天津地区灌注桩桩底注浆承载力估算公式研究

聂细江 李连营 温 煦

(天津市勘察院，天津 300191)

Quk=u∑hiqsik+(BEs1-2+CGcp)Ap



天津地区灌注桩桩底注浆承载力估算公式研究

聂细江 李连营 温 煦

(天津市勘察院，天津 300191)

通过天津地区42个场地钻孔灌注桩桩底注浆的静载荷试桩结果，采用1stOpt曲线拟合软件对实测试桩数据进行拟合并建立回归计算公式，分析了天津地区钻孔灌注桩桩底注浆单桩竖向极限承载力估算值的估算方法和估算公式。

钻孔灌注桩，桩底注浆，曲线拟合，回归计算公式，计试比

0 引言

钻孔灌注桩桩底注浆技术在天津地区已广泛应用于高层及超高层建筑基础，JGJ 94—2008建筑桩基技术规范提供桩底注浆的承载力计算方法，公式考虑了后注浆竖向增强段内及后注浆侧阻力、端阻力增强系数，但经过多项工程试桩结果验证，计算值与试桩结果经常有较大的差异，且计算结果普遍偏小，增强系数的选取也有较大的分歧；《桩底注浆钻孔灌注桩的承载力研究》一文在充分考虑桩底注浆所用水泥用量、持力层的压缩模量及由于桩底注浆对桩侧阻力提高等方面给出了钻孔灌注桩桩底注浆单桩竖向极限承载力估算值的估算公式，但该文提供的估算公式未区分桩端土性的差别，实际应用时存在一定的不合理性。本文通过收集试桩结果对钻孔灌注桩桩底注浆后的承载力做进一步的研究。

1 桩底注浆工艺

钻孔灌注桩桩底注浆是在钻孔桩施工时在桩身预埋注浆管、在桩端预埋注浆装置，成桩后将高压固化浆液(一般采用水泥浆)通过预埋的装置均匀注入桩端持力层，加固桩端土体，大幅提升桩基承载力，并减小工后沉降的施工工艺。该工艺能够通过高压固化浆液的渗透、填充、置换、劈裂、压密及固结等多种作用途径，直接有效地加固成桩时形成的桩底沉渣、桩底扰动土体乃至原状土体，使得桩端与土体的整体性加强，改变了桩土接触条件，有效地减少了基础变形。该工艺将桩底土体加固技术和桩的施工技术整合为一体，天津地区经过多年工程应用，已形成一整套成熟的施工技术和质量控制标准。

2 不同土性下估算公式的拟合

为更切合实际地估算钻孔灌注桩桩底注浆后的单桩竖向极限承载力，《桩底注浆钻孔灌注桩的承载力研究》一文在结合试桩结果的基础上，结合工程地质资料和钻孔灌注桩桩底注浆施工资料，从桩底注浆水泥用量、桩端持力层的压缩模量及注浆对桩侧阻力的提高等方面给出了钻孔灌注桩桩底注浆单桩竖向极限承载力的估算公式：

Quk=u∑hiqsik+(BEs1-2+CGcp)Ap

(1)

式中:u——桩的周长，m；Ap——桩的横截面面积，m2；qsik——按JGJ 94—2008确定的各层土的极限侧阻力标准值，kPa；

Gcp——桩底注浆水泥用量，kg；

Es1-2——持力层的压缩模量，MPa；

hi——各层土的厚度，m；

B——压缩模量提高系数，kPa/MPa；

C——桩底水泥土的修正系数，kPa/kg。

从工程实践看，估算公式中的压缩模量提高系数B和桩底水泥土的修正系数C与桩端土的砂粘性是有密切关系的。受成文时工程场地数量限制，文中未能根据土的砂粘性分开研究，造成实际应用时存在一定的不合理性。

本次研究根据34个场地试桩资料及相应工程地质资料，将注浆后的单桩竖向极限承载力估算值与桩底注浆所用水泥用量Gcp、桩端持力层土的压缩模量Es1-2，采用1stOpt曲线拟合软件对实测试桩数据根据桩端持力层的砂粘性分类进行拟合，分别建立桩端为砂(粉)土和粘性土时注浆后的单桩竖向极限承载力估算值回归计算公式，拟合结果及相关系数如下。

1)桩端为砂(粉)土的回归计算公式见图1。

Quk=u∑hiqsik+(156.4Es1-2+1.7Gcp)Ap

(2)

相关系数r=0.850。

2)桩端为粘性土的回归计算公式见图2。

Quk=u∑hiqsik+(140.5Es1-2+1.4Gcp)Ap

(3)

相关系数r=0.835。

从估算式(2)，式(3)可看出，桩底注浆后的单桩竖向极限承载力估算值与桩端持力层土的砂粘性有直接关系,持力层土性不同时应采用不同的修正系数，相同注浆量时，砂(粉)土注浆后的单桩竖向极限承载力提高量将会更多。

3 工程验证

为检验式(2)，式(3)在天津地区的适用情况，分别选取了4个工程场地工程验证，情况如下：

1)桩端为砂(粉)土的钻孔灌注桩。

根据各验证工程的工程地质情况，按式(2)分别计算桩底注浆后的单桩竖向极限承载力，并对比试桩结果，计算计试比列于表1。

表1 桩端为砂(粉)土的回归计算公式计算结果与试桩结果对比分析表

2)桩端为粉质粘土的钻孔灌注桩。

根据各验证工程的工程地质情况，按式(3)分别计算桩底注浆后的单桩竖向极限承载力，并对比试桩结果，计算计试比列于表2。

表2 桩端为粘性土的回归计算公式计算结果与试桩结果对比分析表

4 结语

1)钻孔灌注桩桩底注浆后的单桩竖向极限承载力估算值与桩端持力层土性砂粘性大小相关性大，估算公式分为桩端为粉土、砂土及桩端为粉质粘土两种情况是合理的，与实际应用情况也是相符的。

2)经过8项工程的验证，当桩端土为粉(砂)土时，单桩竖向极限承载力标准值的计试比介于0.893～0.989，平均为0.952；当桩端土为粉质粘土时，单桩竖向极限承载力标准值的计试比介于0.896～0.975，平均为0.927；验证结果表明，采用本文中的式(2)，式(3)能够较准确地估算钻孔灌注桩桩底注浆后的单桩竖向极限承载力标准值。

3)采用1stOpt曲线拟合软件对实测数据进行拟合得出的桩端为粉土、砂土的回归计算公式相关系数r=0.850，桩端为粉质粘土的回归计算公式相关系数r=0.835，具有较高的实用价值，可应用于桩底注浆后的单桩竖向极限承载力估算和初步设计使用。

4)为确保本文计算结果应用于天津地区实际工程时的安全性，在拟合结果超过试桩结果时，对工程试桩报告进行了分析，发现这些工程是试桩兼作工程桩，加载并未到破坏，报告结果是偏于保守的。在实际工程中，采用本文所提供的计算公式，对桩底注浆钻孔灌注桩的单桩竖向极限承载力进行估算是安全可靠的。

[1]JGJ 94—2008，建筑桩基技术规范.

[2]李连营，林 波，邵 建.桩底注浆钻孔灌注桩的承载力研究.岩土工程技术,2005(1):24-27.

[3]王步云，吴 宏，钟信营.钻孔灌注桩桩底压浆技术的应用.山西勘察,2002(2)：10-12.

[4]刘金砺，高文生.高层建筑桩基工程技术.北京：中国建筑工业出版社,1998.

[5]1stOpt软件使用手册.

Study on bored pile bottom grouting bearing capacity estimation formula in Tianjin region

Nie Xijiang Li Lianying Wen Xu

(TianjinSurveyInstitute,Tianjin300191,China)

Through static load pile test results of 42 fields bored pile bottom grouting in Tianjin region, the paper applies 1stOpt curve-fitting software for fitting and establishing regressive calculation formula of actual testing pile data, and analyzes estimation methods and estimation formula of single pile vertical ultimate bearing capacity estimation value bored pile bottom grouting in Tianjin region.

bored pile, pile bottom grouting, curve-fitting, regressive calculation formula, calculation-testing ratio

1009-6825(2015)18-0079-03

2015-04-14

聂细江(1983- )，男，工程师； 李连营(1965- )，男，教授级高级工程师； 温 煦(1984- )，男,工程师

TU473.14

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