后注浆提高钻孔灌注桩单桩承载力分析

第２７卷第４期　２０１０年ｌ２月　河北工程大学学报（自　然科学版）　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｈｅｂｅｉ　Ｕｔｉｆｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｅｄｉｔｉｏｎ）　Ｖｏ１．２７　Ｎｏ．４　Ｄｅｃ．２０ｌＯ　文章编号：１６７３—９４６９（２０１０）０４—００１８—０５　后注浆提高钻孑Ｌ灌注桩单桩承载力分析　原建博，鹿群，李慧霞　（１．天津城市建设学院，天津３００３８４；２．天津市软土特性与工程环境重点实验室，天津３００３８４）　摘要：钻孔灌注桩存在桩端沉渣和桩侧泥皮，使其承载力不能充分发挥。后注浆技术可以消除　其固有缺陷，可以提高单桩承载力。后注浆对不同持力层的适应性和单桩承载力提高的幅度是　不同的。通过对北京、上海、天津、武汉地区大量已有的后注浆工程实例的承载力提高幅度进行　对比分析，考虑安全储备后，提出了承载力提高的大致范围，为钻孔灌注桩后注浆技术设计和施　工提供了参考依据。　关键词：后注浆；机理；单桩承载力；提高幅度　中图分类号：ＴＵ　４４３　文献标识码：Ａ　Ｓｕｍｍａｒｙ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ　ｒａｎｇｅ　ｏｆ　ｂｅａｒｉｎｇ　ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｓｉｎｇｌｅ　ｂｏｒｅｄ　ｐｉｌｅ　ａｆｔｅｒ　ｇｒｏｕｔｉｎｇ　ＹＵＡＮ　Ｊｉａｎ。ｂｏ，ＬＵ　Ｑｕｎ，ＬＩ　Ｈｕｉ—ｘｉａ　（１．Ｔｉａｎｊｉｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｕｒｂａｎ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，Ｔｉａｎｊｉｎ　３００３８４，Ｃｈｉｎａ；２．Ｔｉｎｊａｉｎ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｓｏｔｆ　Ｓｏｉｌ　Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｉｔｃｓ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，Ｔｉａｎｊｉｎ　３００３８４，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｒｅ　ａｒｅ　ｂｏｔｔｏｍ　ｓｅｄｉｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｓｌｕｒｒｙ　ｓｋｉｎ　ａｔ　ｐｉｌｅ　ｓｉｄｅ　ｉｎ　ｂｏｒｅｄ　ｐｉｌｅｓ，ＳＯ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｂｅａｒｉｎｇ　ｃａｐａ—　ｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｐｉｌｅｓ　Ｃａｎ　ｎｏｔ　ｆｕｌｌｙ　ｄｅｖｅｌｏｐ．Ｐｏｓｔ—ｇｒｏｕｔｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｃａｎ　ｅｌｉｍｉｎａｔｅ　ｔｈｅ　ａｂｏｖｅ　ｉｎｈｅｒｅｎｔ　ｄｅｆｅｃｔ　ａｎｄ　ｅｎｈａｎｃｅ　ｔｈｅ　ｂｅ　ｎｇ　ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ．Ｔｈｅ　ａｄａｐｔｂｉａｌｉｙｔ　ｏｆ　ｐｏｓｔ—ｇｒｏｕｔｉｎｇ　ａｎｄ　ｈｅ　ｉｔｎｃｒｅａｓｉｎｇ　ｒｎｇｅ　ｏｆ　ａｈｅ　ｂｅａｒｔｉｎｇ　ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ　ａｒｅ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｉｎ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｂｅａｔｉｎｇ　ｓｔｒａｔａ．Ｔｈｅ　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ　ｒａｎｇｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｂｅａｒｉｎｇ　ｃａｐａｂｉｌｉｙ　ｉｔｓ　ｓｕｍ—　ｍａｒｉｚｅｄ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｎｕｍｅｒｏｕｓ　ｅｘａｍｐｌｅｓ　ｏｆ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｐｒｏｊｅｃｔｓ　ｉｎ　Ｂｅｉｊｉｎｇ，Ｓｈａｎｇｈａｉ，Ｔｉｎｊａｉｎ　ａｎｄ　Ｗｕｈａｎ．Ａｆｔｅｒ　ｃｏｍｐａｒｉｎｇ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｚｉｎｇ　ｔｈｅｓｅ　ｄａｔａ　ａｎｄ　ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｓａｆｅ　ｒｅｓｅｒｖｅ，ｔｈｅ　ｇｅｎｅｒａｌ　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ　ｒａｎｇｅ　ｏｆ　ｈｅ　ｂｅ　ｎｇ　ｃａｐａｔｂｉｌｉｙ　ｔｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｐｕｔ　ｆｏｒｗａｒｄ　ｉｎ　ｈｅｔ　ａｂｏｖｅ　ｆｏｕｒ　ｅｇｉｒｏｎｓ．Ｔｈｅ　ａｄｖｉｓｅｄ　ｇｅｎｅｒａｌ　ｉｎｃｒｅａｓ—　ｉｎｇ　ｒａｎｇｅ　ｃａｎ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｔｏ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔ　ｂｏｒｅｄ　ｐｉｌｅ　ａｆｔｅｒ　ｇｒｏｕｔｉｎｇ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｐｏｓｔ——ｇｒｏｕｔｉｎｇ；ｍｅｃｈａｎｉｓｍ；ｂｅａｔｉｎｇ　ｃａｐａｂｉｌｉｙ　ｏｆ　ｓｉｔｎｇｌｅ　ｐｉｌｅ；ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ　ｒａｎｇｅ　钻孔灌注桩的承载力来自于桩侧摩阻力和桩端　阻力，桩侧泥皮和桩端沉渣，使其承载力不能得到充　１后注浆的机理　在钻孔灌注桩的桩身混凝土达到一定强度　分发挥。国内外许多相关学者对这个问题进行了深　人研究，常采取对钻孔灌注桩桩端和桩侧进行压力注　浆，即后注浆技术，达到了提高桩的承载力并减少桩　基沉降的目的。在参考相关文献的基础上，结合北　京、上海、天津、武汉地区大量已有的后注浆工程实　后，通过预埋的注浆管，高压作用下将以水泥为主　剂的浆液注入到桩端、桩侧一定范围的土层中去。　注人浆液通过渗透、填充、置换、劈裂、压密及固　结，或多种形式的综合作用，固化了桩端沉渣和桩　侧泥皮，改善了桩端、桩侧一定范围土体的物理力　学性质，使桩端阻力和桩侧阻力都有不同程度的　提高，并且可以起到减少桩基沉降的作用。　例，分析这四个地区及两类土质的持力层后注浆提高　单桩承载力的幅度后，得出了后注浆提高承载力的大　致范围，并分析了两类土质的持力层后注浆承载力提　高幅度不同的原因。　收稿日期：２０１０—０９—１０　作者简介：原建博（１９８４一），男，河北邢台人，硕士研究生，从　岩土工程研究。　第４期　原建博等：后注浆提高钻孔灌注桩单桩承载力分析　１９　分析。　２工程实例分析　从表１可以看出北京地区地质条件比较好，　地下２０ｍ以下主要是卵石和圆砾层为主，适宜采　２．１工程实例　用后注浆提到承载力，采用桩端注浆单桩可以提　高４４％以上，有的还可达到１００％以上，若采用桩　以北京、天津、上海和武汉地区工程为例进行　端和桩侧注浆可以提高单桩承载力７７％以上。　表１北京地区工程实例　Ｔａｂ．１　Ｔｈｅ　ｅｏｎｓｔｒｕｏｔｉｏｎｐｒｏｊｅｃｔｓｉｎＶ，ｅｉｊｉｎｇ　天津港南　１　０００　４９　粉土、　粉土、粉质粘土、　桩端　１０　５００　１３　５０ｏ　２８．６％　疆某工程　粉砂　粉土及粉砂　桩端、桩侧　１Ｏ　５００　ｌ７　０ｏＯ　６１．９％　天津保税区　６００　４６　粉细砂　淤泥、粘土、　桩端　４　８０ｏ　６　７０ｏ　３９．６％　国贸大厦　８０ｏ　５６　粉细砂　粉砂　桩端　８　０（）ｏ　１０　００Ｏ　２５％　天津远洋海河　００　４４　粉砂　粉　质　桩端　６　６００　８　８０ｏ　３３．３％　广场住宅　８天津国际　８０ｏ　３８．４　粉质　桩端　１３　５００　１７　５００约３０％　海运大厦　粘土　天津华信　粉质　大厦　８００　５Ｏ　粘土　粉质粘土　桩端　１０　０００　１２　５００　２５％　天津鸿吉　８０ｏ　５６　粘性土、　商厦　粉砂　粘性土、粉砂　桩端　１０　０００　１４　０００　４０％　塘沽天远　８０ｏ　５０　海河花园　粉砂　淤泥粉质粘土、粉　质粘土、粉砂　桩端　７　２００　９　５００　３２％　天津长迅　８００　４２　大楼　粉砂　粘性土　桩端　９　６００　１２　２００　２７％　天津海　航大厦　８５０　６２　粉质粘土　粘性土、粉砂　桩端　１３　７５０　１７　５００　２７％　天津海河　大桥　１　５０ｏ　４　粉细砂、粘土　桩端　２３％　河北工程大学学报（自然科学版）　２０１０年　表３上海地区工程实例　Ｔａｂ．３　Ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｐｒｏｊｅｃｔｓ　ｉｎ　Ｓｈａｎｇｈａｉ　４　４　武汉柴林大厦　武汉国际　会展中心　８００　４４．２　砾砂层　卵石层　卵石层　卵石层　桩端４　７００　６　６００　４０．４％　３Ｏ％～　＿●——　粉土、粉　细砂　８０ｏ　３３～４２　桩端　５０％　武汉金宫大厦　武汉瑞通广场武汉轨道交　通线某工程　武汉汉正街１（）００　５６．３　粘土、粉质　粘土、中砂　粘土、粉土、　粉细砂　桩端、桩侧１４　０００　２４　２７２　７０％　８００　８００　８００　桩端、桩侧　７　２００　１３　０００　８０％　桩端　３Ｏ％～　粉细砂　砾石层　５０％　粉土、　一　粉细砂桩端桩端、侧　５　５００　５　５００　６２％　高层住宅　武汉国　际商城　６００　粉细砂　７８．２％　２Ｏ％　０％　４一粉土、　粘性土　桩端　１　３００　桩端、桩侧　１　３００　桩端、桩侧　２　３００　桩端　６　３００　１００％　１０５％　武汉第一人民　医院门诊楼武汉船舶公司６００　８００　粗砂　卵石层　一　一　８７％　武汉怡景花园８００　卵砾层　桩端　～　一　３０％　第４期　原建博等：后注浆提高钻孔灌注桩单桩承载力分析　２１　表５四个地区后注浆单桩承载力提高范围　Ｔａｂ．５　Ｔｈｅ　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ　ｒ，ｄｌｌｔｇｅ　ｏｆｔｈｅ　ｂｅ啦ｃａｐａｂｍｔｒ　ｏｆ　ｓｉｎｇｅ　ｐｉｌｅ￣ｆｔｅｒ　ｇｒｏｕａｎｇ　从表２可以看出天津地区４０ｍ以下，以粉砂、　要是劈裂注浆作用。而以卵砾石层为代表的粗粒　粉质粘土为主，采用桩端后注浆可以提高单桩承　土进行后注浆时，注入浆液除了对桩端沉渣进行　载力２０％以上，若桩端、桩侧联合注浆可以提高单　填充加固外，其浆液渗入率高，浆液通过渗透、挤　桩承载力６０％以上。　密、填充及固结作用，将桩端土和桩端一起形成带　从表３可以看出上海地区４０ｍ以下也是以粉　扩大头的整体，相当于增加了桩端进人持力层的　砂、粉细砂为主，桩端后注浆可以提高单桩承载力　深度和桩端受力面积，从而大幅度提高桩端阻力。　１８％以上，情况好的话达到７０％左右也是可能的，　从两者桩侧的渗入率角度考虑也是一样的，粗粒　若采用桩端、桩侧联合注浆可以提高单桩承载力　土与细粒土相比，粗粒土渗入率高，侧摩阻力提高　４ｏ％以上，提高１５０％左右也是可能的。　幅度大，从而单桩提高幅度大于细粒土。（２）从注　从表４可以看出武汉地区１０　３０ｍ以粉细砂　浆后两者形成的结石体角度考虑，粗粒土形成的　层为主，情况类似于天津和上海的土质，桩端注浆　结石体强度高于细粒土形成的结石体，结石体强　可以提高单桩承载力２０％～５０％，若桩端、桩侧联　度越高越有利于桩基承受荷载，粗粒土提高幅度　合注浆可以提高到４ｏ％以上。３０ｍ以下为卵石、　大于细粒土。　砾石为主，为最适宜的桩端持力层，并有很好的可　注性，仅桩端注浆可以提高单桩承载力３０％～　３结论　８０％，若桩端、桩侧联合注浆可以提高单桩承载力　７０％以上，提高幅度高于３０ｍ以上的土质。　１）桩端、桩侧后注浆技术可以消除桩侧泥皮　分析已有数据，并考虑安全储备，提出了４个　和桩端沉渣，改善桩基质量并减少沉降。　地区仅桩端注浆和桩端、桩侧联合注浆单桩承载　２）不同地区、不同土层后注浆提高单桩承载　力提高范围。　力的幅度是不同的。卵砾石层与粉砂层相比，后　注浆后单桩承载力提高幅度大。　２．２对比分析　两类桩端持力层的对比：北京和武汉这类一　参考文献：　般以卵砾石层为桩端持力层的地区，仅桩端后注　［１］张忠苗．桩基工程［Ｍ］．北京：中国建筑工业出版社，　浆能提高单桩承载力３０％～７０％，桩端、桩侧联合　２００７．　注浆提高单桩承载力６０％～１００％。　［２］顾建平，王志勇．上海中心大厦项目主楼桩基的选型　天津和上海这种一般以粉砂、粉细砂为桩端　与评估［Ｊ］．建筑施工，２００９，３１（７）：５３０—５３２．　持力层的地区，仅桩端注浆提高单桩承载力１５％　［３］张忠苗．灌注桩后注浆技术及工程应用［Ｍ］．北京：中　国建筑工业出版社，２００９．　～４０％，若联合注浆提高约为６０％或更高。　［４］李久林，杨俊锋，杨庆德，等．国家体育场（鸟巢）工程　承载力提高幅度不同的原因：卵砾石层和粉　施工新技术综述［Ｊ］．建筑技术，２００８，３９（８）：５６４—　土、粉细砂层相比，后注浆单桩承载力提高幅度较　５７５．　大的原因有：（１）从岩土介质可注性角度讲，在粉细　［５］中国建筑科学研究院．灌注桩后注浆（ＰＰＧ）工法（ＹＪＧＦ　砂为代表的细粒土中进行后注浆时，压人浆液主　０４—９８）［Ｊ］．施工技术，２００１，３０（１）：４６—４７．　要是对桩端沉渣进行填充加固，浆液渗入率低，主　［６］吴春秋，肖大平，吴俊．灌注桩后压浆技术的工程实　河北工程大学学报（自然科学版）　２０１０经　践及理论研究［Ｊ］．武汉大学学报（工学版），２００８，４１　（７）：ｌ１７—１２２．　［７］刘梅，余渊，张武．ＣＣＴＶ主楼桩基后压浆施工［Ｊ］．　施工技术，２００６，３５（７）：４．　［８］朱炳寅，陈富生．水下钻孔灌注桩桩底压浆的工程实　践及分析［Ｊ］．建筑结构，１９９８（３）：２９—３２．　［９］刘金砺，祝经成．泥浆护壁灌注桩后注浆技术及其应　用［Ｊ］．建筑科学，１９９６（２）：１３—１８．　［１０］杨红民，吕海林，蔡军，等．从天津港某工程静载试桩　结果浅析后压浆的处理效果［Ｊ］．中国港湾建设，　２００８（３）：ｌ８—２０．　［１１］李飞，祝经成．泥浆护壁钻孔灌注桩后压浆技术在　软土地区的应用［Ｊ］．建筑科学，２０００，１６（１）：４４—　４５．　［１２］施颖，姚君．天津塘沽海河大桥主塔墩桩基方案选　型研究［Ｊ］．公路交通科技（应用技术版），２００９（１）：　１１２—１１５．　［１３］何宗义，汪潜平．钻孔灌注桩桩端后压浆在上海裕景　（上接第８页）　２）地连墙厚度取０．８ｍ，内支撑刚度取１．１４Ｋ，　将第２、３道钢支撑的预加轴力调整为ｌ　３００ｋＮ、　１　０００ｋＮ，能够使地连墙的侧向变形控制在３０ｍｍ　以内，保证了基坑工程和周围环境的安全。　３）地连墙的侧移值和基坑周围沉降基本都在　３０ｍｍ左右，与有限元分析结果吻合较好，表明本　基坑支护方案合理可行。　参考文献：　［１］陈忠汉，程丽萍．深基坑工程［Ｍ］．北京：机械工业出　版社，１９９９．　［２］熊智彪，陈振幅，段仲沅．建筑基坑支护［Ｍ］．北京：　中国建筑工业出版社，２００６．　［３］唐孟雄，陈如桂，陈伟．深基坑工程变形控制［Ｍ］．　北京：中国建筑工业出版社，２００６．　［４］白永学．支护结构与土体共同作用的深基坑二维有限　元分析［Ｊ］．岩土工程，２００６，２６（５）：７５—８０．　［５］陆新征，宋二祥，吉林，等．某特深基坑考虑支护结　构与土体共同作用的三维有限元分析［Ｊ］．岩土工程　明珠广场的应用［Ｊ］．探矿工程，２００ｒ７（１）：３６—３８．　［１４３朱庆涛，王俊佚，李广，等．灌注桩后注浆技术在超高　层建筑桩基工程中的应用［Ｊ］．建筑施工，２００６，２８　（２）：９７—９９．　［１５］唐坚．软土地基钻孔灌注桩桩端后注浆试验成果分　析［Ｊ］．中国市政工程，２ＯＬＯ（３）：８１—８３．　［１６］黄蔚．桩端后注浆技术在软土地基泥浆护壁钻孔灌　注桩施工中的应用实践［Ｊ］．建筑施工，２００８，３０（３）：　６５９—６６１．　［１７］罗银禄．钻孔灌注桩后压浆技术在上海软土地基中　的应用［Ｊ］．建筑结构，２００５，３５（２）：４５—４７．　［１８］陈飞．钻孔灌注桩后压浆技术的研究和应用［Ｄ］．上　海：同济大学，２ｏ０７．　［１９］龚维明，戴国亮，张浩文．桩端后压浆技术在特大桥　梁桩基中的试验与研究［Ｊ］．东南大学学报（自然科　学版），２００７，３７（６）：１０６６—１０７０．　（责任编辑刘存英）　学报，２００３，２５（４）：４８８—４９１．　［６］吴晓娜．深基坑支护结构的三维空间变形有限元分析　［Ｊ］．路基工程，２００８（５）：６１—６３．　［７］杨宝珠，仲晓梅．基于ＦＬＡＣ一３Ｄ的深基坑开挖过程　数值分析［Ｊ］．河北工程大学学报（自然科学版），　２００８，２５（３）：１５～１８．　［８］马露，李琰庆，蔡怀恩．ＦＬＡＣ．３Ｄ在深基坑支护优化　设计中的应用［Ｊ］．河北工程大学学报（自然科学版），　２００７，２４（４）：３５—３８．　［９］安景波，赵思远，邓志辉．长抗拔灌注桩优化设计方法　［Ｊ］．黑龙江科技学院学报，２００９，１９（４）：２９５—２９７．　［１Ｏ］刘健航，　侯学渊．基坑工程手册［Ｍ］．北京：中国建筑　工业出版社，１９９７．　［１１］温发明，黄新贤，张凯健．采动区ＣＦＧ桩复合地基计　算方法［Ｊ］．黑龙江科技学院学报，２０１０，２０（１）：４０—　４３．　［１２］王桂平，刘国彬．考虑时空效应的软土深基坑变形有　限元分析［Ｊ］．土木工程学报，２００９，４２（４）：１１４—　１１８．　（责任编辑马立）