灌注樁樁端注漿法的設計體會

周衛東+諶霞

【摘要】在高層和超高層建筑物的大量興建，樁基工程得到廣泛發揮，大直徑灌注樁的質量事故時常發生嚴重影響了其承載力的發揮。近幾年發展起來的樁端注漿處理樁基質量， 提高了樁的端承力和樁側摩阻力，改善樁荷載傳遞性能，使樁的綜合承載力得到大幅度提高，提出了解決設計的新思路和新方法。

【關鍵詞】灌注樁;樁端注漿;加固處理

Experience in the design of grouting PILES

Zhou Wei-dong，Chen Xia

（Henan Aero Geophysics and Remote Sensing CenterZhengzhouHenan450000）

【Abstract】In a lot of tall and super-tall buildings construction，pile foundation engineering widely，big column diameter filling pile quality accident often happened seriously influence the exertion of its bearing capacity.Developed in recent years，the quality of pile end grouting pile foundation，increase the bearing capacity of the pile and pile side friction resistance，improve the load transfer performance，to increase the comprehensive bearing capacity of pile，puts forward the new thinking and new way to solve the design.

【Key words】Bored concrete pile;Bored pile;Reinforcement treatment

1. 前言

隨著我省高層和超高層建筑物的大量興建，大直徑灌注樁因其具有承載力高、無擠土、無振動、能貼近已建建筑物施工、適應性強等優點，已在樁基工程得到廣泛發揮。但是大直徑灌注樁的質量事故時常發生嚴重影響了其承載力的發揮。近幾年發展起來的樁端注漿處理樁基質量事故不僅可以提高大直徑灌注樁承載力，而且當設計合理、施工得當時能確保其質量穩定可靠。

2. 實現合理的樁端注漿條件

2.1合理的注漿設計是實現注漿目的前提。

為使樁端注漿施工合理、有效，有必要對注漿目標的土巖特性、地下水條件、地下埋設物分布狀況和周圍環境進行詳細調查和分析，并在分析相關資料基礎上進行樁端注漿設計。樁端注漿設計主要包括漿液配比、漿液濃度、注漿率、注漿量和注漿壓力等參數確定。

2.2合理的注漿工藝是實現注漿目的的保證。

（1）注漿管埋設。樁端注漿處理大直徑灌注樁需在樁中心造一注漿孔直至樁端持力層一定深度，然后埋入注漿管至孔底，并封閉孔口一定范圍注漿管與孔之間空隙。

（2）壓水試驗。 壓水試驗不僅起到疏通注漿通道的作用，而且注漿設計的有關參數也應根據壓水試驗結果做相應調整。

（3）合理控制注漿參數有利于提高樁端注漿效果。

在樁端注漿過程中，注漿壓力、漿掖濃度、注入率和注漿量是變化的。合理的確定和控制其變化對提高樁端注漿效果十分重要。樁端注漿壓力隨注漿進展呈現出由低到高的變化規律。若注漿過程中壓力突然急劇下降，表明發生冒漿或滲漿現象，應在漿液中加入相應的添加劑和采取間歇灌漿措施以確保樁端注漿效果。在樁端注漿中，漿液濃度經歷了由稀漿向濃漿變化的過程。稀漿滲透性強可擴大樁端注漿加固范圍，濃漿有利于提高樁端注漿加固區強度。

3. 樁端注漿提高單樁承載力機理

3.1改善持力層條件、提高樁的端承力。

大直徑灌注樁成孔中，對樁周土擾動降低了樁端土體強度，水的水泡軟化作用又進一步加劇其強度降低。樁端注漿通過滲透、劈裂和擠密作用使樁端持力層在一定范圍內形成漿液和土的結石體，從而改善持力層的物理力學性能，恢復和提高了持力層土體強度。樁底沉渣的存在因強度低嚴重影響端承力的發揮。樁端注漿通過漿液對沉碴的置換、擠密和固結作用改善或消除樁底沉碴對端承力發揮的不良影響。試驗證實，樁端注漿使樁的端承力得到大幅度提高。

3.2大幅提高樁側摩阻力。

大直徑沖鉆孔灌注樁樁周泥皮和人工挖孔樁護壁與樁周土體間空隙降低了樁側摩阻力。樁端注漿在壓力作用下，漿液從樁端沿樁側向上，通過滲透、劈裂、充填、擠密和膠結作用，對樁周泥皮置換和空隙充填，在樁周形成脈狀結石體，如同樹根植入土中，從而使樁側摩阻力大幅度提高。

3.3改善持力層受力狀態和荷載傳遞性能。

樁端注漿通過滲透、劈裂、擠密和膠結作用形成樁端擴大頭增大了樁端受力面積，并且注漿對持力層加固又改善其受力狀態。試驗結果表明，樁端注漿試驗結果表明，樁端注漿后，樁側摩阻力的提高先于樁端承力的提高 。當樁端鄰近土層的樁-土相對位移SZ≤S0（4-10 mm）時，隨荷載增加SZ增大，樁側摩阻力提高增大，此時樁側摩阻力提高（△QS）對單樁承載力提高起主導作用，而樁的端承力潛能尚未被充分發揮。當SZ>SO時，樁側摩阻力下降，而樁的端承力（△QP）迅速增加，此后樁的端承力對單樁承載力提高起主導作用。

4. 工程實例

4.1實例。

4.1.1某郵電綜合大樓，樁基礎采用31根800～1000mm人工挖孔樁，擴大頭直徑為1600～2400mm，樁長為8.5～10.5m，樁端持力層為含粘性土角礫土層。工程地質勘察揭示，場地土層分布為：①粉質粘土，黃褐色，可塑，下部為軟可塑，層厚1.2～1.4m。②淤泥，深灰色，飽和，流塑，局部含20%左右碎石及砂礫，層厚4.3～5.8m。③含粘性土角礫，土黃色，飽和，稍一中密、，含17～38%碎石，角礫含量26.7～36.6%，層厚為1.1～3.6m ④殘積砂質粘性土，褐黃色，可塑，層厚12.2～13.3m。

4.1.2工程樁靜載檢測結果，單樁豎向極限承載力達不到設計要求。該工程除4根小荷載樁外，共對27根樁進行樁端壓力注漿。

4.2工程樁承載力偏低的原因。

對工程樁靜載、動測和取芯檢測結果分析，造成實例工程樁單樁承載力偏低達不到設計要求的主要原因有以下幾個方面：

CPU系統工作方式，多CPU系統提高了處理并行多發事件的能力，解決了CPU運算處理的瓶頸問題。各功能模塊（通常是多個CPU）之間采用網絡技術或串行方式實現數據通信，選用具有優先級的網絡系統較好地解決了數據傳輸的瓶頸問題，提高了系統的實時性。分布式結構方便系統擴展和維護，局部故障不影響其它模塊正常運行。該模式在安裝上可以形成集中組屏或分層組屏兩種系統組態結構，較多地使用于中、低壓變電站。

4. 分布分散（層）式結構

4.1分布分散式結構系統從邏輯上將變電站自動化系統劃分為兩層，即變電站層（站級測控單元）和間隔層（間隔單元）。也可分為三層，即變電站層、通信層和間隔層。

4.2該系統的主要特點是按照變電站的元件，斷路器間隔進行設計。將變電站一個斷路器間隔所需要的全部數據采集、保護和控制等功能集中由一個或幾個智能化的測控單元完成。測控單元可直接放在斷路器柜上或安裝在斷路器間隔附近，相互之間用光纜或特殊通信電纜連接。這種系統代表了現代變電站自動化技術發展的趨勢，大幅度地減少了連接電纜，減少了電纜傳送信息的電磁干擾，且具有很高的可靠性，比較好的實現了部分故障不相互影響，方便維護和擴展，大量現場工作可一次性地在設備制造廠家完成。分布分散式結構的主要優點有：

（1）間隔級控制單元的自動化、標準化使系統適用率較高。

（2）包含間隔級功能的單元直接定位在變電站的間隔上。

（3）邏輯連接到組態指示均可由軟件控制。

（4）簡化了變電站二次部分的配置，大大縮小了控制室的面積。

（5）簡化了變電站二次設備之間的互連線，節省了大量連接電纜。

（6）分布分散式結構可靠性高，組態靈活，檢修方便。