复式后注浆在局部地质差异性较大地层灌注桩施工的应用

白绍苓

摘 要：本文通过胡家庙桩基工程实例，阐述了灌注桩因局部地质差异性导致单桩承载力达不到设计要求时，可配合采用复式后注浆工艺进行施工。笔者通过对复式后注浆灌注桩承载力和注浆量的估算提出采用复式后注浆工艺提高单桩极限承载力的建议，通过静载荷试验证明复式后注浆灌注桩达到了预期的承载力。文章还介绍了复式后注浆施工过程关键技术的控制，同时也给出了结论和建议。

关键词：钻孔灌注桩；复式后注浆；单桩极限承载力

中图分类号：TU753.3 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）15-0151-02

桩基作为重要的基础形式，在各类型建筑物或构筑物经常使用。在具体设计中，桩基承载力满足设计要求是保证建筑物安全的基本条件之一。但在实际工程中，常常出现桩的承载力达不到设计要求的情况，当实测桩的承载力不满足要求时，应首先分析造成承载力不满足要求的原因，再进行相应的设计并行进规范严格的设计计算，对预选取的设计方案进行验证估算。目前广泛采用的灌注桩复式后注浆施工工艺，它能明显改善桩土结合状态，可使承载力提高。

1 工程实例概述[1]

西安胡家庙铁路小区棚户区改造项目桩基工程位于西安市金花北路西侧，樱花路南侧。其拟建A、B、C单元楼为地上32层，地下1层建筑，剪力墙结构，旋挖成孔泥浆护壁灌注桩基础。

1.1 桩基图纸设计描述[2]

根据地基土物理力学性质，试桩设计以桩端进入勘察报告第⑨层中粗砂层不小于2m，设计桩径600mm，桩长36m，混凝土强度C50。每单元楼分别设计三组试桩，单桩极限承载力7000KN。

1.2 桩基静载试验结果

A、B、C单元楼试桩施工完毕，养护龄期达到28天后进行试桩静载试验，结果为表1所示。

依据规范要求对试验结果进行判定，A、C单元楼三组试桩均满足设计要求7000KN。B单元楼3组静载荷试验（试验点编号S1～S3），各试验点分别在荷载7000kN、7000kN、6300kN压力作用下因桩顶沉降量大于60mm终止试验，对应沉降量均为90.000mm。在上一级荷载6300kN、6300kN、5600kN压力作用下对应沉降量均小于60mm。因各试验点的Q～s曲线均为陡降型，s～lgt曲线尾部有明显向下弯曲。根据《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003）第4.4.2～4.4.4条规定，各试验点的单桩竖向极限承载力分别可取为6300kN、6300kN、5600kN，平均值为6066kN，极差小于平均值的30%。B单元楼的泥浆护壁钻孔灌注桩单桩竖向抗压极限承载力可取5600kN，不满足7000kN的设计要求。

1.3 B单元楼试桩不合格原因分析

经过对勘察报告、现场施工记录和桩基检测现场记录结合当地实地考察，分析结果如下：

（1）非桩身质量问题造成承载力不满足要求。对承载力不满足要求的桩进行低应变检测，桩身完整性良好。现场查看没有出现桩头破坏的情况，可排除桩身质量问题对承载力的影响。（2）通过对勘察报告鉆孔地质剖面图分析，判定桩基静载试验达不到设计的主要原因是局部地质差异性大，B单元楼多数桩基桩端持力层处于中密状态的第⑧层细砂层中，而非设计的密实状态第⑨层中粗砂层。

2 后注浆灌注桩承载力估算及设计方案建议

2.1 后注浆灌注桩极限承载力的估算

经过反复多次的假定验算，提出原设计桩长及其余参数不变，增加复式（桩端、桩侧）后注浆补强。桩端两根注浆管对称布置，深度置于桩底部，依据规范要求，将桩侧一根注浆管设计置于第⑥层中砂层处，距离桩底以上14m处。按假定设计计算如下：

依据《建筑桩基技术规范》（JGJ94—2008），后注浆单桩极限承载力标准值可按下式估算[5]：

Quk=Qsk+Qgsk+Qgpk

=u∑qsjklj+u∑βsiqsiklgi+βpqpkAp

用参数法求得：

Quk=1.885×（50×4.85+76×3.65+76×1.5）+1.885×（1.6×76×9.8+1.9×80×1.8+1.6×76×6.8+1.8×64×7.6） +2.6×1700×0.2827=8415.5（KN）

通过估算复式后注浆设计能够满足设计7000KN极限承载力要求，按规范也有一定的安全系数。

2.2 注浆量计算

依据《建筑桩基技术规范》JGJ94—2008，后注浆单桩注浆量的设计应根据桩径、桩长、桩端桩侧土层性质、单桩承载力增幅及是否复式注浆等因素确定，可按6.7.4公式计算[5]：

Gc=αpd+αsnd

依据本工程复式后注浆设计，桩端土层为第⑧层细砂层，桩侧土层为第⑥层中砂层，桩侧注浆断面数为1，因此注浆量GC=1.5×0.6+0.5×1×0.6=1.2（t），桩端、桩侧注浆各0.6t。

2.3 灌注桩复式后注浆设计方案及应用效果

因B单元楼三组试桩检测达不到设计要求，如再次进行试桩，势必增加经济成本且延误工期，同时也致使A、B、C单元楼桩基工程桩不能同时施工，对后续主体施工的场地整体布置和整体项目工期影响较大。鉴于上述原因，依据后注浆灌注桩承载力估算、注浆量的估算、经济成本的考虑（无需增加桩长）以及多年的施工经验，建议设计B单元楼桩基采用复式后注浆直接与A、C单元楼同步进行工程桩施工。最终经设计单位的验算后同意按该建议方案实施，并要求施工完毕后对工程桩按规范要求严格检测并提供最终承载力数据。

最终采用的设计方案为：在原设计的基础上增加复式后注浆，桩端设置2根直径32mm钢管，桩侧设置1根直径25mm钢管且置于第⑥层中砂层处，距离桩底以上14m处。桩端桩侧各注浆0.6t。实践证明，该方案达到了预期效果，通过了质量验收。

3 单桩极限承载力静载试验结果

桩基施工完毕后按规范要求需进行单桩静载荷试验，后注浆灌注桩一般在桩身混凝土强度达到设计要求的条件下，承载力检验应在后注浆20d后进行，浆液中掺入早强剂时可于注浆15d后进行。本工程在施工完毕后20d进行了静载试验，结果汇总如表2所示。

由表2及可见，B单元楼工程桩复式后注浆灌注桩3组静载荷试验在终止荷载7000kN压力作用下最终沉降量分别为22.986mm、25.873mm和24.359mm，各试验点Q～s曲线均为缓变型，没有明显的陡降段，s～lgt曲线尾部没有明显向下弯曲。根据《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003）第4.4.2～4.4.4条规定，3组试验点单桩竖向极限承载力标准值可取7000kN。

由于工程桩检测桩最终将作为高层楼受力桩，不采取破坏性试压，即压至设计承载力7000KN即告终止。因此尚不知该三组桩的极限承载力。

4 结论及建议

（1）同一场地地质局部差异性较大时，桩基设计时应结合地层剖面图分别计算。复式后注浆技术具有一定优越性，实际应用效果好。

（2）复式后注浆可提高单桩承载力，并有效降低沉降变形量，预估单桩承载力需进行严格的设计计算。

（3）采用后注浆的桩基，单桩承载力预估仅作为设计参考，单桩承载力必须通过现场静载荷试验确定。

（4）复式后注浆技术施工全过程必须进行严格的控制，才能达到预期的效果。

参考文献

[1]黄强，等.中华人民共和国行业标准，《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008.