既有管樁樁側(cè)后注漿在基礎(chǔ)加固中的應(yīng)用

黃 浩

(南京東大巖土工程勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇 南京 210018)

0 前 言

預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁(PHC樁)具有工廠化生產(chǎn)、質(zhì)量有保證、單樁承載力高、對(duì)工程地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)、施工速度快、施工周期短、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，因此，工程中備受青睞。王衛(wèi)東等[1]，郭院成等[2]對(duì)混凝土灌注樁加固效果及承載機(jī)理進(jìn)行了研究、但只涉及到灌注樁后注漿，文獻(xiàn)[3-6]雖對(duì)PHC管樁承載性能進(jìn)行研究，但未涉及樁側(cè)、樁端注漿方面，加固機(jī)理研究相對(duì)滯后，對(duì)管樁注漿后應(yīng)力、應(yīng)變特性研究也較少，但對(duì)既有管樁樁側(cè)后注漿研究鳳毛麟角。本文針對(duì)既有管樁樁側(cè)后注漿進(jìn)行研究，對(duì)注漿前、后承載特性進(jìn)行分析。

1 工程概況

本工程為1幢高層，地下1層，樁筏板基礎(chǔ)，樁長(zhǎng)37 m，底板厚度1.2 m，PHC-600-AB-130管樁，持力層為⑩層粉質(zhì)黏土夾粉土層。大樓竣工后，發(fā)生不均勻沉降，且傾斜度略大于規(guī)范限值。為查明大樓沉降原因，對(duì)3根既有管樁進(jìn)行靜載檢測(cè)，結(jié)果顯示，原工程樁單樁承載力極限值為2 200 kN，約為設(shè)計(jì)值的50%。為提高單樁承載力，在工程管樁兩側(cè)對(duì)稱位置進(jìn)行高壓旋噴注漿，旨在改善樁側(cè)土力學(xué)性能，使側(cè)阻力得以增強(qiáng)。

根據(jù)野外鉆探鑒別和室內(nèi)土工試驗(yàn)、原位測(cè)試結(jié)果，結(jié)合甲方提供的原有勘察報(bào)告，現(xiàn)將本次所揭露的各土層分述如下：①素填土：灰、灰黃、雜色，以一般黏性土為主，含植物根莖、腐植物等，土質(zhì)松散、不均勻，局部夾雜少量淤泥。②粉質(zhì)黏土：灰黃、青灰色，可塑為主，局部軟塑，偶夾少量薄層粉土，土質(zhì)不夠均勻，切面較光滑，干強(qiáng)度中等，韌性中等。③淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土～粉質(zhì)黏土：灰色，以軟塑狀粉質(zhì)黏土為主，局部為流塑狀淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，含云母、少量有機(jī)質(zhì)等，下部夾薄層粉土，土質(zhì)欠均勻。切面稍有光澤，干強(qiáng)度中等，韌性中等。④淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土～粉質(zhì)黏土：灰色，流塑～軟塑，含有機(jī)質(zhì)等，夾薄層粉土，土質(zhì)不夠均勻。切面稍有光滑，干強(qiáng)度中等，韌性中等。⑤粉質(zhì)黏土：灰色，軟塑為主，含有機(jī)質(zhì)等，局部少量淤泥質(zhì)土，土質(zhì)不夠均勻，切面稍有光澤，干強(qiáng)度中等，韌性中等。⑥粉質(zhì)黏土夾粉土：青灰色，含氧化鐵條紋，夾粉土，局部互層狀，可塑，土質(zhì)不夠均勻，切面稍有光澤，干強(qiáng)度中低，韌性中低。⑦粉質(zhì)黏土：灰色，軟塑，含粉土、粉砂等，土質(zhì)不均勻，切面較光滑，干強(qiáng)度中等，韌性中低。⑧粉質(zhì)黏土夾粉土：青灰色、灰色，粉質(zhì)黏土為主，夾粉土薄層，局部以粉土為主，可塑，土質(zhì)欠均勻，切面稍有光澤，干強(qiáng)度中等，韌性中等。⑨粉質(zhì)黏土：灰色、青灰色，夾少量粉土薄層，硬塑、硬可塑，土質(zhì)較均勻，切面較光滑，干強(qiáng)度中等，韌性中等。⑩粉質(zhì)黏土夾粉土：灰色、褐灰色，粉質(zhì)黏土為主，夾粉土薄層，局部互層狀，軟塑，土質(zhì)不夠均勻，切面稍有光澤，干強(qiáng)度中低，韌性中低。粉質(zhì)黏土：褐色、青灰色，可塑～可硬塑，土質(zhì)均勻，切面較光滑，干強(qiáng)度中等，韌性中等。含砂粉質(zhì)黏土：青灰色、灰綠色，粉質(zhì)黏土硬塑為主，含粗砂礫，含量不均勻，10%～40%不等。

2 試驗(yàn)方案

2.1 樁側(cè)地基加固方案

地質(zhì)報(bào)告顯示，樁基范圍內(nèi)土層主要為粉質(zhì)黏土，滲透性較低，比較后選用劈裂注漿，即在較大的注漿壓力作用下，通過(guò)對(duì)軟弱土體結(jié)構(gòu)的破壞和擾動(dòng)，使土層結(jié)構(gòu)中原有節(jié)理裂隙擴(kuò)張，從而使?jié){液在軟弱土體中增加擴(kuò)散距離，達(dá)到改善土層力學(xué)性質(zhì)的目的。

試驗(yàn)選取3根既有管樁作為研究對(duì)象，3根樁呈東、西方向分布，每2根樁間距均約為15 m。考慮大樓結(jié)構(gòu)已封頂，若樁側(cè)全部深度都進(jìn)行高壓旋噴注漿，樁基四周地基土勢(shì)必會(huì)受到擾動(dòng)，引起樁基承載力降低，造成大樓沉降加速。為安全起見，高壓旋噴注漿時(shí)，每次施工1根既有樁，加固深度27 m，約占樁長(zhǎng)的70%。

基礎(chǔ)類型為樁-筏板基礎(chǔ)，注漿前，首先在筏板定位樁中心，并在既有樁外側(cè)設(shè)置2只注漿孔，呈對(duì)稱分布，距離管樁外邊緣凈距100 mm，注漿孔直徑100 mm，在厚度1.2 m筏板上由水鉆孔打設(shè)而成。注漿時(shí)，高壓旋噴設(shè)備從該孔進(jìn)入，注漿采用42.5級(jí)的普通硅酸鹽水泥，水泥漿液的水灰比為1.2，水泥摻量25%。注漿壓力不小于20 MPa，提升速度宜為0.1～0.2 m/min。注漿完畢28 d后，采用靜載試驗(yàn)檢驗(yàn)單樁承載力。高壓噴射注漿施工時(shí)，孔位的允許偏差應(yīng)為±50 mm，注漿孔垂直度的允許偏差應(yīng)為±1%。

2.2 檢測(cè)手段

采用原位靜載試驗(yàn)作為檢測(cè)手段。加固前，首先對(duì)既有工程樁試樁進(jìn)行放樣，精準(zhǔn)定位樁位，其次利用水鉆孔將樁頂混凝土與底板脫離開來(lái)，然后在既有樁兩側(cè)種植錨桿，為靜載試驗(yàn)提供反力；試驗(yàn)中使用自動(dòng)加荷設(shè)備，計(jì)算機(jī)自動(dòng)采集數(shù)據(jù)，并繪制相應(yīng)圖表。加固前后，分別對(duì)既有樁進(jìn)行靜載試驗(yàn)，靜載試驗(yàn)依據(jù)《建筑樁基檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》(JGJ106-2014)進(jìn)行。

3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

本次試驗(yàn)依據(jù)《建筑樁基檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》(JGJ 106-2014)[7]進(jìn)行，最大加載量4 400 kN，分10級(jí)加載，每級(jí)440 kN。

加固前，靜載試驗(yàn)結(jié)果顯示，3根樁靜載Q-S曲線均為陡降型(見圖1)，曲線發(fā)生明顯陡降的起始點(diǎn)Q-S曲線陡降拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)值為2 200 kN左右，該樁極限承載力取2 200 kN。

圖1 既有工程樁注漿前后靜載P-S曲線圖

注漿齡期滿足28 d，對(duì)3根加固樁靜載試驗(yàn)，靜載Q-S曲線均為緩變型，單樁極限承載力大于4 400 kN，樁頂荷載施加至4 400 kN時(shí)，累計(jì)沉降均少于10 mm，曲線未出現(xiàn)明顯拐點(diǎn)，因受反力條件限制，本次試驗(yàn)未加載至極限破壞，單樁承載力仍有不少富余。

4 結(jié) 論

1)高壓旋噴注漿加固既有管樁樁側(cè)地基土，并采用靜載試驗(yàn)作為檢測(cè)方法，加固效果量化、明確。

2)主體結(jié)構(gòu)完工后，使用高壓旋噴既有管樁樁側(cè)地基土，提高加工樁基礎(chǔ)承載力，控制大樓沉降，方法可行、有效。

3)大樓完工后，上部荷載較大，注漿施工應(yīng)分批、分段、信息化施工，防止操作不當(dāng)加速大樓沉降。

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