桩底压浆技术在洺河渡槽桩基试验与分析

杨镇生

（河北省南水北调工程建设管理局，石家庄 050035）

1 工程概况

洺河渡槽是南水北调中线1期工程总干渠的1座大型河渠交叉建筑物，设计流量230m3/s，加大流量250m3/s。渡槽总长829m，槽身段长640m，共16跨，单跨长40.0m。上部结构为三槽一联带拉杆预应力钢筋混凝土矩形槽结构。共布置17个槽墩，墩身为实体重力墩，由墩帽、墩身、承台组成。承台下设两排灌注桩，桩径1.7m，边墩桩径1.5m，桩长13.5～61.5m，根据基岩承载力变化，桩尖深入弱风化岩层，深3.5～7.0m。15号、16号槽墩采用扩大基础，基础底面坐落于弱风化基岩中，基础长29.5m，宽9.0m，厚2.5m。

洺河渡槽南部1号～5号槽墩下伏基岩以二叠系砂岩为主，部分为泥岩，砂岩、泥岩交错沉积，岩相变化较大。受次级构造和地层条件的影响，部分岩体破碎，强风化底界高程自6.35～51.1m，风化程度差异较大，每个槽墩下伏基岩风化程度的差异也非常明显。6号槽墩地质条件属南部与北部过渡段，下伏基岩以二叠系（P2s）砂岩为主，砂岩、泥岩交错沉积，岩相变化较大，部分岩体比较破碎，风化程度差异较大。北部7号～16号槽墩下伏基岩以二叠系泥岩为主，局部砂岩，弱风化岩芯多呈柱状，较完整坚硬，节理不发育。17号槽墩基岩面起伏及风化程度差异大，风化层界面相差较大。

2 桩底压浆

试验桩压浆管利用预埋的3根DN25无缝钢管，压浆管下部20cm处制作成压浆喷头（俗称花管），用钻头在压浆管上均匀钻出4排（每排4个）压浆孔（间距3cm，直径3mm），用图钉将压浆孔堵严，外面用塑料胶带包裹。在桩中心钻孔（孔径110mm）作为清洗桩底沉淀物通道，压浆泵型号BW160/10，最大压浆压力10MPa，流量44～160L/min。

桩底压浆分3次进行，且依次按总压浆量的40%、40%和20%循环压入，2个压浆管同时压浆，依次循环至压浆结束，水泥浆水灰比0.7；终灌条件采取压浆量与压力双控，以压浆量控制为主，压力控制为辅，当压浆量达到设计压浆量或压浆压力达到控制压力，并持续荷载5min注入率小于1L/min，可停止压浆；压浆量每根桩控制在4.5m3（P.O42.5R水泥）；桩底最大压浆压力5.0MPa，持续压浆压力采用2～3MPa控制。各试桩压浆情况见表1。

表1 各试桩压浆情况

3 试验桩布置及静载试验

洺河渡槽3根试验桩（编号S1、S2和S3）在2号槽墩和3号槽墩之间，沿垂直渡槽轴线方向布置，桩径1.5m，桩长32m，桩身混凝土C25。经超声波检测，S1和S2为I类桩，S3为II类桩（桩身扩径）。为了测试不同土层侧摩阻力和端承力，在土层分界处和桩底分别埋设钢筋计和土压力计。单桩竖向抗压静载试验（简称“静载试验”）采用慢速维持荷载法，反力方式利用压重平台反力装置（堆载），为了测试桩底压浆效果，静载试验按桩底压浆前、后两个阶段进行，由于试桩S3压浆前承载力接近设计要求，故未进行桩底压浆。

静载试验结果见表2、表3。

4 观测仪器分析结果

经过预埋观测仪器原始数据的统计整理、分析和计算，得出各桩、各阶段分层桩基侧摩阻力成果，成果见表4～表6。

表4 S1试桩压浆前、后分层桩基侧摩阻力

表5 S2试桩压浆前、后分层桩基侧摩阻力

表6 S3试桩压浆前、后分层桩基侧摩阻力

5 数据分析

通过表2和表3对比计算，S1试桩压浆后承载力提高不小于1.43倍，S2试桩压浆后承载力提高不小于2.82倍。

由表4～表6可以看出，压浆前卵石层桩周极限侧摩阻力17.57～128.35kPa（均值67.6kPa），风化岩层桩周极限侧摩阻力9.74～113.44kPa（均值53kPa）。压浆后卵石层桩周侧摩阻力16.81～172.69kPa（均值87kPa），均值是压浆前的1.29倍；风化岩层桩周侧摩阻力16.52～209.18kPa（均值101kPa），均值是压浆前的1.91倍。

6 结语

洺河渡槽试验桩试验数据表明，钻孔灌注桩桩底压浆可明显改善桩端持力层和桩周条件，提高端承力和桩侧摩阻力，改善荷载的传递性能，大幅提高单桩承载力，提高单桩极限承载力最大超过2.82倍，卵石层极限侧摩阻力增强1.29倍，风化岩层极限摩阻力增强1.91倍。

［1］湖南省勘测设计院.SG4标洺河渡槽S1、S2、S3试桩单桩竖向抗压静载荷试验成果报告［R］.2012.

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