后壓漿技術在西安砂土中的應用

1、后壓漿技術在西安砂土中的應用 孫虎平 余風翔 （西安市政設計研究院有限公司，陜西西安 ；中鐵第一勘察設計院集團公司）【摘要】樁端后壓漿技術是對傳統(tǒng)樁基技術的發(fā)展，具有較大實用性、經(jīng)濟型，結合西安市東風路灞河橋的工程實例，系統(tǒng)探討了樁端后壓漿技術的形成機理、技術優(yōu)勢及經(jīng)濟效益，并給出了完整的計算方法，具有一定的實用性，可供設計人員設計中參考。關鍵詞：樁 后壓漿 承載力 砂土 0 前言樁基礎是我國高層建筑、公路、城市橋梁工程等采用最多的基礎形式之一，其中很大一部分采用鉆孔灌注樁。目前在鉆孔施工技術、樁徑和樁長等方面均取得很大發(fā)展，如橋梁工程中最大樁長已達125m，樁徑3.0m，單樁承載力高達120

2、00t。但由于受施工工藝影響，鉆孔灌注樁還存在一些影響樁基承載力的因素。（1）在成孔過程中，采用泥漿護壁形成泥皮，降低了樁側摩阻力。摩阻力降低的程度與泥皮的質量、厚度等有關，泥皮質量越好，厚度越大，摩阻力越低。（2）成孔后，孔周邊形成了較大的自由面，改變了地層的初始應力狀態(tài)，孔周土體向孔中心產(chǎn)生不同程度的位移，導致孔周一點范圍內原有土體的密實度降低，從而使樁土間側摩阻力降低。（3）施工過程中，由于使用泥漿作為沖洗介質，無論采取何種清孔工藝，很難將孔內沉渣全部帶出至地表。特別是當孔內泥漿比重、粘度較大，清孔不徹底時，沉渣往往較厚。故孔底沉渣的存在是影響鉆孔灌注樁承載力的重要因素之一。（4）孔壁受

3、水浸泡，使樁周土的抗剪強度降低及樁身混凝土收縮等均會導致樁側摩阻力的降低。經(jīng)理論研究及實驗證實，采用樁端壓漿工藝可有效的消除上述不利因素的影響并達到提高鉆孔灌注樁承載力的目的。具有重要的工程使用價值。1 鉆孔灌注樁后壓漿技術鉆孔灌注樁后壓漿技術是成樁時在樁體內某一位置預置壓漿管路，待樁身達到一定強度后，通過壓漿管路，利用高壓壓漿泵壓注以水泥為主劑的漿液到樁周（包括樁底）的土體中，以達到對樁端沉渣、樁側泥皮及樁周土體起到滲透、填充、置換、劈裂、壓密及固結等作用。其目的是通過改變土體的物理力學性能及樁土間邊界條件，以達到提高樁的承載力，減少沉降量。1.1 漿液擴散機理漿液擴散機理隨土層類別、性質、

4、上覆壓力、邊界條件等而變化，可分為充填注漿、滲透注漿、劈裂注漿、擠密注漿四種情況。在實際壓漿過程中，并不是某一種漿液擴散形式單獨作用，而是以一種或二種擴散形式為主，其它形式為輔，同時作用。充填注漿：多用于土層內大孔隙、大空間的注漿，如卵石層、碎石層、砂礫層中注漿，漿液固結形態(tài)與土層內的原有空洞相同。滲透注漿：漿液在壓力作用下，克服漿液流動的各種阻力，滲入土的孔隙和巖土裂隙中，將孔隙中的自由水和氣體排擠出去，漿液凝固后把土顆粒粘接在一起，形成水泥土結石體，使土層的抗壓強度和變形模量得以提高。劈裂注漿：在壓力作用下，漿液克服地層的初始應力和抗拉強度，引起土體結構的分塊（片）破壞，使其沿垂直于較小主

5、應力的平面上發(fā)生劈裂，形成新的裂隙，漿液進入到裂隙中，形成縱橫交叉的脈狀網(wǎng)絡，這一過程壓密了分塊（片）土體，提高了土抗力。擠密注漿：用一定的壓力壓入粘稠的漿液，取代并擠密注漿點土體，在注漿管端部附近形成“漿泡”。當漿泡的直徑較小時，灌漿壓力基本上沿鉆孔的徑向擴展。隨著漿泡尺寸的逐漸增大，便產(chǎn)生較大的上抬力而使地層抬動。常用于中砂地基，粘土地基中若有適宜的排水條件也可采用。1.2 影響樁端后壓漿承載力的因素影響樁端后壓漿承載力的因素大體可分為兩方面：一是漿液的種類。涉及滲透性、固結性、耐久性、有效顆粒物等；二是后壓漿施工因素。包括壓漿裝置的形式，壓漿路徑的暢通，壓漿量，壓漿壓力等。1）樁端土層的

6、性質一般來說，在其他條件相同的情況下，樁端為卵礫石、砂礫石、砂等粗粒土時因其滲透性較好且自身強度大而比樁端為粉細砂等細粒土時的承載力提高的幅度大。在粗粒土（孔隙率較大的卵礫石、中粗砂等）中壓漿時，漿液滲入率高 ，通過滲透、部分擠密、填充及固結作用，大幅度提高持力層受荷面積及持力層的強度和變形模量。在細粒土 (粘性土、粉土、粉細砂等 )中壓漿時 ，漿液滲入率低 ，實現(xiàn)劈裂壓漿，土體被網(wǎng)狀結石分割加筋成復合土體，它能有效地傳遞和分擔荷載，極限承載力增幅通常在 14% 88%的范圍內 ，個別樁的增幅可達 106 % 138%，其增幅較在粗粒土中壓漿時小。2）壓漿量（水泥量）：在土層性質、樁端壓力注漿

7、裝置形式、樁體尺寸、壓漿工藝及壓漿壓力等條件相同的前提下 ,對于樁端壓漿而言 ,壓漿量多者承載力增幅一般也大。3）壓漿壓力：壓漿壓力影響注漿范圍，一般情況下，土體被加固的范圍越大，土體承載力增幅也越大。4）漿液種類:：漿液壓漿工藝的基本要求是漿液必須滲入土體的孔隙，即漿材顆粒尺寸應遠小于孔隙尺寸。另膠料的耐久性、強度等也直接影響著注漿加固的效果。普通水泥最大顆粒尺寸約在60100(0.060.10)之間 ,其漿液難于進入滲透系數(shù)k0.8m且樁長40m的大直徑鉆孔灌注樁，因此對目前橋梁設計采用的直徑較大且長度較長的樁來說，計算結果更接近于實際。本文改進的公式考慮了壓漿量在樁基承載力中發(fā)揮的作用。

8、 對于土層的歸類，以偏于安全的準則進行歸類，如將“粗砂和礫砂夾層”均歸為“粗砂”類。 對樁端后壓漿而言，在計算承載力時，對樁側僅考慮4.012.0m的影響范圍。而在統(tǒng)計時，對于部分返漿效果比較好的，也作了統(tǒng)計，與理論有所偏差，但可以作為安全儲備來考慮； 壓漿量對承載力的影響本公式是通過g來體現(xiàn)的，當壓漿量超過合理壓漿量時，取g1，保守認為超過合理壓漿量的部分對承載力沒有貢獻，而實際上壓漿效果會隨著注漿量的增大而效果會逐漸增加，只是增加的幅度會減小。所以這和實際情況不相符合。但可以以此提高安全系數(shù)。4 結論1）根據(jù)壓漿后樁的試驗數(shù)據(jù)，驗證了后壓漿工藝在樁端持力層為砂土層時的壓漿效果，取得了一定的成果。2）通過總結國內外樁端后壓漿合理壓漿量和承載力計算公式，結合本橋的試驗成果，改進提出了樁基承載力計算公式。3）通過對東風路灞河橋試樁的工程實踐分析，證實了后壓漿工藝能提高30以上的樁基承載力，且具有很好的經(jīng)濟性。參考文獻1 黃生根,曹輝.超長鉆孔灌注樁應用后壓漿技術地效果分析J.建筑技術1999,30(3),178,1812 沈保漢. 后壓壓漿技術（1）J. 工業(yè)建筑. 2001,31(5):6466 ,92 3 傅旭東,于志強,趙善鏡. 鉆孔樁樁底、樁側后壓力灌漿試驗J. 工業(yè)建筑,2000, 30 (4): 45494 李樹榮,王樹中. 鉆孔灌注樁后壓漿提高承載力的機理及計算J.