張良

（河北建設(shè)勘察研究院有限公司，河北 石家莊 050000）

1 提高地基承載力的理論分析

1.1 樁側(cè)阻力

關(guān)于混凝土灌注樁后壓漿技術(shù)對(duì)灌注樁樁側(cè)阻力影響的相關(guān)理論基本一致，即后壓漿技術(shù)可增加混凝土灌注樁樁側(cè)阻力。理論指出，當(dāng)注漿方式為樁側(cè)注漿時(shí)，可增加樁側(cè)阻力；當(dāng)注漿方式為樁底注漿時(shí)，同樣可提高樁身側(cè)阻力?；炷凉嘧稑秱?cè)注漿時(shí)，水泥漿液從注漿管預(yù)留孔洞向四周噴射擴(kuò)散，樁身周圍土體得到改善，但隨著灌注樁埋深增加，樁身周圍土體固結(jié)作用愈發(fā)明顯，導(dǎo)致注漿困難。采用樁側(cè)面壓漿方式壓入的水泥漿液更容易沿著樁長(zhǎng)方向向上擴(kuò)散，混凝土灌注樁樁側(cè)阻力提升效果顯著。

樁底注漿提高樁端承載力比較好理解，但樁底注漿也的確可以增加樁身側(cè)阻力，且樁側(cè)阻力增強(qiáng)的范圍基本在注漿管開孔處往上10m,樁底注漿的壓力和注漿量決定了樁側(cè)阻力的影響范圍。樁體周圍的土質(zhì)條件、后壓漿漿液材料及注漿壓力等決定了樁身側(cè)阻力的大小。有研究表明，后壓漿技術(shù)在混凝土灌注樁應(yīng)用后，對(duì)樁身側(cè)阻力的影響效果高于對(duì)樁端阻力的影響效果，且影響效果的差異隨著樁身長(zhǎng)度的增加愈發(fā)明顯。當(dāng)混凝土灌注樁受到豎線荷載作用時(shí)，樁身四周土體沿著豎線荷載作用方向向下移動(dòng)，與樁身距離近的土體移動(dòng)位移大于與樁身距離遠(yuǎn)的位移，土體的位移差讓樁體周圍土體產(chǎn)生了剪切變形，繼而形成了剪切應(yīng)力，而剪切應(yīng)力沿著樁徑方向逐漸降低。研究表明，在距離樁中心大約12倍樁直徑的位置，該剪切應(yīng)力降為0。

綜上所述，可以確定混凝土灌注樁后壓漿技術(shù)增加樁身側(cè)阻力的影響機(jī)理包括以下方面：

1）注漿液破壞了樁身周圍土體原有的泥皮結(jié)構(gòu)，增加了樁身與周圍土體的摩擦系數(shù)，繼而增加了混凝土灌注樁樁側(cè)極限阻力數(shù)值。2）注漿過程產(chǎn)生的固化效應(yīng)增加混凝土樁身周圍土體的變形模量，繼而增加混凝土灌注樁樁身側(cè)阻力極限數(shù)值。3）壓入的漿液增加了樁身與樁周圍土體接觸面積的同時(shí)，也起到了擠密樁周圍土體的效果，繼而增加了混凝土灌注樁樁側(cè)極限阻力數(shù)值。

1.2 樁端阻力

后壓漿技術(shù)是通過增加混凝土灌注樁樁端受力面積和加固樁端土體來增加樁端承載力的。當(dāng)樁端持力層為粗顆粒土體時(shí)，后壓漿技術(shù)可以顯著增加混凝土灌注樁承載力；當(dāng)樁端持力層為細(xì)小顆粒土體時(shí)，后壓漿技術(shù)也可以增加混凝土灌注樁承載能力，但是效果不如持力層在粗顆粒土體時(shí)那樣明顯。此外，研究表明，混凝土灌注樁樁端承載能力與樁周圍土體抗剪切能力正相關(guān)，土體抗剪切能力越大，其樁端承載能力越強(qiáng)?；诖耍梢源_定混凝土灌注樁后壓漿技術(shù)增加樁端阻力的影響機(jī)理包括以下方面：

1）混凝土灌注樁樁端后壓漿進(jìn)一步清除了樁底因二次清孔和灌注殘留的沉渣，將因樁底存在沉渣而產(chǎn)生的“軟墊效應(yīng)”的不利影響降到最低。2）混凝土灌注樁后壓漿漿液增加了樁底土體抗剪切能力，繼而增加了混凝土灌注樁樁端極限承載力數(shù)值。3）樁端后壓漿壓入的水泥漿液增大了混凝土灌注樁樁端直徑，增加了樁端土體的受力面積，繼而提高了混凝土灌注樁承載能力。

2 工程地質(zhì)概況

以某工程為例，依據(jù)項(xiàng)目勘察報(bào)告可知，該項(xiàng)目共完成勘探點(diǎn)75個(gè)，勘探點(diǎn)類型包括取土試驗(yàn)孔、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)孔、鑒別孔、探井等，其中，取土孔31個(gè)，標(biāo)貫孔23個(gè)，鑒別孔19個(gè)，探井2個(gè)。

土層自上而下分別是：①層素填土：褐黃色，稍濕，稍密。以粉土為主，僅在個(gè)別鉆孔可見。②層黃土狀粉土：褐黃色，稍濕～濕，中密為主，局部稍密。含銹染，局部為粉質(zhì)粘土薄層。屬中壓縮性土。粘粒含量平均值ρc＝13.1%。③層黃土狀粉質(zhì)粘土：黃褐色，可塑～軟塑，局部堅(jiān)硬。含小姜石、鐵錳氧化物，局部夾粉土薄層。屬中～高壓縮性土。④層粉土：褐黃色，稍濕～濕，中密為主，局部稍密。見銹染，局部夾粉質(zhì)粘土薄層。屬中壓縮性土。粘粒含量平均值ρc＝10.8%。⑤層粉細(xì)砂：灰白～灰黃色，稍濕，中密。成分以石英、長(zhǎng)石為主。標(biāo)貫實(shí)測(cè)擊數(shù)平均值N＝16.8擊。⑥層粉土：褐黃色，稍濕～濕，中密～密實(shí)。含姜石、鐵錳氧化物，局部夾粉質(zhì)粘土薄層。屬中壓縮性土。粘粒含量平均值ρc＝12.3%。⑦層粉土：褐黃色，稍濕～濕，中密～密實(shí)。含云母、銹染、砂粒，局部夾粉質(zhì)粘土薄層或細(xì)砂薄層。屬中壓縮性土。粘粒含量平均值ρc＝12.4%。⑧層卵石：雜色，不規(guī)則圓形，成分主要為硬質(zhì)砂巖，其間布有中粗砂填充。卵石礫石直徑大約在50～60mm，直徑大于20mm的礫石顆?？傊亓空既恐亓康?1%，該層未揭穿。

天然地基承載力的修正根據(jù)GB 50025-2004《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》第5.6.5 條計(jì)算。②層黃土狀粉土承載力特征值fak=110kPa。地基承載力fa=fak+ηbγ(b-3)+ηdγm(d-1.50)，式中，ηb取0.2，ηd取1.25，γ取17.8kN/m3，γm取18.0kN/m3，考慮地下車庫對(duì)主樓基礎(chǔ)埋深的影響，d取折減深度1.5m。計(jì)算結(jié)果fa為120.68kPa，fa＜Pk=360kPa且fa＜Pk=230kPa，天然地基承載力不能滿足要求，需進(jìn)行地基處理。綜合勘察報(bào)告和以往工程設(shè)計(jì)施工經(jīng)驗(yàn)，該地基處理項(xiàng)目采用混凝土灌注樁進(jìn)行施工。

3 注漿工藝

3.1 注漿方案

正式施工前需進(jìn)行試樁處理，試樁過程中，對(duì)1#、2#混凝土灌注試驗(yàn)樁進(jìn)行后壓漿技術(shù)處理，對(duì)3#、4#混凝土灌注試驗(yàn)樁不做后壓漿處理，進(jìn)行靜載對(duì)比試驗(yàn)。試樁工程的注漿方案采用聯(lián)合壓漿法作業(yè)。1#、2#、3#、4#四個(gè)試樁直徑均為1m，試樁樁長(zhǎng)統(tǒng)一為29m。試樁工程的注漿管采用鍍鋅管材質(zhì)，注漿管直徑2.56cm，每根樁沿鋼筋籠骨架延長(zhǎng)方向?qū)ΨQ布置兩根注漿管。在注漿管埋設(shè)前，于注漿管管端每隔0.5m布置1個(gè)灌漿眼，共布置4個(gè)，每個(gè)注漿眼的直徑為6mm。在下設(shè)鋼筋籠之前，要對(duì)注漿眼進(jìn)行封堵。

3.2 注漿參數(shù)

1）注漿時(shí)間。后壓漿作業(yè)正式施工前需對(duì)壓漿管道進(jìn)行疏通，一般疏通壓漿管道要在混凝土灌注樁完成后的第3天進(jìn)行，疏通管道后的第2天即可進(jìn)行壓漿作業(yè)。之所以要在灌注樁成樁后一段時(shí)間再進(jìn)行壓漿作業(yè)，是為了讓混凝土樁身形成一定的強(qiáng)度，避免注漿對(duì)樁身造成破壞。

2）漿液配比。該試樁工程水泥漿液的水灰比為0.6，水泥為普通硅酸鹽水泥，型號(hào)為425水泥，試樁項(xiàng)目注漿液的減水劑采用聚羧酸減水劑，減水劑摻入量為0.6%。

3）注漿量和注漿壓力。該試樁項(xiàng)目的注漿量理論值為5.6m3，注漿過程中實(shí)際測(cè)得注漿量為6.8m3，理論值與實(shí)際值偏差在可控范圍內(nèi)。該試樁項(xiàng)目的理論樁端注漿壓力為2.8MPa，實(shí)際注漿過程中測(cè)得注漿壓力為3.7MPa，理論值與實(shí)際值偏差在可控范圍內(nèi)。

4 靜載試驗(yàn)

4.1 加載方式

快速維持荷載和慢速維持荷載是現(xiàn)階段常用的兩種靜載試驗(yàn)方法。慢速維持荷載法思路是在試驗(yàn)樁樁頂分批加載相同質(zhì)量的壓塊，當(dāng)?shù)鼗两盗坎蛔兓蛘叩鼗两盗客蝗辉黾雍罅⒓赐Ｖ辜虞d壓塊，停止加載后分級(jí)卸載。快速維持荷載法思路是不考慮每次加載后地基沉降的穩(wěn)定情況，而是按規(guī)定時(shí)間間隔持續(xù)加載壓塊，當(dāng)?shù)鼗两盗坎蛔兓虻鼗两盗客蝗辉黾雍罅⒓赐Ｖ辜虞d，而后分級(jí)卸載?？焖倬S持荷載靜載方法主要應(yīng)用于樁基礎(chǔ)工程質(zhì)量驗(yàn)收，而慢速維持荷載靜載方法主要應(yīng)用在為設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的樁基檢測(cè)。顯然，該試樁工程應(yīng)采取慢速維持荷載法。

4.2 試驗(yàn)儀器

該試樁工程靜載試驗(yàn)的加載裝置采用油壓千斤頂，該油壓千斤頂?shù)姆戳ρb置根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)具體條件選擇錨樁橫梁反力裝置。靜載試驗(yàn)的測(cè)力裝置選用100t的油壓千斤頂加壓，載荷板采用1m2的方形鋼板和0.87m2的圓形鋼板。

4.3 試驗(yàn)結(jié)果

混凝土鉆孔灌注樁（3#、4#）靜載試驗(yàn)Q-S曲線見圖1。

圖1 混凝土鉆孔灌注樁（3#樁、4#樁）Q-S曲線

后壓漿混凝土鉆孔灌注樁（1#、2#）靜載試驗(yàn)下的s-lgt曲線見圖2。

圖2 后壓漿混凝土鉆孔灌注樁（1#樁、2#樁）s-lgt曲線

從以上檢測(cè)結(jié)果可知，試驗(yàn)樁樁端持力層均為第⑧層卵石層，采用后壓漿技術(shù)處理的混凝土灌注樁承載力大幅度提高。經(jīng)計(jì)算可以確定，采用后壓漿技術(shù)處理的混凝土鉆孔灌注樁承載力較未進(jìn)行壓漿處理的混凝土灌注樁承載力大約提高了50個(gè)百分點(diǎn)。

5 結(jié)語

綜上所述，后壓漿技術(shù)對(duì)提高混凝土鉆孔灌注樁承載力具有較大促進(jìn)作用，在提高樁基承載力的同時(shí)，也表現(xiàn)出較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。隨著對(duì)后壓漿技術(shù)的不斷研究，該技術(shù)在地基處理方面的前景會(huì)更廣闊。