楊彥東（甘肅建大土木工程檢測(cè)有限公司，甘肅 蘭州 730050）

大直徑旋挖鉆孔灌注樁（端承樁），其單樁豎向抗壓承載力主要來自于樁底端阻力，但當(dāng)持力層為含水礫砂層時(shí)，施工中往往出現(xiàn)樁底涌砂、塌孔，擴(kuò)大頭施工困難，難以徹底清底，樁底沉渣厚度難以控制，造成基樁沉降量較大，單樁豎向抗壓承載力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。通常采用樁底后注漿技術(shù)對(duì)樁底持力層固化處理后，大大減小基樁沉降量，有效提高單樁豎向抗壓承載力。

1 后注漿加固機(jī)理

鉆孔灌注樁樁身混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，采用樁芯鉆孔或預(yù)埋注漿孔，在高壓作用下向樁底土層一定范圍內(nèi)注入以水泥為主劑的漿液。注入的漿液通過滲透、充填、置換、劈裂、擠密及固結(jié)等多種形式的綜合作用，固化了樁底沉渣及樁底一定范圍的持力層，改善了樁底沉渣及樁底持力層一定范圍內(nèi)土層的物理力學(xué)性能，使樁底持力層承載能力（樁端阻力）得到充分發(fā)揮，并且減小基樁沉降量，從而提高單樁豎向抗壓承載力。

2 工程實(shí)例

2.1 工程概況

該工程為定西市某中學(xué)綜合教學(xué)樓建設(shè)項(xiàng)目，地上5層，地下1層，框架結(jié)構(gòu)?；A(chǔ)形式為樁基礎(chǔ)，采用機(jī)械鉆孔擴(kuò)底混凝土灌注樁，樁端持力層為礫砂層，樁身混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C35。樁身直徑1100mm，擴(kuò)底直徑1800mm，單樁豎向抗壓承載力2700kN。

根據(jù)勘察單位提供的《定西市某中學(xué)綜合教學(xué)樓建設(shè)項(xiàng)目巖土工程勘察報(bào)告》，工程場(chǎng)地地層自上而下依次為：

1）雜填土：雜色，稍濕，松散狀，土質(zhì)不均勻，以粉土為主，含有少量碎屑磚塊等建筑垃圾。該層在場(chǎng)地內(nèi)均有分布。本層厚度為1.00-2.2m,地面標(biāo)高為1903.22-1904.43m。

2）黃土狀粉土：黃褐色，其中自然地面下約12.50m以上呈稍濕、稍密，以下呈濕-很濕、稍密-中密狀，土質(zhì)較均勻，搖震反應(yīng)中等，無光澤反應(yīng)，干強(qiáng)度低，韌性低。該層在場(chǎng)地內(nèi)均有分布。本層埋深為1.00-2.20m，層面標(biāo)高為1901.78-1903.13m。厚度為12.70-15.90m。

3）-1礫砂：呈雜色，稍濕，中密，砂質(zhì)較純，該層在場(chǎng)地ZK4、ZK5、ZK11、ZK16、ZK17區(qū)域內(nèi)未見出露，其余區(qū)域均為薄層分布。本層埋深為10.40-11.70m，層面標(biāo)高為1892.35-1893.49m。厚度為0.40-0.90m。

4）礫砂：雜色，飽和，中密，砂質(zhì)較純，本層埋深為14.00-17.40m，層面標(biāo)高為1886.21-1890.43m。厚度為5.00-8.20m。

5）泥巖層: 褐紅色，半成巖，礦物成分以蒙脫石、綠泥石、高嶺石、白云母、長(zhǎng)石、石英等為主， 泥質(zhì)膠結(jié)，巖體呈巨厚狀結(jié)構(gòu)，上部1.30-2.10m,為強(qiáng)風(fēng)化，致密，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為V級(jí)；以下為中風(fēng)化，致密，較堅(jiān)硬，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為IV級(jí)。該層在場(chǎng)地內(nèi)均有分布。本層埋深為19.70-24.60m，層面標(biāo)高為1879.53-1884.73m。最大揭露厚度為7.70m。（未揭穿）

場(chǎng)地地下水為第四系孔隙潛水，主要含水層為黃土狀粉土與礫砂層，地下水位埋深12.70m-14.00m，水位高程1890.19-1890.90m。地下水主要為大氣降水和地表水滲入補(bǔ)給，排泄方式主要以徑流排泄，地下水年內(nèi)變化幅度為1.0-2.0m。

表1 注漿前單樁豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)結(jié)果

2.2 基樁靜載荷試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析

樁基施工過程中在建筑場(chǎng)地內(nèi)進(jìn)行了單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表1。

圖1 S1#樁試驗(yàn)結(jié)果曲線圖

圖2 S2#樁試驗(yàn)結(jié)果曲線圖

根據(jù)3根試驗(yàn)樁的靜載試驗(yàn)結(jié)果表明，S1號(hào)樁最大加載為5400kN，樁頂總沉降量為7.37mm單樁承載力能夠滿足設(shè)計(jì)要求。從試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析判斷樁底沉渣控制較好，清底比較干凈。S2和S3號(hào)樁在最大加載4860kN的情況下，沉降量急劇連續(xù)增大，達(dá)到極限狀態(tài)，終止試驗(yàn)，后經(jīng)低應(yīng)變檢測(cè)驗(yàn)證樁身結(jié)構(gòu)完整，逐分析判斷樁底沉渣厚度較厚，使基樁端阻力得不到充分發(fā)揮。

圖3 S3#樁試驗(yàn)結(jié)果曲線圖

經(jīng)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果分析論證后，結(jié)合工程實(shí)際情況，縱觀經(jīng)濟(jì)等因素綜合考慮，對(duì)已施工完成的部分基樁進(jìn)行樁底后注漿處理，以達(dá)到固化樁底沉渣，改善樁底一定范圍的持力層物理力學(xué)性能，使單樁豎向抗壓承載力能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

根據(jù)工程特點(diǎn)，此次注漿前首先使用150型地質(zhì)鉆機(jī)在樁中心鉆探鉆孔，鉆孔直徑不小于89mm，鉆孔深度穿透樁底沉渣段并進(jìn)入原狀礫砂層不小于0.2m，鉆孔過程中嚴(yán)格控制垂直度。注漿管采用1根Φ32壁厚2.75mm的鋼管，底部長(zhǎng)出樁底約50cm，并保證進(jìn)入原狀礫砂層不小于20cm，上部高出地面20cm，各段之間用套絲連接，底端50cm范圍內(nèi)梅花形布置直徑5-8mm的鉆孔不少于12個(gè)。注漿材料采用42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥配置的漿液，水灰比（重量比）為0.8-1.0，開始為避免注漿管堵塞，水灰比可采用2:1，在注漿中間階段和后端水灰比穩(wěn)定在0.8-1.0。注漿壓力的確定主要考慮到三個(gè)方面：1）最終注漿壓力要小于樁身上抬的摩阻力；2）最終注漿壓力要保證樁端混凝土不被破壞；3）最終注漿壓力要使注漿量保證達(dá)到設(shè)計(jì)要求形成的樁端增強(qiáng)體。該工程注漿初始階段和過程中壓力控制在2MPa，終止階段壓力控制在4MPa。

表2 注漿后單樁豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)結(jié)果

高壓注漿28d后，在場(chǎng)地內(nèi)選取2根樁進(jìn)行單樁靜載荷試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表2。

圖4 ZS1#樁試驗(yàn)結(jié)果曲線圖

試驗(yàn)結(jié)果表明樁底注漿后單樁豎向抗壓承載力能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求，比注漿前單樁豎向抗壓承載力提高至少20%以上，且大幅降低基樁沉降量。

圖5 ZS2#樁試驗(yàn)結(jié)果曲線圖

經(jīng)注漿前后靜載試驗(yàn)數(shù)據(jù)的比較分析，單樁豎向抗壓承載力提高的原因是：在樁端高壓注入水泥漿液后，水泥漿液首先滲透到疏松的沉渣層中，對(duì)樁底沉渣進(jìn)行填充、擠密、劈裂等多種形式的組合與轉(zhuǎn)化，使樁底沉渣重新膠結(jié)并固結(jié)，形成一個(gè)比較完整的整體，并增加了樁端進(jìn)入持力層的有效深度，減小基樁沉降量。隨著水泥漿液不斷的高壓注入，水泥漿液進(jìn)一步向樁底持力層（礫砂層）中滲透、擠密、填充和固化等作用，使樁底一定范圍內(nèi)的礫砂層被重新組合、膠結(jié)，并經(jīng)過一定的時(shí)間后固結(jié)，使樁底一定范圍內(nèi)的礫砂層形成一個(gè)整體的樁底擴(kuò)大頭，增加了樁底的受力面積，提高了單樁豎向抗壓承載力。

3 結(jié) 語

從本工程實(shí)踐中表明，對(duì)于機(jī)械旋挖鉆孔的大直徑端承型灌注樁，樁底后注漿技術(shù)能有效消除樁底沉渣對(duì)建筑基樁豎向抗壓承載力的不良影響，并使樁端持力層承載力顯著提高，樁底端阻力得到充分發(fā)揮，大幅減小基樁沉降量，改善樁基質(zhì)量，提高單樁豎向抗壓承載力效果顯著。