后壓漿橋梁鉆孔灌注樁靜載試驗研究

蔣 曉 磊

(山西路橋第六工程有限公司，山西 晉中 030600)

0 引言

橋梁鉆孔灌注樁施工過程中，由于清孔不徹底，樁基內部大量沉渣沒有排出，會造成樁基泥皮過厚，樁側阻力和樁基承載力降低。鉆孔灌注樁施工采用泥漿護壁，如果清孔不徹底會在樁側產生較厚的泥皮，在樁底產生較厚的沉渣。在樁基成型后，采用后壓漿技術進行注漿，可加固地基土，提高樁側阻力和樁基承載力。我國于20世紀90年代開始研究后壓漿技術，并先后在樁底、樁側壓漿技術中取得了研究成果，并申請了專利。研究表明，地基土為砂石土加固效果明顯高于細粒土，可提高單樁承載力大約40%～120%，減少樁基沉降約30%。另外，采用后壓漿技術加固后，樁基不僅沉降量較小，而且整體沉降均勻。

采用后壓漿技術對鉆孔灌注樁進行加固處治，可大幅度提高樁側阻力和樁端阻力，可明顯提高承載力，降低樁基沉降。尤其是對于小直徑、樁端為砂性土或礫石土的樁基礎，不僅可以提高樁側阻力，還可以有效加固樁底沉渣，加固持力層，甚至可以將摩擦樁轉變為端承樁。通過在施工現場建立試驗樁，分別對單樁承載力、樁側阻力、樁端阻力等進行檢測，與未采用后壓漿加固處理的樁基進行對比分析，分析后壓漿法對鉆孔灌注樁的加固效果。

1 后壓漿技術簡介

1.1 基本概念

在鉆孔灌注樁施工過程中，在鋼筋籠上部預埋壓漿管道和壓漿閥，待成樁后為了加固樁側、樁端的泥皮和地基土，通過壓漿管道向地基中壓入水泥漿液，固結土壤，達到提高樁側阻力和樁基豎向承載力的一種施工技術。

1.2 后壓漿技術力學作用機理

后注漿法是通過在鋼筋籠上部布置兩根注漿管，在樁基混凝土初凝(養生10 d～15 d)后使用清水開塞后將水泥漿液注入樁底礫石層。注漿初期，水泥漿液與礫石層土體和沉渣混合起壓密作用，隨著壓漿量的增加，在樁底形成擴大頭，樁底土體不斷被壓縮，改變了原有的固結狀態。如果樁底礫石層較薄且滲透性差，在水泥漿液壓力不斷升高的作用下會產生劈裂注漿；如果礫石層滲透性較好，擴散半徑會不斷增大，注漿量也會不斷增加，產生壓密注漿。

在壓漿過程中，在注漿壓力的作用下水泥漿與地基土之間產生擠密、滲入、充填、劈裂等過程，在這個過程中注漿壓力會發生變化，土體結構不斷被壓密、固結。但總的變化趨勢是隨著注漿量的增加，注漿壓力不斷增加，加固范圍不斷增大，地基土被加固。因此，后壓漿技術通過注漿固結地基土，對樁側泥皮進行加固，提高樁側阻力，并隨著漿液擴散半徑的增加，持力層厚度增加，樁基豎向承載力提高。

2 依托項目概況

某高速公路特大橋全長3 425.7 m，橋面總寬度為42 m，分左右半幅。橋梁樁基礎采用鉆孔灌注樁，樁徑采用1.5 m和1.8 m兩種，樁基共計807根，樁長總計30 121 m。結合勘察設計結果，樁基土體為第四系松散碎屑堆積地層，其中上部土層主要為濕陷性黃土、亞黏土，下部土層主要為中細砂、砂礫石層，局部夾薄亞砂土層。整個施工區域地質情況基本類似，差異不大。

為檢測樁基施工質量和后壓漿施工效果，在施工現場建立試驗區。試驗區內設試樁6根，分為2組。試樁樁徑為1.5 m，第1組試樁樁長為25 m，采用鉆孔灌注樁施工，施工后采用后壓漿技術加固；第2組試樁樁長為25 m，采用鉆孔灌注樁，不進行后壓漿技術加固。鋼筋籠制作過程中，分別在樁側布置1根壓漿管，3根樁端壓漿管。樁側環向壓漿閥安裝在樁頂以下15 m位置，樁端壓漿閥布設在鋼筋籠底部10 cm以下。

3 樁基靜載試驗結果分析

3.1 單樁豎向極限承載力

單樁豎向極限承載力檢測采用錨樁橫梁反力裝置，分別對試樁最大加載量、累計沉降量進行檢測，并計算單樁豎向極限承載力，具體檢測和計算結果如表1所示。

表1 單樁豎向極限承載力檢測結果

根據檢測結果，采用后壓漿處治的樁基較沒處理的鉆孔灌注樁沉降量明顯下降，下降幅度達到50%以上，且沉降穩定速度快，樁基承載力也得到了顯著提高，提高幅度達到50%以上。

3.2 樁側/樁端阻力

分別采用鋼筋計法和滑動測微計法對經后壓漿處治和未處理的樁基樁側阻力和樁端阻力進行檢測，并繪制樁側/樁端阻力檢測平均值與樁頂荷載之間的關系曲線如圖1，圖2所示。

分析圖1，圖2曲線變化趨勢，采用后壓漿處治的樁基樁端阻力明顯提高，且當樁頂荷載達到最大值時，樁端阻力檢測值接近樁頂荷載的1/2。后壓漿處治后的樁基樁端阻力曲線斜率較大，說明樁端阻力增長速度較快。未處治的樁基樁端阻力較小，當樁頂荷載達到18 000 kN時，僅為4 100 kN；后壓漿處治后，樁頂荷載達到26 000 kN時，樁端阻力達到13 000 kN左右，提高了44.4%，為最大荷載的1/2左右，大大提高了樁端荷載。

分析后壓漿處治前后樁側阻力的變化情況，未經后壓漿技術處治的樁基樁側阻力也有明顯增加。處治后的樁基樁側阻力變化曲線斜率增大，說明增長速度加快。另外，未經處治的樁基樁側阻力最大值為9 000 kN左右，壓漿處治后的樁側阻力最大值為13 000 kN，均為最大樁頂荷載的1/2左右，但樁側阻力值明顯增大，提高了44.4%，說明壓漿后對樁側泥皮固結，樁側阻力明顯提高。

3.3 后壓漿對灌注樁承載力影響分析

圖3是后壓漿處治試樁與未處治試樁靜載試驗沉降曲線。分析曲線可知，采用后壓漿處理的試樁回彈率達到76.7%～86.2%，而未處治試樁回彈率僅為16.3%～20.9%，處治后樁基回彈率明顯提高，說明回彈變形所占比例較高，可有效提高樁基承載力。分析沉降曲線變化情況可知，采用后壓漿處治的鉆孔灌注樁沉降較緩和，3個試樁沉降差距較小，穩定速度快。從沉降量變化上分析，后壓漿處治后的樁基在同級荷載作用下，較未處治樁基沉降量可減少80%左右。說明后壓漿技術可明顯降低樁基沉降，有效提高樁基承載力。

結合表1數據，在地質條件相同的情況下，采用后壓漿技術處治的單樁極限承載力較未處治樁基高8 000 kN左右。說明采用后壓漿技術可提高單樁豎向抗壓極限承載力達50%以上，樁長25 m的樁基承載力不低于26 000 kN，滿足設計要求的不低于15 000 kN的要求。

未壓漿樁基由于受到沉渣和持力層的影響，樁端阻力在沉渣固結，發生較大沉降后才發揮出來。而壓漿后的樁體由于水泥漿液的作用使沉渣固結，并通過水泥漿液的擴散滲透作用對持力層進一步加固，地基承載力提高，因此沉降量降低，回彈變形變大。總之，通過分析施工現場檢測數據，不同地質情況加固效果不同，其中中砂層樁側阻力可提高10%，粗砂層可提高20%，樁端阻力可提高130%。后壓漿處治后樁基承載力提高，說明后壓漿技術加固效果明顯，可有效提高樁端阻力、樁側阻力和單樁承載力。

4 結語

鉆孔灌注樁施工過程中，由于清孔不徹底，樁底沉渣量多，會造成樁基沉降變形大，樁基承載力降低。采用后壓漿技術對鉆孔灌注樁進行處治，并制作試樁檢測樁基承載力和樁端阻力、樁側阻力，分析得出以下結論：

1)分析單樁豎向極限承載力檢測結果，后壓漿處治后的樁基沉降量下降幅度達到50%以上，承載力提高幅度不低于50%；

2)分析后壓漿處治和未處治樁基樁端、樁側阻力檢測結果，得出后壓漿處治后的樁端阻力和樁側阻力均提高了40%以上；

3)分析后壓漿處治和未處治樁體靜載試驗結果，可得出后壓漿處治后樁基回彈率明顯提高，沉降變形明顯降低，說明樁基承載力明顯提高。