鉆孔灌注樁樁底后壓漿應(yīng)用與分析

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隨著我國城市建筑的不斷發(fā)展，對樁基礎(chǔ)的承載力提出了更高的要求。一般方法是加大加深樁身，然而這將大大提高單樁的成本和施工難度。同時由于鉆孔灌注樁施工工藝本身存在樁的缺陷，尤其是灌注樁樁底存在的沉渣很大程度上影響著樁的承載力。灌注樁后壓漿技術(shù)很好地解決鉆孔灌注樁施工工藝本身存在著樁的缺陷，并提高了樁的承載力。
　　灌注樁后壓漿技術(shù)是土體加固技術(shù)與樁工技術(shù)的有機結(jié)合。要點是在樁身砼達(dá)到預(yù)定強度后，用注漿泵將水泥漿或水泥與其他材料的混合漿液，通過預(yù)置于樁身中的管路壓入樁周或樁端土層中，樁周（身）壓漿會使樁土間界面的幾何和力學(xué)條件得以改善，樁端壓漿將使樁底沉渣、施工樁孔時樁端受到擾動的持力層得到有效的加固或壓密，進(jìn)而提高樁的承載力。在上海河濱圍城工程的施工中，我們采用灌注樁后壓漿技術(shù)并取得了很好的效果。
　　一、樁端后注漿施工工藝分類
　　目前可歸納為兩大類。一類是在樁底預(yù)置柔性注漿腔（囊），通過樁內(nèi)預(yù)置的導(dǎo)管向腔中壓入水泥漿形成擴大頭，并擠壓加密周圍土體，簡稱樁底封閉式后注漿法。另一類是在樁底由預(yù)置管式單向閥與內(nèi)導(dǎo)管組成后壓漿裝置，簡稱開式后壓漿工法。上海河濱圍城工程采用的是開式后壓漿工法。
　　二、樁端后注漿方法技術(shù)
　　當(dāng)樁沉入土層后，由于地層和施工工藝等因素造成的樁底沉渣，是屬于高壓縮性、低強度的流塑型沉淀物。采用開式樁底注漿工法，將配制好的水泥漿往高壓漿泵加壓，沿事先預(yù)埋于鋼筋籠上的注漿管，使水泥漿在高壓力作用下沖擊導(dǎo)管底部的單向閥，水泥漿將滲入或劈裂注入樁底部一定范圍的疏松土層中，固化沉渣。而且通過滲透注漿（粗粒土）或劈裂注漿（細(xì)粒土）作為對樁底一定范圍的土體相應(yīng)的加固，同時有一部分水泥漿沿軟弱樁土界面上擴至樁底以上的樁側(cè)部（一般可高達(dá)10～20米）。
　　三、河濱圍城樁基試樁實例
　　在上海河濱圍城樁基后壓漿試樁（完成試樁3根），試樁樁長48米，設(shè)計樁徑0.8米，混凝土強度等級為C30，采用樁底預(yù)置管式單向閥與內(nèi)導(dǎo)管組成后壓漿工藝，故鋼筋籠采用通長配置。采用兩對半鍍鋅鋼管，漿泵壓力1～2MPa，水灰比為0.6：1，并配以少量的膨脹劑，每根樁的水泥用量約1000～1500公斤。
　　1、水泥漿體當(dāng)水灰比小于0.8特別是達(dá)到0.5～0.6時，水泥漿體是塑性體而非牛頓體，在小管徑管內(nèi)流動時較困難，需要克服較大阻力，要求加大供漿泵壓。雖然壓力大易于流動，但會使?jié){液在漿管出口及滲入膠腔中的流動狀態(tài)和條件出現(xiàn)變化，如紊流等，這將不利于滲入注漿與壓密擴腔作業(yè)。因此，國內(nèi)外許多注漿工法都建議，對水灰比小于0.6的漿液注漿時，注漿管徑不小于30毫米。河濱圍城樁基后壓漿試樁注漿管徑為30毫米。再者，為增加漿液的流動性，加入適量的木鈣等減水劑是可行的。同時加入少量的漿液懸浮穩(wěn)定劑。漿液結(jié)石率一般為85-88%，平均為86%，在腔內(nèi)充填粒料設(shè)計合理，漿液中加必要的防止失水收縮的微膨脹劑，會取得更好的注漿結(jié)石效果。
　　2、注漿用水泥材料宜選用PO型普通硅酸鹽水泥，而不宜選用PS型礦渣水泥，后者早期強度低，干縮性大，且抗碳化能力差。
　　四、承載性能測試及機制分析
　　1、首先應(yīng)了解灌注樁本身的完整性，可采用注漿管在注漿前1～2天對樁進(jìn)行超聲波測試，判斷樁自身是否存在離析、夾泥、斷樁等嚴(yán)重缺陷，最終了解、判斷其樁身的完整性；若樁本身存在缺陷，即使注漿再多也無法達(dá)到提高承載力的目的。
　　2、用底應(yīng)變反射波測試，可以了解樁身完整性，同時了解樁底的沉渣情況。在實測中當(dāng)樁底的沉渣多時，動測波形中可明顯見到樁底反射，注漿后再進(jìn)行動測時，樁底反射已基本見不到，說明在樁底注漿后，由于樁底沉渣中的孔隙部分被漿液所充填，散粒被膠結(jié)，土體強度和變形模量大幅度地提高，其ρ和V均與混凝土樁相接近，反射系數(shù)較小，動測波形圖中反射曲線趨近于零。
　　3、通過對試樁的靜載試驗（分注漿前和注漿后兩次進(jìn)行），實測Q-S曲線，注漿前、后，樁的沉降及極限承載力均有明顯改善。
　　五、結(jié)論
　　1、采用后壓漿工法對提高基樁豎向承載力的效果是顯著的。提高幅度與采用的工藝參數(shù)、方法、持力地層條件及樁的長度（入土深度）等因素有關(guān)。
　　2、由于樁端持力層的壓力注漿，在樁底和樁周形成砂卵石土漿倉，并與樁身端部膠結(jié)成整體，可視為改變樁型形成了擴底樁，因此，注漿后提高了樁土的承載能力，增強了樁端持力層的剛度，使得單樁承載力從注漿前到注漿后其增幅值超過20%，同時擴大了樁端土和樁周土的剛度比Ep/Es，調(diào)整了樁體荷載的傳遞量，使Qpu/Qu值由注漿前的20%左右調(diào)整為注漿后的50%左右，而Qsu/Qu則由注漿前的80%左右降到注漿后的50%左右，從而極大地增加了樁的抗荷載能力。
　　3、注漿后減少了樁底的沉降量，試樁在注漿前當(dāng)荷載增至7200kN時，樁頂沉降僅為8.77毫米。同樣荷載下，樁頂沉降僅為8.77毫米，由此可見樁底注漿在很大程度上改善了樁的沉降指標(biāo)。