吴 绍 山
(云南大学,云南 昆明 650504)
后注浆灌注桩静载特性研究
吴 绍 山
(云南大学,云南 昆明 650504)
结合某工程的地质概况，采用人工堆载下慢速维持荷载法，对灌注桩进行了现场堆载试验，分析对比了桩端是否注浆对灌注桩承载性能的影响，得出了后注浆灌注桩承载特性和发挥机理。
灌注桩，承载特性，静载试验，侧摩阻力
进入20世纪以来，随着国民经济的持续高速增长，我国的用桩量不断增大，采用桩基础的高层、超高层建筑超过了数万栋，可以说超长桩的应用和理论都取得了一些进展，但后注浆超长桩受力机理是一个极其复杂的问题，由于各地土质特性各不相同，再加上桩土相互作用机理的复杂性，当前的理论不足以完全用于指导所有实际项目，更不能简单地将桩分为摩擦桩和端承桩，而是应该结合当地土质、设计、施工方法具体问题具体分析，判断桩的类型和桩的承载力特性。本文通过云南昆明某实际工程现场测试所得数据，整理分析对比了未注浆与后注浆灌注桩静载特性，判断了桩的承载类型。
1 地质概况及试桩方案
1.1 试验场地地质概况
1.2 试桩方案
1.2.1 试桩设计
为实现对比后注浆方式对灌注桩承载力的影响，按设计做了两根桩静载试验，并在桩身埋设了11个断面的钢筋应力计以观测桩身轴力及应力应变关系，设计要求未注浆单桩竖向承载力特征值为6 500 kN，最大试验荷载为13 000 kN，后注浆单桩竖向承载力特征值为8 000 kN，最大试验荷载为16 000 kN，试桩的施工方式为旋挖钻孔灌注桩，试桩的规格按照勘察报告、行业标准JGJ 106—2003建筑桩基检测技术规范以及《建筑桩基技术规范》确定见表2。
表2 试桩参数
1.2.2 静载装置设计
试验加载装置采用4个液压千斤顶加载，千斤顶布置于5 cm厚钢制承压板上，承台合力中心与桩轴线重合，堆重平台反力装置采用人工堆载，压重量为预估试桩破坏荷载的1.2倍，终止加载条件按《建筑桩基技术规范》和设计要求综合确定，卸载方式按规范进行，堆载现场如图1所示。
2 后注浆灌注桩静载特性分析
2.1 桩端注浆提高灌注桩承载力原理
桩端后注浆是指钻孔灌注桩在下钢筋笼时，预埋注浆管并灌注混凝土成桩，然后在成桩一定时间后对注浆管开塞并向桩端高压注入水灰比为0.4～0.6的水泥浆，通过浆液渗透、部分挤密、填充和固结作用使单一介质土体变为复合土体来加固桩端地层，甚至在高压注浆的作用下，向上产生一定距离桩侧浆体来形成侧阻强化，以及给桩端施加向上的反向预应力，从而提高灌注桩的承载力。根据桩端注浆持力层不同，注浆方式可分为三种：当持力层为粗粒土时，主要是渗透注浆；当持力层为中砂和能够充分排水的粘土，主要是压密注浆；在细粒土的桩端持力层中注浆时，由于浆液渗透率低，主要是通过劈裂注浆，该工程采用压密注浆。
2.2 静载Q—s(荷载—沉降)曲线分析
根据JGJ 106—2003建筑桩基检测技术规范，A1，A2桩试桩过程均未出现终止加载的条件，都加载到了最大试验荷载值，属试桩成功。通过现场4个百分表所得数据整理得出荷载与桩顶沉降关系曲线(Q—s曲线)均呈现为缓变型，对图2曲线进行对比，我们可以发现，桩顶荷载加载至6 000 kN时，两根桩的沉降差距并不明显，这是由于两根桩的施工工艺、桩的参数均一样，荷载较小时，桩的承载力由上部侧阻提供，但在加载下一级至8 000 kN时，A1桩出现了较大沉降，说明此时随着桩顶荷载的增加，桩身压缩量和桩土相对位移逐渐增大，桩下部侧阻也开始发挥出来，当桩土界面相对位移大于桩土极限位移之后，桩的侧阻开始出现软化，桩的沉降也逐渐增长，此时端阻开始发挥并逐渐增大，直至加载至13 000 kN时，A1桩桩顶累计沉降达到了36.7 mm，而A2桩的沉降增长较为平稳，每级沉降在3 mm左右，这是由于后注浆形成的复合土层限制了桩土相对位移的进一步增大，以及高压注浆向上产生的一定距离桩侧浆体所形成的侧阻强化，直到加载至16 000 kN时，A2桩顶累计沉降仅为25.8 mm，后注浆提高灌注桩承载力的作用在此次对比中得到了很好的体现和验证。在本次测试中，后注浆灌注桩相比未注浆灌注桩承载力至少提高了23%。
2.3 桩身轴力分析
桩身轴力通过预埋在桩身11个断面的钢筋应力计测得，通过图3两幅轴力图可以看出注浆与否，轴力的基本变化规律大致相似，表现为在每级荷载下，桩身轴力自上向下发挥，当荷载较小时，桩身下部轴力为0，随着荷载的增大，桩身下部逐渐产生轴力，端阻也逐渐发挥出来，但实质上轴力的发挥两者还是有较大区别的，在A1桩中，桩下部轴力呈现出收缩的趋势，说明了在桩顶荷载逐步增大的同时，桩端的轴力虽然逐步发挥，但是发挥较小，其主要原因是桩土界面发生了相对滑移，侧阻承担了大部分荷载，呈现出端承型摩擦桩的特性，而在A2桩中，桩身轴力图的下部轴力较A1有增大的趋势，这说明了后注浆灌注桩在桩土界面发生相对滑移后，端阻逐步发挥，使得轴力也逐步增大，呈现出摩擦型端承桩的特性。
3 结论及不足
通过现场数据分析对比了后注浆灌注桩在桩顶荷载作用下，桩顶位移的变化曲线，以及轴力随深度的分布情况，简洁说明了后注浆灌注桩的承载力特性发挥过程，但对于承载力特性这种复杂的研究，还应辅以室内模型试验和大型有限元分析软件等方法来综合分析，这也是此次研究需要完善的地方。
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Abstract: Combining with the geological survey of some project, the field loading test was carried out by using the slow maintenance load method under the artificial loading, comparative analysis of the influence of the pile end whether grouting on the pile bearing performance, obtained the load-bearing characteristics and mechanism of grouting piles.
Key words: filling pile, bearing characteristics, static loading, side friction
Pile after grouting static load characteristics research
Wu Shaoshan
(YunnanUniversity,Kunming650504,China)
2016-03-20
吴绍山(1992- )，男，在读硕士
1009-6825(2016)15-0062-03
TU473.14
A
