反插法对混凝土灌注桩的承载力增强效果★

张忠锋 朱德滨

(西南林业大学土木工程学院，云南昆明 650224)

0 引言

随着国民经济的高速发展，不仅需要选择在地基条件良好的场地从事建设，而且有时也不得不在地质条件不良的地基上进行修建。另外，科学技术的日新月异也使结构物的荷载日益增大，桩基础在高层建筑结构上的应用越来越多，提高桩基承载力是一件势在必行的事情。昆明滇池周边所处的地区为河湖相沉积层，地下水位较高，桩基础在这一地区应用很广。长螺旋混凝土灌注桩的应用也得到了广泛的好评，本文通过利用反插法扩大桩端部的面积，得出可以提高长螺旋混凝土灌注桩的极限承载力这一结论。

1 工程概况

本文涉及的项目位于昆明市主城区东南部，项目主要功能拟开发成住宅为主的商住楼。建筑规划用地87 892.05 m2，总建筑面积295 220.353 m2，地下2层，地上为31层部分框支剪力墙结构，建筑安全等级二级，结构设计合理使用年限50年，建筑抗震设防类别为丙类，抗震设防基本烈度为8度，基本地震加速度值为0.2g，设计地震分组为三组，建筑场地类别为三类，地基基础设计等级为甲级。

1.1 地形与地层结构

本项目在二环东路上，场地西侧与二环东路之间有清水河穿过。场地四周城市道路交叉贯通，交通条件极为便利。

拟建场地原始地貌属环滇池高原湖积盆地，场地位于古滇池盆地东侧边缘地段。勘测时大部分地段已形成约4.5 m～5.8 m不等深度的深坑，勘察时大部分钻孔在深坑底部进行施工，深坑表面分布有0.2 m～0.4 m淤泥质土并生长有水生植物。经钻探揭露证实，构成场地内的地层主要为第四系人工堆积层人工填土层，冲、洪积粘土层，冲、湖积粘土，粉土夹沙土及圆砾层。

1.2 水文地质条件

勘察期间，时值雨季，各钻孔均观测到了地下水，其地下埋深为地表以下1.00 m ～2.50 m，标高介于1 887.94 m ～1 891.11 m。地下水属第四系土层中的孔隙水潜水类型。孔隙水主要赋存于圆砾及粉土层中，地下水主要靠大气降雨及地表水入渗补给，以径流方式排泄于滇池。

2 施工工艺及施工注意事项

本项目采用桩基础，长螺旋混凝土灌注桩，施工工艺流程如下:施工前准备→施工定位放线→桩基就位→调平找正→钻孔，成孔→灌混凝土→放钢筋笼→封孔→移至下一桩位施工→桩体质量检测等［1］。

2.1 施工准备

施工前土方开挖至标高，平整场地，保证主道路畅通。

为了保证场地排水畅通，平整后的场地呈双向横坡，横坡度为3%，场地周边设排水沟。

2.2 长螺旋灌注桩施工

2.2.1 设计参数

长螺旋灌注桩设计时采用抗压桩，抗压桩成桩直径400 mm，有效桩长30 m。抗压桩单桩竖向抗压极限承载力不小于3 200 kN。

2.2.2 长螺旋灌注桩的技术参数

1)配筋率:当桩身直径为300 mm～2 000 mm时，正截面配筋率可取0.65%～0.2%(小直径桩取高值)。对于荷载特别大的桩，抗压桩应依据计算确定配筋率，并不应小于0.65%。

2)配筋长度:摩擦型灌注桩配筋长度不应小于2/3桩长。对于受地震作用的桩，桩身配筋长度应穿过可液化土层和软弱土层，进入稳定土层的深度不应小于规范。

3)对于受水平荷载的桩，主筋不应小于8φ12;对于抗压桩，主筋不应少于6根且直径不得小于12 mm;纵向主筋应沿桩身周边均匀布置，其间距不应少于60 mm。

4)箍筋应采用螺旋式，直径不应小于6 mm，间距宜为200 mm～300 mm。

5)桩身混凝土强度等级不得小于C25，保护层厚度不应小于35 mm。

6)施工参数:钻进速度和提升速度依施工要求，导管要快插慢拔［2，4］。

2.2.3 施工注意事项

1)施工前对不同直径的桩长分别进行试桩，每栋房子抗压桩不少于2根，5栋房子，暂定为10根抗压桩。为了验证反插法的效果，我们用2栋正常施工，另外3栋采用反插法施工，反插法施工时当钻杆提起1.5 m后反插到底重新提起钻杆同时要灌入混凝土。在施工过程中要注意灌入混凝土的速度，提钻杆速度，拔导管的速度等，选择合理的技术措施。

2)施工顺序依据现场的情况而定。

3)根据地质勘查报告，地层主要由粉土层、粘性土组成，该地层遇水会出现缩径现象，因此，在施工中要保证成桩的连续性，即钻孔达到设计深度后及时向孔内泵送混凝土。

4)控制好提钻速度，防止断桩，钻杆提升速度略小于输送到桩孔内的混凝土上升速度。

5)桩身混凝土灌注时混凝土要灌注至自然地坪且大于600 mm，以保证成桩后桩头浮浆剔除，使桩身混凝土密实部位深入承台［3］。

2.3 基槽开挖与桩体质量检测

桩顶标高以上的土方应在长螺旋灌注桩施工结束28 d后开挖。为避免开挖过程中损坏桩头，桩顶标高以上10 cm土方应尽量人工开挖。

桩体质量检测在桩施工完成28 d后进行。本工程对成桩养护达到28 d的桩身进行随机检查，主要检测项目包括桩的完整性，单桩竖向静载荷试验。有关的桩径、桩位及桩顶质量等成桩性在施工过程中进行检查。

2.3.1 桩身完整性检验

桩身完整性检验采用低应变法，检测数量不少于总桩数的1%。当Ⅲ，Ⅳ类桩之和大于抽检桩数的20%时，按原检测方法在未检查桩中继续扩大抽检量，并对不合格的桩进行补打。桩身完整性按《建筑基桩检测技术规范》进行检测。

本工程先试桩，依据试桩结果确定工程桩的施工工艺。试桩的成桩都进行检测，共检测10根抗压桩。其中Ⅰ类桩8根，占检测桩的80%;Ⅱ类桩2根，占检测桩的20%。低应变检测结果表明:工程桩的桩身完整性良好，达到了设计要求。

2.3.2 单桩竖向抗压静载荷试验

极限单桩竖向承载力抗压桩为3 200 kN，其试验方法与结果如下:

1)试验加载方式:试验采用分级慢速维持荷载法，即逐级加载，每级荷载达到相对稳定标准后施加下一级荷载。每级加载320 kN，每级荷载施加后按第5 min，15 min，30 min，45 min，60 min测读桩顶沉降量，以后每隔30 min测读一次。在每级荷载作用下，桩的沉降量两次在每小时内小于0.1 mm时，视为稳定，可加下一级荷载。荷载加载图片如图1，图2所示。

图1 堆载

图2 加载压力表

2)终止加载条件:当出现下列情况之一时，即终止加载:当荷载—沉降曲线上有可能判定极限承载力的陡变段，且桩顶总沉降量超过40 mm;最大加载值已达到极限承载力设计值。

3)卸载与卸载沉降观测:每级卸载值为每级加载值的两倍，每级卸载后隔15 min测读一次残余沉降，读两次后，隔30 min再读一次，即可卸下一级荷载。

4)检测结果:试验结果见表1。

表1 荷载与沉降量的关系

为便于分析用图3表示。

图3 荷载与沉降量的关系

从图3可知:

1)桩的沉降量随着加载荷的增大成曲线形状增大，在刚开始荷载加到320 kN的时候沉降量基本为零。

2)对A1，A2，B1，B2曲线在荷载等于3 200 kN时曲线有明显的变化，且在荷载等于3 520 kN时累计沉降量已超过40 mm;而对 C1，C2，D1，D2，E1，E2 曲线在荷载达到3 520 kN 时累计沉降量仍未达到40 mm，但是从图表可以推断，再加一级荷载累计沉降位移要超过40 mm，由于一些技术要求不必要进行下一级荷载的加载。这说明在满足单桩承载力要求的情况下，C，D，E栋的桩要比A，B栋的桩的极限承载力要高。

通过数据分析可以知道大约提高了10%，进而说明了用反插法施工的长螺旋混凝土灌注桩的桩的极限承载力要比正常施工的桩的极限承载力高10%。

3 使用效果分析

该工程基桩部分与2012年7月5号完成5栋房子的工程桩，但在真正的工程桩施工过程中并没有按照反插法施工，以至于在后来的桩基检测中，单桩竖向抗压极限承载力只达到了3 200 kN。

针对上述问题，结合施工过程中的一些工艺要求，得出原因如下:

1)由于工期要求，每栋房子都只有一台桩机在施工，为了加快打桩的速度，桩机在施工时并没有按照规定的反插法施工工艺去施工。

2)在施工过程中，桩机老板为了保证桩机钻头的安全，没有按照反插法施工。原因是反插时钻头已经打开，这样很容易让钻头下钻过程中造成连接处断裂。

4 结语

通过本工程实践，得出反插法对提高长螺旋混凝土灌注桩单桩竖向抗压承载力方面的经验与教训如下:

1)由桩体的检测结果可知:当长螺旋灌注桩按要求施工、养护后，桩的完整性、单桩竖向静载荷试验均能满足设计与使用的要求，但对工期要求紧、工期短的地基处理工程，反插法工艺并不适合。

2)在施工过程中应注意灌入混凝土的速度，提钻杆速度，拔导管的速度等，各个环节都要把好关，防止出现空芯桩、断桩。

［1］刘远材，许纯梅.喷粉桩技术对泥炭土软土地基的处理效果［J］.西南林学院，2006，26(6):89-93.

［2］JGJ 79-2002，建筑地基处理技术规范［S］.

［3］郭继武.建筑地基基础［M］.北京:高等教育出版社，1990.

［4］GBJ 7-89，建筑地基基础设计规范［S］.