桩端后压浆对提高钻孔灌注桩承载力的作用机理分析.docx

桩端后压浆对提高钻孔灌注桩承载力的作用机理分析摘要：本文通过工程实践，详细分析了灌注桩桩端后压浆对提高桩端承载力和侧阻力，改善灌注桩荷载传递性能，提高灌注桩的综合承载力起到的重要作用，并对桩端注浆提高灌注桩单桩承载力的作用机理及桩端后注浆设计的优化方法进行了深入探讨。关键词：桩端后压浆；钻孔灌注桩；承载力；作用机理1引言大直径灌注桩因其具有承载力高、适应性强等诸多优点，在我省高层和超高层建筑中得到迅速发展和广泛应用。但是，灌注桩应用中的二方面问题也引起了业界广泛关注：(1)灌注桩桩底沉碴的质量问题，降低了其单桩承载力，严重困扰了其应用前景；(2)如何在保持灌注桩参数不变的情况下，又能大幅提高其单桩承载力？桩端压力注浆是针对排土桩在成孔过程中对原地层土的扰动，桩侧泥皮、桩端沉碴等不利因素造成桩的承载力不能正常发挥，质量不稳定以及使正常桩能大幅提高其承载力，节省工程造价而研究开发的新技术。实践证明桩端后注浆技术可提高灌注桩单桩承载力，达到缩短桩长或减少桩数的目的。2桩端后注浆对提高桩基承载力的工程实践分析2.1后注浆提高桩基承载力分析湖南某项目A为主楼30层，高约100m，二层地下室，建筑面积约5万m2，设计基础原拟采用强风化花岗岩层作为持力层的钻孔灌注桩。为确定单桩承载力，在施工图设计前，先进行两根试桩静载荷试验，两根试桩均为桩径1m，桩长58m，桩端嵌入强风化花岗岩层大于1m。静载荷试验结果：A桩加荷至9MN时因桩头破碎而终止试验，B桩加荷至10MN时沉降明显增大，单级沉降为31mm，累计沉降约46mm，Q-S曲线呈明显的陡降段，继续加荷至11MN时，试桩急剧沉降而破坏，单桩极限承载力为9MN。基础改采用桩端后注浆灌注桩，持力层为卵石混粘性土II。为确定注浆桩单桩承载力，在工程桩施工之前，又进行了五根试桩，试桩桩径均为0.8m(较原设计小0.2m)，桩长约35m（较原设计约短23m），每根桩的桩端注入水泥2.5吨。五根试桩的Q-S曲线如图1所示，试桩在最大试验荷载下的总沉降量不超过15mm，卸载后的残余沉降小于5mm，试桩的极限承载力不小于9MN。5根试桩桩身应变实测值的轴向荷载传递以桩身摩阻力为主，在最大试验荷载下，桩端承受的荷载不大于桩顶荷载10％，但从摩阻力分布的规律已看出注浆后桩端以上一定范围内土层的桩周摩阻系数有显著地提高。2.2后压浆对灌注桩桩端注浆效果分析项目B为地上24层，地下1层，基础采用钻孔灌注桩，持力层为卵石层，桩长45m，工程桩施工前，打两根试桩做静载荷试验，试桩TP6桩径为0.9m，桩端注入水泥浆2吨，试桩TP7桩径为0.8m，桩端未注浆。两根试桩的Q-S曲线如图2所示，TP6最大试验荷载加至9MN，相应的桩顶沉降为24.67mm，TP7加荷至7.2MN时，桩顶沉降明显增大，总沉降超过40mm后终止加荷，按规范TP7达到极限承载状态，比较两根试桩承载能力，注浆明显增大了单桩承载力。2根试桩桩身应变实测值的轴向荷载传递规律可以分析出注浆明显地增大了桩端附近土层的摩阻力，由于桩顶荷载尚未使TP6达到极限承载状态，所以TP6的桩端承载力未能充分发挥。2.3桩端注浆提高了持力层的承载能力项目C为上部结构20层，l层地下室，基础采用桩端注浆灌注桩，为了确定单桩承载力以及注浆前后的荷载传递特征，在工程桩施工前，先进行三根试桩，TP8和TP9设计桩径为Φ900，TP10设计桩径为Φ800，桩长约54m，桩端持力层为含砾中砂层，每根试桩的桩底注水泥2.5吨，其中TP8试桩在注浆前后都作了静载试验。三根试桩的四次静载荷对比试验的Q-s曲线如图3所示。未注浆的TP8试桩当试验荷载加至7.2MN时，桩顶发生急剧的沉降，所以将前一级试验荷载6.4MN确定为极限荷载；TP8试桩注浆后重薪做了一次静载荷试验，最大试验荷载加至8MN，相应的桩沉降为21.32m，试桩尚未达到极限状态，比较注浆前后承载能力的变化，注浆使单桩承载力提高了25％以上。TP10试桩的静载试验也达到极限状态，其极限承载力确定为7.2MN。3根试桩桩身应变实测值的轴向荷载传递分析出桩端持力层未注浆时极限承载力为0.87MPa，注浆后桩端持力层极限承载力为3.94MPa，表明桩端注浆极大地提高了持力层的承载能力。3注浆提高钻孔灌注桩承载力作用机理分析从以上工程实例分析可以看出，采用后压浆的灌注桩桩端、桩身及周围土体综合效应使其承载力得到大幅度的加强，其作用机理及作用过程描述如下：3.1灌注桩的可灌性灌注桩成孔对桩周土的扰动降低了桩端土体强度；灌注桩水下作业使桩周及桩端土体遇水软化，土的强度急剧下降；灌注桩桩周泥皮存在如同桩与土体之间加上润滑剂大大降低了桩侧摩阻力。土体扰动、桩底沉碴严重影响了灌注桩端承力发挥。灌注桩施工中存在的土体扰动、桩底沉碴和桩周泥皮，一方面