原建博,鹿 群,李慧霞

(1.天津城市建設(shè)學(xué)院,天津300384;2.天津市軟土特性與工程環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,天津300384)

鉆孔灌注樁的承載力來自于樁側(cè)摩阻力和樁端阻力,樁側(cè)泥皮和樁端沉渣,使其承載力不能得到充分發(fā)揮。國內(nèi)外許多相關(guān)學(xué)者對這個(gè)問題進(jìn)行了深入研究,常采取對鉆孔灌注樁樁端和樁側(cè)進(jìn)行壓力注漿,即后注漿技術(shù),達(dá)到了提高樁的承載力并減少樁基沉降的目的。在參考相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,結(jié)合北京、上海、天津、武漢地區(qū)大量已有的后注漿工程實(shí)例,分析這四個(gè)地區(qū)及兩類土質(zhì)的持力層后注漿提高單樁承載力的幅度后,得出了后注漿提高承載力的大致范圍,并分析了兩類土質(zhì)的持力層后注漿承載力提高幅度不同的原因。

1 后注漿的機(jī)理

在鉆孔灌注樁的樁身混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后,通過預(yù)埋的注漿管,高壓作用下將以水泥為主劑的漿液注入到樁端、樁側(cè)一定范圍的土層中去。注入漿液通過滲透、填充、置換、劈裂、壓密及固結(jié),或多種形式的綜合作用,固化了樁端沉渣和樁側(cè)泥皮,改善了樁端、樁側(cè)一定范圍土體的物理力學(xué)性質(zhì),使樁端阻力和樁側(cè)阻力都有不同程度的提高,并且可以起到減少樁基沉降的作用。

2 工程實(shí)例分析

2.1 工程實(shí)例

以北京、天津、上海和武漢地區(qū)工程為例進(jìn)行分析。

從表1可以看出北京地區(qū)地質(zhì)條件比較好,地下20m以下主要是卵石和圓礫層為主,適宜采用后注漿提到承載力,采用樁端注漿單樁可以提高44%以上,有的還可達(dá)到100%以上,若采用樁端和樁側(cè)注漿可以提高單樁承載力77%以上。

表1 北京地區(qū)工程實(shí)例Tab.1 The construction projects in Beijing

表2 天津地區(qū)工程實(shí)例Tab.2 The construction projects in Tianjin

表3 上海地區(qū)工程實(shí)例Tab.3 The construction projects in Shanghai

表4 武漢地區(qū)工程實(shí)例Tab.4 The construction projects in Wuhan

表5 四個(gè)地區(qū)后注漿單樁承載力提高范圍Tab.5 The increasing range of the bearing capability of singe pile after grouting

從表2可以看出天津地區(qū)40m以下,以粉砂、粉質(zhì)粘土為主,采用樁端后注漿可以提高單樁承載力20%以上,若樁端、樁側(cè)聯(lián)合注漿可以提高單樁承載力60%以上。

從表3可以看出上海地區(qū)40m以下也是以粉砂、粉細(xì)砂為主,樁端后注漿可以提高單樁承載力18%以上,情況好的話達(dá)到70%左右也是可能的,若采用樁端、樁側(cè)聯(lián)合注漿可以提高單樁承載力40%以上,提高150%左右也是可能的。

從表4可以看出武漢地區(qū)10～30m以粉細(xì)砂層為主,情況類似于天津和上海的土質(zhì),樁端注漿可以提高單樁承載力20%～50%,若樁端、樁側(cè)聯(lián)合注漿可以提高到40%以上。30m以下為卵石、礫石為主,為最適宜的樁端持力層,并有很好的可注性,僅樁端注漿可以提高單樁承載力30%～80%,若樁端、樁側(cè)聯(lián)合注漿可以提高單樁承載力70%以上,提高幅度高于30m以上的土質(zhì)。

分析已有數(shù)據(jù),并考慮安全儲備,提出了4個(gè)地區(qū)僅樁端注漿和樁端、樁側(cè)聯(lián)合注漿單樁承載力提高范圍。

2.2 對比分析

兩類樁端持力層的對比:北京和武漢這類一般以卵礫石層為樁端持力層的地區(qū),僅樁端后注漿能提高單樁承載力30%～70%,樁端、樁側(cè)聯(lián)合注漿提高單樁承載力60%～100%。

天津和上海這種一般以粉砂、粉細(xì)砂為樁端持力層的地區(qū),僅樁端注漿提高單樁承載力15%～40%,若聯(lián)合注漿提高約為60%或更高。

承載力提高幅度不同的原因:卵礫石層和粉土、粉細(xì)砂層相比,后注漿單樁承載力提高幅度較大的原因有:⑴從巖土介質(zhì)可注性角度講,在粉細(xì)砂為代表的細(xì)粒土中進(jìn)行后注漿時(shí),壓入漿液主要是對樁端沉渣進(jìn)行填充加固,漿液滲入率低,主要是劈裂注漿作用。而以卵礫石層為代表的粗粒土進(jìn)行后注漿時(shí),注入漿液除了對樁端沉渣進(jìn)行填充加固外,其漿液滲入率高,漿液通過滲透、擠密、填充及固結(jié)作用,將樁端土和樁端一起形成帶擴(kuò)大頭的整體,相當(dāng)于增加了樁端進(jìn)入持力層的深度和樁端受力面積,從而大幅度提高樁端阻力。從兩者樁側(cè)的滲入率角度考慮也是一樣的,粗粒土與細(xì)粒土相比,粗粒土滲入率高,側(cè)摩阻力提高幅度大,從而單樁提高幅度大于細(xì)粒土。⑵從注漿后兩者形成的結(jié)石體角度考慮,粗粒土形成的結(jié)石體強(qiáng)度高于細(xì)粒土形成的結(jié)石體,結(jié)石體強(qiáng)度越高越有利于樁基承受荷載,粗粒土提高幅度大于細(xì)粒土。

3 結(jié)論

1)樁端、樁側(cè)后注漿技術(shù)可以消除樁側(cè)泥皮和樁端沉渣,改善樁基質(zhì)量并減少沉降。

2)不同地區(qū)、不同土層后注漿提高單樁承載力的幅度是不同的。卵礫石層與粉砂層相比,后注漿后單樁承載力提高幅度大。

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

[2] 顧建平,王志勇.上海中心大廈項(xiàng)目主樓樁基的選型與評估[J] .建筑施工,2009,31(7):530-532.

[3] 張忠苗.灌注樁后注漿技術(shù)及工程應(yīng)用[M] .北京:中國建筑工業(yè)出版社,2009.

[4] 李久林,楊俊鋒,楊慶德,等.國家體育場(鳥巢)工程施工新技術(shù)綜述[J] .建筑技術(shù),2008,39(8):564-575.

[5] 中國建筑科學(xué)研究院.灌注樁后注漿(PPG)工法(YJGF 04-98)[J] .施工技術(shù),2001,30(1):46-47.

[6] 吳春秋,肖大平,吳 俊.灌注樁后壓漿技術(shù)的工程實(shí)踐及理論研究[J] .武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版),2008,41(7):117-122.

[7] 劉梅,余淵,張 武.CCTV主樓樁基后壓漿施工[J] .施工技術(shù),2006,35(7):4.

[8] 朱炳寅,陳富生.水下鉆孔灌注樁樁底壓漿的工程實(shí)踐及分析[J] .建筑結(jié)構(gòu),1998(3):29-32.

[9] 劉金礪,祝經(jīng)成.泥漿護(hù)壁灌注樁后注漿技術(shù)及其應(yīng)用[J] .建筑科學(xué),1996(2):13-18.

[10] 楊紅民,呂海林,蔡軍,等.從天津港某工程靜載試樁結(jié)果淺析后壓漿的處理效果[J] .中國港灣建設(shè),2008(3):18-20.

[11] 李飛,祝經(jīng)成.泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁后壓漿技術(shù)在軟土地區(qū)的應(yīng)用[J] .建筑科學(xué),2000,16(1):44-45.

[12] 施穎,姚君.天津塘沽海河大橋主塔墩樁基方案選型研究[J] .公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版),2009(1):112-115.

[13] 何宗義,汪潛平.鉆孔灌注樁樁端后壓漿在上海裕景明珠廣場的應(yīng)用[J] .探礦工程,2007(1):36-38.

[14] 朱慶濤,王俊佚,李廣,等.灌注樁后注漿技術(shù)在超高層建筑樁基工程中的應(yīng)用[J] .建筑施工,2006,28(2):97-99.

[15] 唐堅(jiān).軟土地基鉆孔灌注樁樁端后注漿試驗(yàn)成果分析[J] .中國市政工程,2010(3):81-83.

[16] 黃蔚.樁端后注漿技術(shù)在軟土地基泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁施工中的應(yīng)用實(shí)踐[J] .建筑施工,2008,30(3):659-661.

[17] 羅銀祿.鉆孔灌注樁后壓漿技術(shù)在上海軟土地基中的應(yīng)用[J] .建筑結(jié)構(gòu),2005,35(2):45-47.

[18] 陳飛.鉆孔灌注樁后壓漿技術(shù)的研究和應(yīng)用[D] .上海:同濟(jì)大學(xué),2007.

[19] 龔維明,戴國亮,張浩文.樁端后壓漿技術(shù)在特大橋梁樁基中的試驗(yàn)與研究[J] .東南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2007,37(6):1066-1070.