PHC桩端软弱层的高压注浆补强处理

彭　敏

（南宁同恒建筑机械设备有限责任公司，广西 南宁 530221）

PHC桩端软弱层的高压注浆补强处理

彭敏

（南宁同恒建筑机械设备有限责任公司，广西 南宁 530221）

南宁某项目二标段9号楼桩基（静压PHC桩）于2012年12月施工完毕，经检测发现2单元中间位置基桩有效桩长较短、桩端土层松散、软弱，承载力达不到设计要求，后采取高压注浆（通过钻孔向桩端粉砂层中压入水泥浆体）技术进行补强处理，成功提高桩承载力。

PHC桩；静载荷试验；高压注浆；补强

1　工程概况

1.1工程地质

场地的地质情况自上而下为：

（1）黏土：棕红色，褐黄色，可塑，土质较均匀，中等压缩性土，层厚2.0m～5.8m。

（2）粉砂：黄色，灰褐色、松散，很湿～饱和，高压缩性土，层厚1.8m～6.9m，主要分布在9号楼2单元位置。

（3）粉砂质泥岩：灰褐色、灰白色、灰黄，强风化为主，局部为全风化；属极软岩，岩体基本质量等级为V级；属低压缩性土，层厚4.2～10.2m，可作桩端持力层。

（4）泥煤：黑色，坚硬，结构较致密，厚度不大，层厚0.1m～2.2m。

（5）粉砂质泥岩：灰色、青灰色，中风化，极软岩，岩体基本质量等级为V级；属低压缩性土，良好的桩端持力层。

1.2设计情况9号楼层高33F，建筑面积25070㎡，框架剪力墙结构，

2层地下室，基础采用静压式PHC-500-AB-125型管桩，单桩竖向承载力设计值2000KN，桩端持力层为粉砂质泥岩③或⑤。

1.3出现的问题及检测情况

桩间土方开挖后，因发现电梯井基桩有效桩长只有3～4m，怀疑施工单位作假，对桩承载力提出质疑，要求重新抽取两根基桩（电梯井内1根，电梯井外旁边1根）进行静载试验，其中电梯井1491号桩加载至最大试验荷载3200KN时，总沉降量为106.26mm，该桩于2560KN时Q-s曲线呈缓变型，s-lgt曲线尾部未出现明显向下弯曲，故取s=40mm对应的荷载值2525KN为该桩竖向抗压极限承载力特征值，折算为单桩竖向承载力特征值1262KN，不能满足设计要求；1486号桩加载至3200KN时终止加载，总沉降量为63.12mm，根据沉降随时间变化的特征确定取s-lgt曲线尾部未出现明显向下弯曲的前一级荷载值2800KN为该桩竖向抗压极限承载力，具体试桩静载试验结果见表1，相应Q-s、s-lgt曲线见图1、图2。

表1　试桩静载试验结果

图1　1491号桩静载试验Q-s曲线及s-lgt曲线

图2　1486号桩静载试验Q-s曲线及s-lgt曲线

2　质量事故分析

经调查，9号楼2单元桩基础施工工程中，存在沉桩困难、桩长过短、桩压不下现象，桩端位置示意图见图3，主要原因分析如下：

（1）地层存在粉砂夹层。对照地勘报告，发现144#、145#、146#、147#、148#、149#、150#勘探孔均存在厚度不一的粉砂层，往四周逐渐尖灭。

（2）挤土效应影响。静压桩属于挤土桩，特别是在粉砂层，土层受沉桩影响，越挤越密实，桩侧摩擦阻力提高20%～40%，施工时有沉不下去现象，但后期应力消散后承载力降低较严重。

（3）施工不当。施工过程中，存在粉砂层位置应采取先引孔取土后再压桩措施，引孔深度应穿透粉砂夹层，使桩端持力层达到设计要求，实际施工时没有采取措施，桩端仅处于粉砂②层中。

图3　桩端位置示意图

3　质量处理

采取低应变检测手段对9号楼桩长重新测定，对于桩长小于6米范围内（确定为2单元范围）的基桩进行高压注浆补强处理，利用挤密堆积水泥浆凝固形成整体提高桩的承载力，同时经过注浆处理后的土体也能分担小部分上部结构荷载。

4　高压注浆施工设计

对原9号楼2单元筏板基础、承台向周边外扩2m，并对该区域内桩进行高压注浆补强，注浆孔按1.0×1.0m的间距呈梅花形布置（尽量靠近PHC桩边），设计孔深6m，孔径110mm，采用二次注浆施工工艺，第一次注水泥净浆4小时后再进行第二次压力注浆。注浆液为水泥净浆，采用普通硅酸盐水泥P.O42.5，水泥净浆强度等级为M30，水灰比为0.45～0.55。

注浆管材料：采用PVC硬管，在管侧壁开孔，并用倒刺保护孔口，以便浆液从管孔向周边扩散。

5　注浆施工

高压注浆施工程序为：测量、放线定位→钻机就位→接钻杆→校正孔位→调整角度→钻孔至设计深度→退出钻杆、套管→安装注浆管→按配合比搅拌浆液→第一次注浆→二次压力注浆→移机至下一孔位施工。

5.1钻孔

（1）钻孔前，根据设计要求和土层条件，定出孔位，做出标记。

（2）钻机就位后，应保持平稳，导杆或立轴与钻杆倾角一致，并在同一轴线上。钻孔深度以穿过粉砂层（≤6m）进入基础持力层为准，孔径为110mm。

（3）钻孔水平、垂直方向的孔距差距不应大于100mm，钻头直径不应小于设计钻孔直径3mm。钻孔轴线的偏斜率不应大于孔深的2%。

（4）向钻孔中注浆前，应将钻孔内落土及土屑冲洗出来。

5.2安装注浆管并注浆

（1）注浆材料采用水灰比为0.45～0.55的水泥净浆，为提高桩端粉砂层的早期强度，可在浆体中掺入水泥用量1%～2%的水玻璃。

（2）浆液应搅拌均匀，随搅随用，浆液应在初凝前用完，注浆管路应经常保持畅通。

（3）注浆采用砂浆泵将浆液经注浆管输送至孔底，再由孔底、管侧壁向四周扩散，待孔口溢出浆液或串孔时，可停止注浆。

（4）水泥浆应连续一次性压入不得中断，注浆先从稀浆开始，逐渐加浓。注浆应有间隔进行，防止串孔。

（5）第一次注浆完成后4小时，进行第二次压力注浆，注浆浆液配合比与第一次注浆浆液相同，注浆压力不小于2.0Mpa。

6　施工效果

注浆施工满28天后选取两根基桩（要求便于与未注浆前作对比）进行静载试验，具体试验结果见表2。

表2　试验结果

电梯井位置1492号桩（1491号桩旁），Q-s、s-lgt曲线见图4，该桩加载至最大试验荷载4000KN时，总沉降量183.37mm，3200KN荷载作用下Q-s曲线呈缓变型，s-lgt曲线尾部未出现明显向下弯曲，取s=40mm对应荷载值3091KN为该桩竖向抗压极限承载力，则单桩竖向承载力特征值为1545KN；另外一根桩为电梯井外的1485号（1486号桩旁），Q-s、s-lgt曲线见图5，该桩加载至最大试验荷载4000KN时终止加载，总沉降量28.9mm，Q-s曲线呈陡降型，根据《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2014）第4.4.2条规定，该桩的竖向抗压极限承载力取其发生明显陡降起始点对应的荷载值为3600KN，单桩竖向承载力特征值为1800KN。

图4　1491号桩静载试验Q-s曲线及s-lgt曲线

图5　1186号桩静载试验Q-s曲线及s-lgt曲线

从静载试验检测的两根桩看，注浆后单桩承载力提高20%～30%，效果明显。经设计单位校核验算，原筏板基础外扩2m后，PHC桩单桩竖向承载力特征值取1400KN理论上就能满足结构荷载要求。

7　结语

由9号楼原位实测资料表明，结构到顶17个月总沉降量为138.14～139.45mm，2014年7月份最后一次沉降0.00～0.01mm之间，沉降量基本为零，进入稳定阶段，总沉降值满足《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）体型简单的高层建筑基础的平均沉降量容许变形值（≤200mm）。梁柱、墙体、墙面完整，未发现明显裂隙、渗漏现象，工程结构正常。可见通过高压注浆成功对桩端处于软弱层的PHC桩补强处理，利用高压挤密堆积水泥浆凝固形成整体提高桩的承载力。

［1］ 刘金砺.桩基工程技术发展与应用［M］.北京：中国建筑工业出版社，2003.

［2］ 陈跃庆.地基与基础工程施工技术［M］.北京：机械工业出版社，2003.

High pressure grouting reinforcement of the PHC pile end weak layer

Nanning， a project of second section， the ninth building pile foundation （static PHC pile） completed in December 2012，tests showed that the pile length in second unit intermediate position was short， the pile endpiont soil loose， weak， bearing capacity of less than design requirements， after taking the high-pressure grouting （cement slurry through the drill into the pile tip silt layer）technology for reinforcing process， succeeded in raising the bearing capacity of pile.

PHC piles； static load test； high pressure grouting； reinforcing

TU753

A

1008-1151（2016）03-0017-03

2016-02-11

彭敏（1981-），男，广西合浦人，南宁同恒建筑机械设备有限责任公司建筑工程工程师。