涂成江

摘要:影響樁端注漿樁承載力的因素十分復(fù)雜,這是由樁端壓力注漿樁的特點所決定的,這些因素大體可分為三個方面:一是外界條件因素,包括上部結(jié)構(gòu)荷載特性、地質(zhì)條件、環(huán)境條件、經(jīng)濟(jì)可行性分析等;二是樁自身的因素,包括樁端土性、樁長、樁徑和樁身質(zhì)量等;三是注漿施工因素,包括漿液的類型、注漿量、注漿壓力等。

關(guān)鍵詞:樁端后注漿樁承載力影響因素

0 引言

鉆孔灌注樁基礎(chǔ)是目前國內(nèi)外廣泛使用的一種深基礎(chǔ)型式。鉆孔樁基礎(chǔ)能夠適應(yīng)各種地質(zhì)條件,兼之各種施工工藝。鉆孔灌注樁具有造價低,工期短,可做成較大尺寸,鉆入較深土層,能提供較大承載力等優(yōu)點,但單一工藝的灌注樁,由于成孔工藝的固有缺陷,導(dǎo)致樁底沉渣和樁周泥膜等隱患,為此國內(nèi)外把地基處理灌漿技術(shù)引用到樁基,采取對樁端和樁側(cè)實施壓力注漿措施,即所謂的后注漿技術(shù)。鉆孔灌注樁后注漿技術(shù)是成樁時在樁底或樁側(cè)預(yù)置注漿管路和注漿裝置,待樁身達(dá)到一定強(qiáng)度后,通過注漿管路,利用高壓注漿泵壓注以水泥為主劑的漿液,對孔底沉渣和樁側(cè)泥皮進(jìn)行固化,以達(dá)到提高樁的承載力、減少沉降量的一種科學(xué)先進(jìn)的技術(shù)方法。

1 外界條件因素

1.1 上部結(jié)構(gòu)荷載特性 建筑物上部結(jié)構(gòu)的特點決定了其荷載傳遞的規(guī)律,也決定了對地下基礎(chǔ)的設(shè)計與處理。灌注樁樁端后注漿可以改善地基土的性狀,增大樁基礎(chǔ)的承載力并可以減少基礎(chǔ)的沉降量,因此在注漿的設(shè)計與施工時應(yīng)充分考慮上部結(jié)構(gòu)的荷載特點和沉降要求,從而保證建筑整體的安全地承載和均勻穩(wěn)定的沉降。

1.2 地質(zhì)條件 根據(jù)前面大量實測資料的分析,地質(zhì)條件對注漿樁承載力有著很大的影響。樁端為粗粒土等地層時,漿液滲透率高,通過滲透、部分?jǐn)D密、填充及固結(jié)等作用,使樁端條件得到改善,并在樁端形成擴(kuò)大頭,增大了樁端面積,使樁的承載力得到較大地提高;當(dāng)樁端為細(xì)粒土?xí)r,漿液滲透率低,通過劈裂注漿,樁端土體被網(wǎng)狀結(jié)石分割加筋成復(fù)合土體,可有效地傳遞和分擔(dān)荷載。此外,樁端注漿之后樁承載力提高的幅度與樁端持力層巖土的堆積狀態(tài)密切相關(guān),樁端巖土的初始孔隙越大、結(jié)構(gòu)越松散,漿液的滲透效果就越好,樁端和樁側(cè)阻力提高的幅度就越大。

1.3 環(huán)境條件 采用樁端注漿方法時還要充分考慮場地周圍的環(huán)境因素,因為水泥漿液注入土層后,在地層中滲透、擴(kuò)散,可能會導(dǎo)致附近土層的污染,注入水泥量較大時還可能沿著樁側(cè)壁爬升至地表面處。因此,在環(huán)境保護(hù)要求較高的工程中應(yīng)做好相應(yīng)的預(yù)防處理措施。

1.4 經(jīng)濟(jì)可行性分析 在基礎(chǔ)中采用樁端注漿的方法,其最大的優(yōu)點就是既可以提高樁基的承載力,又可以減少沉降量。注漿要增加部分費用,但增加了單樁的承載力又在設(shè)計時可以減少部分樁或減少樁長的設(shè)計值而降低工程造價。

2 樁自身的因素

2.1 樁長對樁端注漿樁承載力的影響 根據(jù)試驗結(jié)果和計算結(jié)果的分析,在其他條件相同的時候,樁端注漿之后,短樁比長樁承載力提高的比例要高。在一般情況下,當(dāng)樁長較短時,樁側(cè)阻力在總荷載中所占的比例較小;當(dāng)樁長較長時,樁側(cè)阻力在總荷載中所占的比例較大。由于樁端注漿對樁端阻力提高的幅度較它對樁側(cè)阻力提高的幅度大。

表1不同樁長條件下注漿樁前后承載力計算結(jié)果。

2.2 樁徑對樁端注漿樁承載力的影響 樁徑對樁端注漿樁的承載力有著一定的影響。當(dāng)樁徑較小時,注漿樁承載力提高的幅度大,隨著樁徑的增加,注漿樁承載力提高的幅度減小。(如表2)

表2不同樁徑時樁端注漿前后承載力對比

3 注漿施工因素

3.1 漿液種類對樁端注漿樁承載力的影響 實現(xiàn)滲入性注漿的前提是漿液材料顆粒的尺寸要小于土體孔隙的尺寸。普通水泥最大顆粒尺寸在60～100μm(0.06～0.10mm)之間,其漿液難以進(jìn)入滲透系數(shù)k<5×10-2cm/s的砂土孔隙或?qū)挾刃∮?00μm的裂隙。國外采用把普通水泥漿材再次磨細(xì)的方法,從而可以獲得平均粒徑小于3～4μm的超細(xì)水泥。由這種漿材配制的漿液滲透系數(shù)可以從原來的k<5×10-2cm/s(粗砂)提高到10-3~10-4cm/s(細(xì)砂層)。

3.2 注漿量對樁端壓力注漿樁承載力的影響 在其他條件相同時,注漿量越多,樁基承載力提高的幅度就越大。在實際工程中應(yīng)控制注漿量使其達(dá)到一個經(jīng)濟(jì)合理且符合工程承載力的要求。(見圖1)

3.3 注漿壓力對樁端壓力注漿樁承載力的影響 經(jīng)過實際注漿工程的觀察發(fā)現(xiàn),在其他條件相同時,樁端注漿樁的承載力隨著注漿壓力的增大而增大。

兩根試樁,樁徑為800mm,樁長為56m,樁端為中密粉砂,樁端注入水泥漿量500kg,注漿壓力分別為0.3MPa和1.2MPa,Qu分別為14000kN和15000kN。

圖2為只有注漿壓力不同時樁端注漿樁承載力的對比,可以看到隨著注漿壓力的增大樁的承載力也增大。

4 結(jié)語

綜上所述,影響樁端注漿樁承載力的因素十分復(fù)雜,實際工程中我們要全面考慮外界條件因素,樁自身因素以及注漿施工因素對樁承載力的影響,充分發(fā)揮樁端后注漿方法的優(yōu)勢,提高樁的承載力,有效的節(jié)約工程成本。

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