屬試樁成功。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)4個(gè)百分表所得數(shù)據(jù)整理得出荷載與樁頂沉降關(guān)系曲線(Q—s曲線)均呈現(xiàn)為緩變型，對(duì)圖2曲線進(jìn)行對(duì)比，我們可以發(fā)現(xiàn)，樁頂荷載加載至6 000 kN時(shí)，兩根樁的沉降差距并不明顯，這是由于兩根樁的施工工藝、樁的參數(shù)均一樣，荷載較小時(shí)，樁的承載力由上部側(cè)阻提供，但在加載下一級(jí)至8 000 kN時(shí)，A1樁出現(xiàn)了較大沉降，說(shuō)明此時(shí)隨著樁頂荷載的增加，樁身壓縮量和樁土相對(duì)位移逐漸增大，樁下部側(cè)阻也開(kāi)始發(fā)揮出來(lái)，當(dāng)樁土界面相對(duì)位移大于樁土極限位移之后，樁的側(cè)阻開(kāi)始出現(xiàn)軟化，樁的沉降也逐漸增長(zhǎng)，此時(shí)端阻開(kāi)始發(fā)揮并逐漸增大，直至加載至13 000 kN時(shí)，A1樁樁頂累計(jì)沉降達(dá)到了36.7 mm，而A2樁的沉降增長(zhǎng)較為平穩(wěn)，每級(jí)沉降在3 mm左右，這是由于后注漿形成的復(fù)合土層限制了樁土相對(duì)位移的進(jìn)一步增大，以及高壓注漿向上產(chǎn)生的一定距離樁側(cè)漿體所形成的側(cè)阻強(qiáng)化，直到加載至16 000 kN時(shí)，A2樁頂累計(jì)沉降僅為25.8 mm，后注漿提高灌注樁承載力的作用在此次對(duì)比中得到了很好的體現(xiàn)和驗(yàn)證。在本次測(cè)試中，后注漿灌注樁相比未注漿灌注樁承載力至少提高了23%。

2.3 樁身軸力分析

樁身軸力通過(guò)預(yù)埋在樁身11個(gè)斷面的鋼筋應(yīng)力計(jì)測(cè)得，通過(guò)圖3兩幅軸力圖可以看出注漿與否，軸力的基本變化規(guī)律大致相似，表現(xiàn)為在每級(jí)荷載下，樁身軸力自上向下發(fā)揮，當(dāng)荷載較小時(shí)，樁身下部軸力為0，隨著荷載的增大，樁身下部逐漸產(chǎn)生軸力，端阻也逐漸發(fā)揮出來(lái)，但實(shí)質(zhì)上軸力的發(fā)揮兩者還是有較大區(qū)別的，在A1樁中，樁下部軸力呈現(xiàn)出收縮的趨勢(shì)，說(shuō)明了在樁頂荷載逐步增大的同時(shí)，樁端的軸力雖然逐步發(fā)揮，但是發(fā)揮較小，其主要原因是樁土界面發(fā)生了相對(duì)滑移，側(cè)阻承擔(dān)了大部分荷載，呈現(xiàn)出端承型摩擦樁的特性，而在A2樁中，樁身軸力圖的下部軸力較A1有增大的趨勢(shì)，這說(shuō)明了后注漿灌注樁在樁土界面發(fā)生相對(duì)滑移后，端阻逐步發(fā)揮，使得軸力也逐步增大，呈現(xiàn)出摩擦型端承樁的特性。

3 結(jié)論及不足

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)分析對(duì)比了后注漿灌注樁在樁頂荷載作用下，樁頂位移的變化曲線，以及軸力隨深度的分布情況，簡(jiǎn)潔說(shuō)明了后注漿灌注樁的承載力特性發(fā)揮過(guò)程，但對(duì)于承載力特性這種復(fù)雜的研究，還應(yīng)輔以室內(nèi)模型試驗(yàn)和大型有限元分析軟件等方法來(lái)綜合分析，這也是此次研究需要完善的地方。

[1] 丘志雄，黃 磊.大直徑超長(zhǎng)旋挖樁樁端注漿承載特性試驗(yàn)研究[J].中外公路，2014,34(4):27.

[2] 張忠苗.樁基工程[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007.

[3] 黃 挺，龔維明，李 輝，等.超長(zhǎng)樁樁端注漿靜載試驗(yàn)研究[J].巖土工程學(xué)報(bào)，2011,33(1)：114.

[4] 宋太華,王 輝.樁側(cè)樁底注漿超長(zhǎng)樁承載性能實(shí)驗(yàn)研究[J].山西建筑，2009,35(3)：138-139.

Abstract: Combining with the geological survey of some project, the field loading test was carried out by using the slow maintenance load method under the artificial loading, comparative analysis of the influence of the pile end whether grouting on the pile bearing performance, obtained the load-bearing characteristics and mechanism of grouting piles.

Key words: filling pile, bearing characteristics, static loading, side friction

Pile after grouting static load characteristics research

Wu Shaoshan

(YunnanUniversity,Kunming650504,China)

2016-03-20

吳紹山(1992- )，男，在讀碩士

1009-6825(2016)15-0062-03

TU473.14

A