关于钻孔灌注桩后压浆施工和基桩承载力的计算的讨论

1、关于钻孔灌注桩后压浆施工和基桩承载力的计算的讨论刘晶晶郑云峰高军会成现伟(河北建设勘察研究院 ，石家庄05003 1)摘要：钻孔灌注桩是一种适应性强、成本适中、施工简便的基础形式，在工业、民用建筑中得到越来越广泛的应用。其主 要的优点是选择灵活，无挤土，施_z-2=受季节限制，能广泛适用于各类地质条件并能提供巨大的单桩承载力等。但是钻孔 灌注桩施工过程中泥浆护壁产生的泥皮和钻孔对桩周土的扰动造成了桩侧摩阻力的降低，同时桩底残留的沉渣和钻孔对桩 端土的扰动也会造成桩端阻力的降低。注浆可以固化桩底沉渣和桩侧泥皮，改善桩的承载性能。抗压桩在荷载作用下，桩 身轴力随着深度的增加而减少，且随着荷载的增加

2、，桩端轴力逐渐增大。本文主要从灌注桩后压浆施工技术、基桩承载力 验算和静载检测等方面详细说明后注浆对承载力提高的作用。关键字：钻孔灌注桩，承裁力，后压浆，静载试验1概述钻孔灌注桩作为一种常见的基础形式已经在建筑交通等行业中得到了广泛地应用。相对于其他桩基 类型，近些年随着国家对基础设施投资规模的扩大，钻孔灌注桩作为一种有效的基础形式在公路桥梁、 工民建筑、铁路、机场、码头等领域得到了广泛应用。同时，钻孔灌注桩的施工工艺也在实践中得到不 断提升，大型钻孔成桩设备的引进应用使得机械化施工水平也在提高1-2。钻孑L灌注桩是在泥浆护壁条件下，利用机械钻进形成钻孔，采用导管法灌注水下混凝土的施工方法。

3、要想保证成桩质量，要求桩基施工队伍在技术措施上落实，并加强施工质量管理，密切注意抓好施工过 程中每一个环节的质量，力争将隐患消除在成桩之前。钻孔灌注桩的设计和施工过程中面临的一些问题阻碍了钻孔灌注桩的进一步应用。钻孑L灌注桩施工 过程中泥浆护壁产生的泥皮和钻孔对桩周土的扰动造成了桩侧摩阻力的降低，同时桩底残留的沉渣和钻 孔对桩端土的扰动也会造成桩端阻力的降低。注浆可以固化桩底沉渣和桩侧泥皮，改善桩的承载性能。 抗压桩在荷载作用下，桩身轴力随着深度的增加而减少，且随着荷载的增加，桩端轴力逐渐增大。另一 方面桩端后注浆技术是解决上述问题的有效措施。注入的浆液可以对桩端沉渣及桩周泥皮起到渗透、填 充

4、、压密、劈裂和固结等作用，增强桩端土和桩侧土的强度和刚度，从而达到提高桩基极限承载力，减 少桩基沉降的目的3-4。2后注浆施工工艺后注浆灌注是一项对已有工程桩补强的措施，通过实施后压浆灌注得到补强的基桩称为后压浆灌注 桩。工程上，由于持力层不够、沉渣等原因，基桩的单桩极限承载力不能满足设计要求(可通过静载荷 试验确定)，则必须对该基桩采取必要的措施，使得其承载力能满足设计要求。后压浆灌注是手段之一， 通过埋管把配置好的水泥浆用一定压力强行注入桩端土层或者桩周土体，以提高土层承载力及桩与土之间的摩阻力，达到提高桩极限承载力的目的。21施工工艺流程 后压浆施工的关键控制点为：开环与压浆的时间和压力

5、、注浆量、浆液水灰比等，具体工艺流程参见图1。410 工程勘察 Geotecknical InvestigationSurveying2014年增刊第1期注浆准备8开环l=浆液配制9注浆管道首次注浆9注浆管循环注浆且满足注浆终止条件3t9终止注浆图1后压浆工艺流程图22施工工序要求压浆管布置：本工程钻孔灌注桩采用后压浆技术，压浆管具体布置为30m一处为桩侧压浆，目的为 通过注入的水泥浆来加固桩周圆砾层；桩端一处，为了固化桩底沉渣，提高桩端承载力。注浆管材料：压浆直管所有接头应焊接牢固，无砂眼、无漏焊，防止由于出现焊接质量原因导致注 浆管堵塞。压浆环管上每隔5锄打孔，孔径5mm外用胶带封口，然后

6、在塑料管外套专用黑胶皮袋，防止 砼灌注过程中漏浆导致压浆管堵塞。注浆位置：桩侧距桩顶30m处，桩端(设计为456m)。 压浆管用绑丝固定于钢筋笼上，随钢筋笼安置于孔内。出浆孔在压浆管下设前一定要密封，下放钢筋笼时注意防止孔壁摩擦或其它原因致使密封破损，而导致异物通过出浆孔进入环管中堵死通路。钢筋 笼安放完成后，用堵丝将压浆管上口封住，防止异物掉入堵塞压浆管。浆液水灰比及单桩注浆量： (1)注浆水泥选用强度等级425MPa的普通硅酸盐水泥。 (2)根据规范，本后压浆浆液的水灰比采用06。 (3)注浆量：根据建筑桩基技术规范(JGJ942008)中后压浆计算公式：单桩注浆量的设计应根据桩径、桩长、

7、桩端桩侧土层性质、单桩承载力增幅及是否复式注浆等因素 确定，可按下式估算：Ge=aPd+仅snd式中：口，口。分别为桩端、桩侧注浆量经验系数，口，-15-18，=o5o7；对于卵、砾石、中粗砂取较高值；n一桩侧注浆断面数；d·基桩设计直径(m)；G一注浆量，以水泥质量计(t)。e 经计算得出：桩端注浆量216t，桩侧注浆量084t，每根桩实际注浆量不少于3t水泥。3桩基承载力验算31地层情况场地岩土层主要为第四纪全新世、晚更新世松散堆积层、坡积或残积层和燕山期侵入花岗岩及其风2014年增刊第1期工程勘察GeotechnicalInvestigationSurveying 411化带。

8、根据成因、力学强度不同场地土可分为7个工程地质层，现将各岩土层特征及分布规律自上而下分述如下：(详见图2)图2地质剖面图填细砂：灰色，松散稍密，稍湿饱和，为场地围海造地由人工堆填而成，为新近堆填。矿物 成分主要为石英，不均匀含有约1025的贝壳碎屑。该层分布于整个场地，厚度1270,-1730m，其中 北侧较薄，南侧较厚。淤泥质土：深灰色，饱和，流塑，含有少量腐殖质及贝壳碎片。具有粘性，捻面较光滑，稍有光 泽，干强度、韧性中等，摇振反应慢。该层分布于整个场地，厚度76016OOm，顶面埋深12701730m， 标高为一761一1114m。粉质粘土：灰黄色，饱和，可塑，以粉质粘土为主，局部相变为

9、粘土。含有少量铁锰质氧化物。 粘性强，捻面光滑，有光泽，干强度、韧性均高，无摇振反应。分布厚度140850m，顶面埋深2110 2650m，标高为一20741581m。圆砾：灰黄色，饱和，稍密中密。成分以圆砾为主，粗颗粒粒径大部分为815ram，大者可达80mm 以上，颗粒磨圆度较好，浑圆状为主，粗颗粒母岩成分为中微风化花岗岩，充填物以石英砂和粘性土为 主。该层分布于全场地，厚度1201180m，顶面埋深252030OOm，标高为24311983m。全风化花岗岩j灰黄色，密实。原岩组织结构己基本破坏，岩石已完全风化，岩芯呈土状，具浸 水易软化崩解特性。N=3344击，-N=389击。岩石为极软

10、岩，岩体基本质量等级为V级。分布厚度为 220"-'760m，顶面埋深为33703560m，顶面标高30522819m。强风化花岗岩：根据岩体风化程度的差异及力学强度不同，细分为砂土状和碎块状两个亚层，其 特征如下：1强风化花岗岩(砂土状)：灰黄色，密实。岩石强烈风化，原岩组织结构已大部分破坏。岩芯呈 砂土状，手捏易散，干钻较困难，浸水易软化崩解。岩石为极软岩，岩体极破碎，岩体基本质量等级为V 级。一2强风化花岗岩(碎块状)：灰黄色，稍硬。岩石强烈风化，岩石组织结构己部分破坏，岩芯呈碎 块状，锤击易碎，钻进时有拔钻声，其强度有随深度增加逐渐增强的特征。岩石为软岩，岩体破碎，岩

11、412工程勘察Geotechnical InvestigationSurveyrig2014年增刊第1期体基本质量等级为V级。中风化花岗岩：褐黄色、灰白色，花岗结构，块状构造。岩石裂隙较发育，岩芯呈短柱状。岩体 较破碎，岩石坚硬程度为坚硬岩(fr=-8082MPa)岩体基本质量等级为级。表1各地层地质参数一览表kNm3MPakPa度kPakPaMNrn4mm填细砂18。07090903064-813O50淤泥质土17424536275456520256-12O15粉质粘土1957791 119 35913417030143-6025圆砾200200250320709015-3全风警花岗1959

12、0120350 75吼掌磊轰瑟2吣M。n。4z。8。sooo：警璺些孽囊215一n“。nLOUn5501206000划七岩(碎块状)中风垡花岗235200015010000表2试验桩基本资料编号桩长m桩径mm成桩日期混凝土强度等级终孔岩性32基桩承载力验算根据建筑桩基技术规范JGJ942008中535公式：=a,k+Q面2材g讲lf+qekAp计算各基桩单桩极限承载力见下表：表3试验桩理论极限承载力计算2014年增刊第1期工程勘察GeotechnicatInvestigationSurveying 413桩号持力层名称持淼，桩径警謦桩长兰芋兰4静载检测根据设计要求，本实验采用堆预制混凝土块压重

13、平台作为反力装置，三根试验桩的静载极限荷载为 15000kN，试验加载采用慢速维持荷载法，每级加载为设计要求极限荷载的110，即1500kN，第一级按2 倍分级荷载加荷。沉降量随荷载变化情况见下表。图3 TP1基桩沉降随荷载的变化情况2015目稔lO 遁0O02004006008001000120014001600吨位t图4 TP2基桩沉降随荷载的变化情况第1期414图5 TP一3基桩沉降随荷载的变化情况由上图可知，三根试验桩在荷载为15000KN的最终沉降分别为2547ram，231l懿n和1786ram，均 满足规范允许的沉降。根据规范计算各基桩单桩极限承载力和静载试验得出的结果相吻合，从

14、而验证了 后压浆对基桩承载力的提高情况。同时根据三个试验桩的沉降曲线可知，当荷载较小时，荷载一沉降曲线表现为线性关系；随着荷载的 增大，沉降增速也逐渐增大，荷载沉降曲线逐渐变为非线性。因为上部和下部土层侧摩阻力的发挥是一 个异步的过程，上部土层的侧摩阻力先于下部土层发挥作用。不同的土层中，平均侧摩阻力有所差别。5总结(1)钻孔灌注桩工程是一项应用非常广泛的成桩工艺，是技术性很强的隐蔽工程，、从钻孔、泥浆制 备、钢筋笼吊装到混凝土浇筑各项工序衔接紧密。影响成桩质量的因素和需要控制的环节很多，其中后 压浆施工是提高基桩承载力的有效方法之。(2)后注浆灌注是一项对已有工程桩补强的措施，通过注入基桩的

15、水泥来固化桩底沉渣和加固泥皮 的作用，从而和好的提高承载力，但是重点要根据不同的地层来布置桩端桩侧后压浆的位置和注浆量。(3)不同的地层情况，基桩的承载力有所不同，因此在进行基桩设计旌工时，要认真研究地勘报告，根据地层情况来计算基桩的承载力，从而能够保证设计要求。 (4)基桩在受到上部荷载时，当荷载较小时，荷载一沉降瞌线表现为线性关系；随着荷载的增加，沉降增速也逐渐增大，荷载沉降曲线逐渐变为非线性。因为上部和下部土层侧摩阻力的发挥是个异步的过程，上部土层的侧摩阻力先于下部土层发挥作用。不同的土层中，平均侧摩阻力有所差别。后注浆增加了基桩土层的侧摩阻力，因此沉降量不会超出允许值。(5)本工程还有3根基桩未进行后注浆施工也需要进行静载试验，目前由于龄期不够，尚未开始静 载试验。待其结果出来以后，还需进一步分析进行后注浆和未进行后注浆对基桩承载力提高的效果。参考文献f1】阎运丰钻孔灌注桩在民用建筑中的应用及质量控制【J1工