后注浆技术在素混凝土桩复合地基中应用.pdf

殷鹏程 ： 后注浆技术在 素混凝 土桩 复合地基 中应用 后 注浆技 术在 素混 凝土桩复合地基 中应用 殷朋 g 程 ( 同济大学 土木 工程学院 上海2 0 0 0 9 2 ) 【 摘要】 在调研国内外大量文献的基础上， 结合后注浆技术在工程中的应用， 对该项技术的实际应用价值 进行了探索和研究。实测结果表明后注浆处理后 ， 复合地基承载力得到提高。应用桩端后注浆技术， 不仅能够大 幅提高承载能力， 而且能节省工程造价、 获得良好的经济效益。因此 ， 素混凝土桩后注浆确实是一项技术先进、 经 济合理的施工工艺 ， 值得在工程建设中大量推广应用。 【 关键词】 后注浆技术； 素混凝土桩； 复合地基 【 中图分类号1 T U 4 7 3 1 【 文献标识码 】 B 【 文章编号 】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 1 ) 0 8 0 0 8 7 0 3 T H E A P P L I C AT I oN oF P oS T GRo UT I NG T E C HNI QU E I N CoNCRETE P E CoM PoS I TE FoUNDAT I oN YI N Pe n g c h e n g ( S c h o o l o f C i v i l E n g i n e e ri n g ， T o n g j i U n i v ， S h a n g h a i 2 0 0 0 9 2， C h i n a ) Ab s t r a c t ： B a s e d o n a w i d e r e v i e w 0 f r e l e v a n t r e s e a r c h h o me a n d a b r o a d，t h e p r a c t i c a l me ri t o f t h e po s tg r o u t i n g t e c h no l o g y i s i n v e s t i g a t e d a c c o r d i n g t o t he c a s e h i s t o r y wi t h t he p o s tg r o u t i ng I _ o a d i n g t e s t r e s u l t s i n di c a t e t h a t t h e b e a rin g c a p a c i t y o f the c o mp o s i t e f o un d a t i o n i n c r e a s e s a f t e r g r o ut i n g i n t h e p i l e I t h a s b e e n s h o wn tha t u s i n g t h e t e c h n o l o gy o n t o n l y c a n s i g n i fi c a n t l y i n c r e a s e t h e b e a rin g c a p a c i t y o f t h e pi l e，b u t a l s o c a n a c h i e v e g o o d e c o n o mi c a l b e n e fi t The r e f o r e，the t e c h n o l o gy o f p o s t g r o u t i n g c o n c r e t e pi l e i s r e a l l y a n a d v a n c e d c o n s t r uc t i o n t e c h ni qu e a n d d e s e r v e d t o be wi d e l y us e d i n t h e e ng i ne e r i n g c o ns t ru c t i o n Ke y wo r d s ： p o s t g r o u t i n g t e c h n i q u e ；c o n c r e t e p i l e ；c o mp o s i t e f o u n d a t i o n 注浆技术在土木工程地基加固中已有上百年历 史 ， 是 比较 成熟 、 有效 的一 种工艺 。注 浆最早 开始 于 1 8 0 2年的法国， 其后 ， 注浆技术因其 良好的地基加 固效果， 相继传 人英 国、 埃及等许 多国家 ， 得 到不 断 发展 。 国外采用后压浆技术提高单桩承载力也己有 4 O 多年的历史 。后注浆技术在我国的应用开始于2 0 世纪 8 0年代初期 。截至 目前 ， 国内外工程技术人 员对后压浆技术做了大量的试验研究， 获得许多有实 用价值的研究成果 ， 这些研究成果为后压浆技术在桩 基工程中的应用奠定 了可靠的基础。虽然后注浆技 术在灌注桩桩基工程中已经比较成熟 ， 但在复合地基 中的应用并不多见 。 由于素混凝土复合地基在处理建( 构 ) 筑物时具 有经济、 质量容易保证、 施工速度快等特点而被广泛 应用。因此探讨后注浆技术在素混凝土桩复合地基 中的应用效果具有现实意义。本文依据素混凝土桩 在复合地基中的应用实例， 分析研究后注浆技术对提 高素混凝土桩承载力的改善效果。 1 工程概况 某学校综合楼， 楼高十层 ， 建筑物的基底压力设 计值 为 3 3 0 k P a ， 基础埋 深 2 5 m。 根据野外钻探揭露情况、 结合原位测试与室内土 工试验成 果 ， 沿 现 自上而下 的场地 岩土层分述 如下 ： ( 1 ) 杂填土 ： 浅灰、 灰褐色， 稍湿， 松散 ， 成分较 杂 ， 均匀性很差 ， 以粘性 土 为主 ， 含 中粗砂 、 碎石 、 生活 垃圾等硬杂物3 0 3 5 ， 堆填时间3年左右( 未经专 门压实处理) ， 局部为耕土。 ( 2 ) 粉质粘土 ： 浅黄色 ， 浅灰色 ， 灰白色， 可塑 一 硬塑状 ， 以粘粒、 粉粒为主， 局部含砂量较多， 无摇震 反应 ， 于强度、 韧性中等， 属 中等偏高压缩性土， 力学 强度较低 ， 冲洪积形成。 ( 3 ) 粉砂： 灰黄， 含云母片， 饱和， 密实 ， 主要成 分由长石、 石英、 云母等组成 ， 磨圆度好、 分选性好。 ( 4 ) 粉质粘土： 褐黄色， 硬塑， 含白色高龄土条 带用钙质结 核 ， 无 摇 振反 应 ， 切 面光 滑 ， 干 强 度 高 ， 韧 8 8 低温建筑技术 2 0 1 1 年第8 期( 总第 1 5 8 期) 性高 。 以下土层分别为中砂、 卵石、 全风化花岗岩、 中风 化花岗岩等， 土性均较好。 根据该工程的岩土工程勘察成果， 将本文涉及的 主要工程地质条件概括于表 1 。 表 1 场 地工程地质条件 2 后 注浆方案提 出 原天然地基承载力仅 l O O k P a ， 因此原地基基础设 计方案为钻孑 L 灌注桩， 根据本工程地层组合及类同工 程经验 ， 第 4层及以上土层不宜作为上述拟建建筑物 的桩基持力层。因此按照常规可以选择第 5 层作为桩 基持力层 ， 由于桩长较长， 估算造价约4 0 0万元。 但是由于该市新的规划新增了地铁线路 ， 该场地 下 1 5 m左右埋深为规划地铁隧道， 地铁管理部门要求 地铁隧道顶部 6 m以内严禁施工。为保证安全和节省 造价， 拟采用素混凝土桩复合地基处置方案。以第 3 层细砂作为桩端持力层 ， 桩径4 0 0 m m； 桩长6 O m； 间距 1 3 m， 正方形布 置。 参考规范 计算可知注浆前复合地基承载力特 征值 为 2 8 1 8 k P a 3 3 0 k P a ， 可以满足地基处理的要求。 由图 1 ( b ) 中 B 1B 3三组单桩复合地基载荷试 验曲线可以看出， 桩侧注浆后单桩复合地基载荷试验 达到破坏， 根据载荷试验曲线判定复合地基的极限承 载力为 6 0 0 k P a 。因此判定复合地基承载力 的特征值 约为 3 0 0 k P a 3 3 0 k P a ， 可以满足地基 处理的要求。 3 2 注浆前后承载力比较 由规范经验法计算可知注浆前单桩复合地基承 载力特征值约为 2 8 2 k P a ， 由图 2可知， 与注浆前复合 地基承载力特征值相比， 桩端注浆后提高约 2 4 ， 桩 侧注浆提高约 6 ， 复合注浆提高约 4 0 。后注浆尤 殷鹏程： 后注浆技术在素混凝土桩复合地基中应用 8 9 其是桩端注浆以及复合注浆技术， 可 以在类似工程 中 推广应用 。 山 4 0 0 3 0 0 型2 0 0 0 0 舞 。 未注浆 桩端注浆 桩侧注浆 复合注浆 图2 注浆前后承载力 比较图 3 3 方案确定 综合性价 比， 推荐选用桩端后注浆的注浆工艺， 采用桩长 6 m的桩端后注浆方案后 ， 桩端距离规划地 铁隧道顶部有 6 5 m的安全距离 ， 不仅可 以达到建筑 地基处理的目的， 而且可以较大程度的节省投资。 该工程的实践情况表明 ： 总费用为2 2 0万元 ， 比原 方案节约投资4 5 ， 取得了良好的经济效益。 4影 响后注 浆承载 力的因素 4 1 注浆方式 素混凝土桩后注浆分为桩端注浆、 桩侧注浆及复 合注浆等形式。后注浆单桩极限承载力的增加主要 依赖于桩端阻力和桩侧阻力的增加， 不同的注浆方式 增加桩端阻力和桩侧阻力的能力不同， 因而承载力也 不同。由本文经验可知 ， 复合注浆 的效果好最好 ， 其 次为桩端注浆， 而桩侧注浆效果不是十分明显。 4 2地质条件 根据笔者试验， 相同参数( 如桩长、 桩径等) 的素 混凝土桩在桩端持力层为粘土时， 桩端注浆后复合地 基承载力仅提高 1 2 ， 提高幅度仅为本文工程实例的 一 半。究其原 因， 当桩端持力层 为粘 土等软弱土层 时， 注浆产生劈裂效应 ， 形成网状结石来加 固土体， 这 种形式难 以控制， 强度难 以保证 ； 而当桩端注浆土层 位于砂砾等粗颗粒土层时， 浆液扩散均匀， 形成结构 性强、 强度高的结石体， 并 于桩端联结 ， 产生“ 扩底效 应” ， 从而较大幅度的提高桩基承载力。所 以地层条 件也 是影响后注浆承载力 的主要因素之一 。 4 3 其它 因素 影响后注浆承载力还有许多因素。如注浆量， 大 量实践经验得出在相同的条件下， 注浆量越多， 则形 成的水泥土结石体扩大头也越大， 承载力提高的幅度 也越大， 注浆量与承载力 的成正线性关系； 是有成桩 工艺， 不同成桩工艺形成 的泥皮或沉渣厚度也不同， 进 而会影响承载力 。 5结语 ( 1 ) 采用后注浆的施工技术， 可以提高素混凝 土桩复合地基承载力 ， 该技术可以在类似复合地基处 理中推广应用。 ( 2 ) 对 于以砂层作为桩端持力层 的素混凝 土 桩， 复合地基承载力可得到大幅度提高( 本文工程中 复合注浆工艺下素混凝 土桩复合地基承载力特征值 提高 4 0 ) ， 可以较大幅度的节省投资。 ( 3 ) 注浆工艺中提高承载力效果从高到低依次 为： 复合注浆、 桩端注浆、 桩侧注浆。 ( 4 ) 建议下 阶段结合更多实际工程， 进一步开 展其他因素对素混凝土桩后注浆承载力提高效果的 量化研究 ， 以便大范围推广应用。 参考 文献 1 邝健政， 咎月稳， 等 岩土注浆理论与工程实践 M 北京： 科 学 出版社 ， 2 0 0 1 2 C H O W N J C ， K U E P E R B H T h e u s e o f u p w a r d h y d r a u l i c g r a d i e n t s t o a r r e s t d o w n w a t e r D N A P L m i g r a t io n i n r o c k f r a c t u r e J G r o u n d - Wa t e r ， 1 9 9 7 ， 3 5 ( 4 ) ： 6 8- 7 1 3 宰金眠 复合桩基原理与应用 M 北京 ： 知识产权 出版 社 。 2 0 0 4 4 洪毓康 ， 陈强华 钻孔灌注桩的荷载传递性能 J 岩土工程 学报 ， 1 9 8 5 ， 7( 5 ) ： 2 2 3 5 5 程振 亚 ， 李宝 定 钻 孔灌 注 桩混 凝 土桩 孔底 虚 土 处 理新 方 法一桩端压力注浆法 J 施工技术， 1 9 8 6 ， ( 4 ) ： 4 8 6 D A B R U C E E n h a n c i n g t h e p e rf o r ma n c e o f l a r g e d i a m e t e r p i l e s b y g r o u t i n g J G ro u t i n g E n g i n e e r i n g ， 1 9 8 5 ，( 5 ) ： 9 1 9 7 高文生 后压浆灌注桩单桩模型试验的研究 J 建筑科学， 1 9 9 8 ， 1 4 ( 5 )： 2 3 2 6 8 彭振斌 ， 等注浆工程设计计算与施工 M 武汉： 中国地质 大 学出版社 ， 1 9 9 7 9 何剑 后注浆钻孔灌注桩承载性状试验研究 J 岩土工程 学 报 ， 2 0 0 2 ， 2 4( 6) ： 7 4 37 4 6 1 O 张宏 灌注桩检测与处理 M 北京： 人民交通出版社， 2 0 0 1 1 1 高大钊 ， 赵春风 ， 徐斌 桩基础的设计方法与施工技术 M 北京 ： 机 械工业 出版社 ， 2 0 0 2 1 2 J G J 7 9 2 0 0 2 ， 建筑地基处理技术规范 S 收稿 日期 2 0 1 1一 O 32 9 作者简介 殷鹏程( 1 9 8 1 一) ， 男， 上海人， 工程师， 从事建筑 结构设计工作。