桩端后注浆桩抗压静载试验对比分析

鲍远成 高永良

(浙江嘉兴市叁壹工程检测有限公司，浙江嘉兴 310058)

桩端后注浆是指钻孔灌注桩在成桩后，由预埋的注浆通道用高压注浆泵将一定压力的水泥浆压入桩端土层和桩侧土层，通过浆液对桩端沉渣和桩端持力层及桩周泥皮起到渗透、填充、压密、劈裂、固结等作用来增强桩端土和桩侧土的强度，从而达到提高桩基极限承载力、减少群桩沉降量的一项技术措施。因此，对注浆桩抗压静载试验分析就十分必要［1］。

本文通过对杭州某工程2根注浆桩与2根非注浆桩进行的静载试验，分析了注浆桩与非注浆桩承载力及沉降的不同。试验结果表明，注浆桩单桩承载力比非注浆桩增加至少20%，桩端后注浆对钻孔灌注提高承载力效果显著，根据单桩沉降计算理论分析，桩端后注浆由于显著的提高了桩端土层的弹性模量，因此，对减少灌注桩沉降量将产生显著的效果。

1 工程概况及地质情况

高新产业大楼位于杭州市高新区公建中心地块。本工程主楼26层，裙楼为4层，地下室2层，落地面积为4 355．9m2，建筑面积为93 218．9 m2，框剪结构。基础设计采用钻孔灌注桩，抗压试桩桩径700 mm，1 000 mm，桩长为46 m，桩身采用C35混凝土，持力层为⑥-2层，入持力层深度不小于2．5 m，φ1 000 mm桩实行桩底注浆。设计要求单桩竖向承载力极限值为5 700 kN(桩径700 mm桩底未注浆)、11 200 kN(桩径1 000 mm桩底注浆)。

2 静载试验试桩情况

为了评价其实际承载力，设计要求对本工程做4组抗压静载试验桩，这4根静载试验桩的施工记录见表1。

表1 试桩施工记录简表

本工程4组试桩采用锚桩—反力架装置，并用千斤顶反力加载—百分表测读桩顶沉降的试验方法。加载方法采用千斤顶反力加载，并采用分级及沉降观测，荷载分级为设计预估最大试验荷载的1/8～1/12取值，第一级取其2倍［2］。试验采用慢速维持荷载法，即每级荷载按 1'，5'，15'，30'，45'，60'，90'…各观测一次，直至每小时沉降增量小于0．1 mm为止，同时加下一级荷载。

3 静荷载试验结果及分析

经对高新产业大楼4组试桩按慢速维持荷载法的抗压静载试验，得到了荷载与沉降Q—S曲线，如图1～图4所示。

图1 桩底注浆S1号试桩Q—S曲线

图2 桩底注浆S4号试桩Q—S曲线

图3 未注浆S5号试桩Q—S曲线

图4 未注浆S3号试桩Q—S曲线

从图中数据可看出:

1)桩底注浆S1号试桩(桩径1 000 mm，桩长46．5 m):按规定荷载级别加载到第一级荷载2 240 kN时，桩顶累计沉降量为2．22 mm，桩端累计沉降为0;加到第五级荷载6 720 kN时，桩顶累计沉降量为9．41 mm，桩端累计沉降为0．87 mm;继续加载到第九级荷载11 200 kN时，桩顶累计沉降量为24．89 mm，桩端累计沉降为12．32 mm，此时锚桩最大上拔量为6．91 mm。卸载后测得桩顶回弹量为7．36 mm，桩顶残余沉降量为17．53 mm，桩端回弹量为4．29 mm，桩端残余沉降量为8．03 mm。

2)桩底注浆 S4号试桩(桩径1 000 mm桩底注浆，桩长46．8 m):按规定荷载级别加载到第一级荷载2 240 kN时，桩顶累计沉降量为2．04 mm，桩端累计沉降为0;加到第五级荷载6 720 kN时，桩顶累计沉降量为9．80 mm，桩端累计沉降为1．01 mm;继续加载到第十级荷载11 176 kN时，桩顶累计沉降量为31．38 mm，桩端累计沉降为15．78 mm，此时锚桩最大上拔量为9．64 mm。卸载后测得桩顶回弹量为9．72 mm，桩顶残余沉降量为21．66 mm，桩端回弹量为6．49 mm，桩端残余沉降量为9．29 mm。

3)未注浆 S5号试桩(桩径700 mm桩底未注浆，桩长46．5 m):按规定荷载级别加载到第一级荷载1 140 kN时，桩顶累计沉降量为1．86 mm;加到第五级荷载3 420 kN时，桩顶累计沉降量为8．73 mm;继续加载到第九级荷载5 700 kN时，桩顶累计沉降量为27．13 mm，此时锚桩最大上拔量为6．32 mm。卸载后测得桩顶回弹量为7．78 mm，桩顶残余沉降量为19．35 mm。

4)未注浆 S3号试桩(桩径700 mm桩底未注浆，桩长46．5 m):按规定荷载级别加载到第一级荷载1 140 kN时，桩顶累计沉降量为1．66 mm;加到第五级荷载3 420 kN时，桩顶累计沉降量为9．23 mm;继续加载到第九级荷载5 700 kN时，桩顶累计沉降量为28．06 mm，此时锚桩最大上拔量为12．48 mm。卸载后测得桩顶回弹量为8．32 mm，桩顶残余沉降量为29．65 mm。

按照试桩规范结合实测资料综合分析得出试桩静载结果见表2。可以看出，同样桩长1 000 mm桩径钻孔灌注桩，注浆后单桩竖向极限承载力最小为11 200 kN，而桩径700 mm的未注浆桩则只有5 700 kN，根据工程地质报告结合700 mm桩径桩的承载力推算，可得未注浆1 000 mm桩径桩承载力应为9 500 kN左右，因此本工程中同桩长同桩径注浆桩单桩承载力增加至少约20%，因此，桩端后注浆对钻孔灌注提高承载力效果显著。

表2 高新产业大楼桩静载试验成果表

单桩的沉降主要由桩端以下土层的压缩及桩身压缩之和所得，桩身压缩量可由下式计算:

其中，ΔL为桩身压缩量;F为单桩平均受力;A为桩身截面积;E为桩身弹性模量。

由于本次试桩桩身弹性模量及桩长均相同，根据桩的极限承载力和桩身截面积之比，可得注浆的1 000 mm直径桩与未注浆的700 mm直径桩其桩身压缩量比值为0．963，基本相同。

而桩端以下土层的压缩量根据分层总和法，主要取决于扩展桩基础底面的附加应力及桩端以下土层的弹性模量。经计算1 000 mm直径与700 mm直径桩扩展基础的计算面积基本相等，而如果均未注浆时，桩端以下土层弹性模量相同，因此，理论上加载至11 200 kN的单桩，桩端以下土层的压缩量将明显高于加载到5 700 kN时的压缩量，从而导致前者的桩顶沉降量明显要高于后者，但试验结果发现S1号、S4号的沉降量与S5号、S3号相差不大，因此，可以推断桩端后注浆可以提高桩端以下土层的弹性模量，进而对控制钻孔桩沉降有很大作用。

4 结语

经对高新产业大楼4根桩的静载试验表明:

1)同样桩长1 000 mm桩径钻孔灌注桩，注浆后单桩竖向极限承载力最小为11 200 kN，而桩径700 mm的未注浆桩则只有5 700 kN，同桩长同桩径注浆桩单桩承载力增加至少约20%。2)根据单桩沉降计算理论分析，桩端后注浆由于显著的提高了桩端土层的弹性模量，因此，对减少灌注桩沉降量将产生显著的效果。

［1］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．

［2］JGJ 94-2008，建筑桩基技术规范［S］．

［3］李军方，王 燕．大直径钻孔灌注桩桩底后注浆技术的应用［J］．山西建筑，2012，38(14):68-69．