既有管桩桩侧后注浆在基础加固中的应用

黄 浩

(南京东大岩土工程勘察设计研究院有限公司，江苏 南京 210018)

0 前 言

预应力高强混凝土管桩(PHC桩)具有工厂化生产、质量有保证、单桩承载力高、对工程地质条件适应性强、施工速度快、施工周期短、无污染等优点，因此，工程中备受青睐。王卫东等[1]，郭院成等[2]对混凝土灌注桩加固效果及承载机理进行了研究、但只涉及到灌注桩后注浆，文献[3-6]虽对PHC管桩承载性能进行研究，但未涉及桩侧、桩端注浆方面，加固机理研究相对滞后，对管桩注浆后应力、应变特性研究也较少，但对既有管桩桩侧后注浆研究凤毛麟角。本文针对既有管桩桩侧后注浆进行研究，对注浆前、后承载特性进行分析。

1 工程概况

本工程为1幢高层，地下1层，桩筏板基础，桩长37 m，底板厚度1.2 m，PHC-600-AB-130管桩，持力层为⑩层粉质黏土夹粉土层。大楼竣工后，发生不均匀沉降，且倾斜度略大于规范限值。为查明大楼沉降原因，对3根既有管桩进行静载检测，结果显示，原工程桩单桩承载力极限值为2 200 kN，约为设计值的50%。为提高单桩承载力，在工程管桩两侧对称位置进行高压旋喷注浆，旨在改善桩侧土力学性能，使侧阻力得以增强。

根据野外钻探鉴别和室内土工试验、原位测试结果，结合甲方提供的原有勘察报告，现将本次所揭露的各土层分述如下：①素填土：灰、灰黄、杂色，以一般黏性土为主，含植物根茎、腐植物等，土质松散、不均匀，局部夹杂少量淤泥。②粉质黏土：灰黄、青灰色，可塑为主，局部软塑，偶夹少量薄层粉土，土质不够均匀，切面较光滑，干强度中等，韧性中等。③淤泥质粉质黏土～粉质黏土：灰色，以软塑状粉质黏土为主，局部为流塑状淤泥质粉质黏土，含云母、少量有机质等，下部夹薄层粉土，土质欠均匀。切面稍有光泽，干强度中等，韧性中等。④淤泥质粉质黏土～粉质黏土：灰色，流塑～软塑，含有机质等，夹薄层粉土，土质不够均匀。切面稍有光滑，干强度中等，韧性中等。⑤粉质黏土：灰色，软塑为主，含有机质等，局部少量淤泥质土，土质不够均匀，切面稍有光泽，干强度中等，韧性中等。⑥粉质黏土夹粉土：青灰色，含氧化铁条纹，夹粉土，局部互层状，可塑，土质不够均匀，切面稍有光泽，干强度中低，韧性中低。⑦粉质黏土：灰色，软塑，含粉土、粉砂等，土质不均匀，切面较光滑，干强度中等，韧性中低。⑧粉质黏土夹粉土：青灰色、灰色，粉质黏土为主，夹粉土薄层，局部以粉土为主，可塑，土质欠均匀，切面稍有光泽，干强度中等，韧性中等。⑨粉质黏土：灰色、青灰色，夹少量粉土薄层，硬塑、硬可塑，土质较均匀，切面较光滑，干强度中等，韧性中等。⑩粉质黏土夹粉土：灰色、褐灰色，粉质黏土为主，夹粉土薄层，局部互层状，软塑，土质不够均匀，切面稍有光泽，干强度中低，韧性中低。粉质黏土：褐色、青灰色，可塑～可硬塑，土质均匀，切面较光滑，干强度中等，韧性中等。含砂粉质黏土：青灰色、灰绿色，粉质黏土硬塑为主，含粗砂砾，含量不均匀，10%～40%不等。

2 试验方案

2.1 桩侧地基加固方案

地质报告显示，桩基范围内土层主要为粉质黏土，渗透性较低，比较后选用劈裂注浆，即在较大的注浆压力作用下，通过对软弱土体结构的破坏和扰动，使土层结构中原有节理裂隙扩张，从而使浆液在软弱土体中增加扩散距离，达到改善土层力学性质的目的。

试验选取3根既有管桩作为研究对象，3根桩呈东、西方向分布，每2根桩间距均约为15 m。考虑大楼结构已封顶，若桩侧全部深度都进行高压旋喷注浆，桩基四周地基土势必会受到扰动，引起桩基承载力降低，造成大楼沉降加速。为安全起见，高压旋喷注浆时，每次施工1根既有桩，加固深度27 m，约占桩长的70%。

基础类型为桩-筏板基础，注浆前，首先在筏板定位桩中心，并在既有桩外侧设置2只注浆孔，呈对称分布，距离管桩外边缘净距100 mm，注浆孔直径100 mm，在厚度1.2 m筏板上由水钻孔打设而成。注浆时，高压旋喷设备从该孔进入，注浆采用42.5级的普通硅酸盐水泥，水泥浆液的水灰比为1.2，水泥掺量25%。注浆压力不小于20 MPa，提升速度宜为0.1～0.2 m/min。注浆完毕28 d后，采用静载试验检验单桩承载力。高压喷射注浆施工时，孔位的允许偏差应为±50 mm，注浆孔垂直度的允许偏差应为±1%。

2.2 检测手段

采用原位静载试验作为检测手段。加固前，首先对既有工程桩试桩进行放样，精准定位桩位，其次利用水钻孔将桩顶混凝土与底板脱离开来，然后在既有桩两侧种植锚杆，为静载试验提供反力；试验中使用自动加荷设备，计算机自动采集数据，并绘制相应图表。加固前后，分别对既有桩进行静载试验，静载试验依据《建筑桩基检测技术规范》(JGJ106-2014)进行。

3 试验结果及分析

本次试验依据《建筑桩基检测技术规范》(JGJ 106-2014)[7]进行，最大加载量4 400 kN，分10级加载，每级440 kN。

加固前，静载试验结果显示，3根桩静载Q-S曲线均为陡降型(见图1)，曲线发生明显陡降的起始点Q-S曲线陡降拐点对应值为2 200 kN左右，该桩极限承载力取2 200 kN。

图1 既有工程桩注浆前后静载P-S曲线图

注浆龄期满足28 d，对3根加固桩静载试验，静载Q-S曲线均为缓变型，单桩极限承载力大于4 400 kN，桩顶荷载施加至4 400 kN时，累计沉降均少于10 mm，曲线未出现明显拐点，因受反力条件限制，本次试验未加载至极限破坏，单桩承载力仍有不少富余。

4 结 论

1)高压旋喷注浆加固既有管桩桩侧地基土，并采用静载试验作为检测方法，加固效果量化、明确。

2)主体结构完工后，使用高压旋喷既有管桩桩侧地基土，提高加工桩基础承载力，控制大楼沉降，方法可行、有效。

3)大楼完工后，上部荷载较大，注浆施工应分批、分段、信息化施工，防止操作不当加速大楼沉降。

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