大直径长钻孔灌注桩后注浆前后承载力分析

□文/刘大鹏 刘卫未

传统的钻孔灌注桩工艺受到泥浆质量、工人操作水平、工序衔接的影响，极易造成桩底沉渣的清理不到位，桩孔泥皮厚度不易控制，进而影响单桩的承载力和桩顶位移。后注浆工艺的出现，很好地解决了这一问题，提高了单桩承载力，降低了桩顶位移，完善了钻孔灌注桩施工工艺。

1 工程概况

天津嘉里中心工程地上5层；地下3层，局部4层，地上总高度28 m；酒店裙房地上3层，局部4层；地下3层，局部4层，地上总高度22.65 m。这2栋建筑物的抗压桩均采用有效桩长为35 m的钻孔灌注桩（以下简称“灌注桩”），桩径800mm，混凝土强度等级C40，桩顶标高-13.100 m(大沽标高)，桩底标高-49.100 m（大沽标高）,采用后注浆工艺。为验证后注浆工艺的适用性，进行了 1组 3根（C2TP02#、C2TP03#、C3TP05#）灌注桩在未注浆和注浆后情况下的承载力试验。

2 注浆前后承载力对比

1）单桩竖向极限承载力标准值估算结果为7089kN。

2）注浆前C2TP02#灌注桩的单桩竖向抗压极限承载力≮8 240 kN；C2TP03#桩的单桩竖向抗压极限承载力≮11 330 kN；C3TP05#桩的单桩竖向抗压极限承载力≮10 300 kN；注浆后 C2TP02#、C2TP03#、C3TP05#桩的单桩竖向抗压极限承载力均≮12 360 kN。

3）内力测试结果标明，注浆前 C2TP02#、C2TP03#、C3TP05#桩在最大荷载作用下，灌注桩设计桩顶标高处（大沽标高-13.1 m）的轴力分别为5816、9232、8002 kN；注浆后 C2TP02#、C2TP03#、C3TP05#桩在最大荷载作用下，灌注桩设计桩顶标高处（大沽标高-13.1 m）的轴力分别为10 323、10 270、10 454 kN。注浆前后试桩桩顶沉降量对比见表1，注浆前后试桩Q-s曲线见图1-图3。

表1 注浆前后试桩桩顶沉降量对比

图1 注浆前后C2TP02#桩静载试验Q-s曲线

图2 注浆前后C2TP03#桩静载试验Q-s曲线

图3 注浆前后C2TP05#桩静载试验Q-s曲线

4）注浆前后单桩承载力及桩顶位移分析。注浆前的试验结果较理论计算稍高，但承载力不稳定；注浆后单桩极限承载力提高，注浆后的Q-s曲线没有明显拐点，虽然只加载至12 360 kN，但仍有继续加载的余地。

注浆前3根试桩的极限承载力≮8 240 kN，注浆后的3根试桩极限承载力≮12 360 kN，注浆后单桩极限承载力提高了25%～30%左右。

3根试桩注浆后的Q-s曲线较为平稳，可见后注浆技术弥补了桩基施工过程中的质量波动，使桩基承载力更为均匀分布。注浆后桩顶位移均有所减少并且随荷载的增大，减小趋势越为明显。

5）注浆前后单桩轴力及侧阻力分析试验中取得的桩身轴力分布图、桩最大侧阻力-深度关系曲线见图4-图 9。

由图4、图7和图8可知，桩身传递的轴力有减小趋势。同时桩最大侧阻力－深度关系曲线也显示注浆后桩身的侧阻力，较注浆前增大。说明桩端注浆使得桩与周边土体之间的摩擦力增大。后续土方工程开挖后显示，部分工程桩桩身包裹了一层水泥硬壳，说明桩端注浆过程中，水泥浆上涌。JGJ 94—2008《建筑桩基技术规范》中5.3.10条也提到单一桩端后注浆时，竖向增强段为桩端以上12 m。说明，后注浆对桩侧的加固作用是较为明显的。

图9 注浆前后C3TP05#桩桩最大侧阻力-深度关系曲线

3 结语

试验结果表明，注浆后灌注桩的承载力明显提高且各桩的承载力较为均匀稳定。桩顶位移降低较为明显，竖向刚度提高。后注浆对桩底沉渣和桩孔泥皮均有较好的加固作用。采用后注浆工艺使工程桩质量更为均匀稳定，完善了钻孔灌注桩施工工艺。