樁端后注漿樁承載力的影響因素及規(guī)律分析

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(diǎn)所決定的,這些因素大體可分為三個(gè)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(zhǎng)、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(guó)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(jià)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(diǎn),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(guó)內(nèi)外把地基處理灌漿技術(shù)引用到樁基,采取對(duì)樁端和樁側(cè)實(shí)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(shí)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(duì)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(diǎn)決定了其荷載傳遞的規(guī)律,也決定了對(duì)地下基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)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(jì)與施工時(shí)應(yīng)充分考慮上部結(jié)構(gòu)的荷載特點(diǎn)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(shí)測(cè)資料的分析,地質(zhì)條件對(duì)注漿樁承載力有著很大的影響。樁端為粗粒土等地層時(shí),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(shí)還要充分考慮場(chǎng)地周圍的環(huán)境因素,因?yàn)樗酀{液注入土層后,在地層中滲透、擴(kuò)散,可能會(huì)導(dǎo)致附近土層的污染,注入水泥量較大時(shí)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(diǎn)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(fèi)用,但增加了單樁的承載力又在設(shè)計(jì)時(shí)可以減少部分樁或減少樁長(zhǎng)的設(shè)計(jì)值而降低工程造價(jià)。

2 樁自身的因素

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

表1不同樁長(zhǎng)條件下注漿樁前后承載力計(jì)算結(jié)果。

2.2 樁徑對(duì)樁端注漿樁承載力的影響 樁徑對(duì)樁端注漿樁的承載力有著一定的影響。當(dāng)樁徑較小時(shí),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(shí)樁端注漿前后承載力對(duì)比

3 注漿施工因素

3.1 漿液種類對(duì)樁端注漿樁承載力的影響 實(shí)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(guó)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(lái)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(duì)樁端壓力注漿樁承載力的影響 在其他條件相同時(shí),注漿量越多,樁基承載力提高的幅度就越大。在實(shí)際工程中應(yīng)控制注漿量使其達(dá)到一個(gè)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(duì)樁端壓力注漿樁承載力的影響 經(jīng)過實(shí)際注漿工程的觀察發(fā)現(xiàn),在其他條件相同時(shí),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(zhǎng)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(shí)樁端注漿樁承載力的對(duì)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(yǔ)

綜上所述,影響樁端注漿樁承載力的因素十分復(fù)雜,實(shí)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(duì)樁承載力的影響,充分發(fā)揮樁端后注漿方法的優(yōu)勢(shì),提高樁的承載力,有效的節(jié)約工程成本。

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