论时间效应对后压浆灌注桩承载力的影响

樊春义

（山西省工业设备安装集团有限公司 山西太原 030032）

随着我国高层建筑突飞猛进的发展，对桩基承载力要求越来越高，为了满足设计要求，出现了大量的新型桩型如后压浆灌注桩、扩径桩、异形桩、嵌岩桩等，而桩基承载力的时间效应是受不同土质、不同桩型、不同尺寸的影响，承载力达到稳定值所需要的时间由几十天到数百天不等，其最终单桩极限承载力比初始值增长约40～400%。在我国有些地区，地貌属于山前冲积平原单元，地质在穿过粘土层后是一层较厚的砂砾石或碎、卵石层，该层可作为桩基的持力层，后压浆灌注桩是在普通灌注桩中将钢管与钢筋笼连接共同埋设在桩身内，待桩混凝土达到设计强度后将水泥浆液通过钢管压入桩端砂、砾石层中，使得原本松散的沉渣、碎石、土粒和裂隙胶结成一个高强度的结合体。水泥浆液在压力作用下由桩端在碎石层的孔隙里向四周扩散，对于单桩区域，向四周扩散相当于增加了端部的直径，向下扩散相当于增加了桩长；群桩区域所有的浆液连成一片，使得砂、砾石层成为一个整体，从而提高了地基承载能力。在水下钻孔灌注桩泥浆护壁施工过程中，无论如何清孔，孔底都会留有沉渣，混凝土因落差太大造成桩底部位的混凝土离析形成“虚尖”，而孔壁泥皮过厚，造成桩侧摩阻力损失，降低桩基的承载力，后压浆液压入桩端后首先和桩端的沉渣相结合，增强该部分的密实程度，后通过预埋的桩侧注浆管沿桩土结合层渗入，消除了桩侧泥皮，同时浆液横向渗流到桩侧土层中也起到了加大桩径的作用。在实际工程中由于开始打桩到投入使用约需1～3年时间，桩基的时间效应对承载力的影响程度是工程设计中应考虑的重要问题，而后压浆技术对承载力的贡献与桩的时间效应能否总结出一套理论参数，有待我们工程技术人员通过大量的工程实践经验总结。本文通过工程实例3根试桩的承载力试验来探讨桩基时间效应与后压浆技术对承载力的贡献。

该项目位于某市建设路以东，东中环路以西，南内环街以南，长风街以北，拟建建筑物共32层剪力墙结构，采用后压浆钻孔灌注桩墙下布桩形式，桩径为0.7m，桩长39.0m（入土深度46m，孔深约41m），桩端进入⑧层粉砂层2m。桩身混凝土强度为C35，桩侧、桩端注浆工艺，桩侧注浆管两道分别在距桩底12m和24m处；注浆量分别为桩侧1.0t、桩端为1.5t。根据相关规范后压浆桩侧、桩端阻力提高系数计算出单桩承载力极限标准值预估为6500kN。

场地土层情况：①素填土，主要以粉土为主，具中～高压缩性，层厚1.1m，地基承载力特征值100kPa；②湿陷性粉土，褐黄色，稍密状态，可见大孔隙，自重湿陷II级，层厚10.49m，地基承载力特征值120kPa，桩的极限侧阻力标准值40kPa；③粉土，褐黄色，中密状态，层厚7.63m，地基承载力特征值140kPa，桩的极限侧阻力标准值45kPa；④粉土，黄褐色，中密状态，层厚7.02m，地基承载力特征值150kPa，桩的极限侧阻力标准值45kPa，桩的极限端阻力标准值750kPa；⑤粉土，黄褐色，中密状态，层厚5.03m，层底深度31.27m，地基承载力特征值120kPa，桩的极限侧阻力标准值40kPa，桩的极限端阻力标准值750kPa；⑥粉土，黄褐色，中密状态，层厚7.23m，层底深度38.5m，地基承载力特征值140kPa，桩的极限侧阻力标准值50kPa，桩的极限端阻力标准值800kPa；⑦粉土，黄褐色，中密状态，层厚5.55m，层底深度44.05m，地基承载力特征值160kPa，桩的极限侧阻力标准值55kPa，桩的极限端阻力标准值800kPa；⑧粉砂，杂色，层厚3.62m，层底深度47.67m，地基承载力特征值190kPa，桩的极限侧阻力标准值60kPa，桩的极限端阻力标准值820kPa。场地地下水类型为潜水，具有微承压性，以⑤层为主要含水层，水位埋深为29.5～30.1m之间。

本工程开挖至桩顶标高以上2.0m，孔深41m，桩身下部10在水位以下，采用泥浆护壁旋挖钻机成孔工艺。在施工过程中由于场地受限北侧局部13根桩高出地面的注浆管被钻机行走时碾压后管体堵塞，至使浆液无法注入，1号试桩（S1）在此其中（无注浆），该桩在成桩431d后静载荷试验，试验结果为“S1试桩最大加载至6800kN总沉降量为13.18mm”；西南侧2号试桩成桩后10d按设计要求注浆，33d后静载荷试验，试验结果为“S2试桩最大加载至6800kN总沉降量为20.71mm”；西北侧3号试桩成桩后10d按设计要求注浆，28d后静载荷试验，试验结果为“S3试桩最大加载至6800kN总沉降量为12.66mm”；根据静载荷试验报告均满足设计要求。一号试桩S1虽未能按设计要求注浆但因成桩时间较长，由于土的触变作用，被损失的强度随时间逐步恢复。对于泥浆护壁成桩的情况下，附着于孔壁的泥浆也有触变硬化的过程。就1号试桩由于时间效应承载力达到6800kN，且沉降变形较小，而2号和3号试桩成桩时间虽短但由于后注浆提高了承载力，使其达到6800kN。2号、3号试桩在时间效应的作用下承载力增长的幅度可能会更大，遗憾的是因工期要求未能取得2号、3号试桩的431静载荷试验数据。

桩基的时间效应对承载力的影响应通过大量的工程实践或室内模拟试验来总结参数，为设计人员提供相对准确的设计依据，为给建设单位在地基处理项目中节约造价，缩短工期，创造更大的经济效益和社会效益。

参与文献

[1]《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）.

[2]《桩基工程手册》.