后注漿對(duì)樁周土層加固作用研究
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包柳青， 周韜， 陳浙兵， 葉建梁
（1杭州天境建筑設(shè)計(jì)有限公司，杭州310009；
2中國(guó)建筑技術(shù)集團(tuán)有限公司，北京100013；
3杭州市居住區(qū)發(fā)展中心有限公司，杭州310000）
[摘要] 通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)貫試驗(yàn)分析后注漿對(duì)樁周土層的加固作用，分別研究不同水灰比漿液注入時(shí)，距離樁身不同距離處土體標(biāo)貫擊數(shù)的提高情況，并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明：后注漿能有效擠密樁周土體，提高土體的標(biāo)貫擊數(shù)，距離樁基越近，加固作用越明顯；水灰比較小的漿液由于注入性較差，引起的樁周擠密作用更明顯，相對(duì)于粉土和黏土而言，漿液對(duì)砂土的擠密加固作用更好。
[關(guān)鍵詞] 后注漿樁；標(biāo)貫試驗(yàn)；樁周土
0 前言
大量工程實(shí)踐證明樁端注漿的漿液上返作用以及樁側(cè)注漿能對(duì)樁周土體進(jìn)行擠密和加固，并能有效克服由于鉆孔擾動(dòng)和浸水軟化造成的鉆孔樁摩阻力的降低。漿液的擠密作用對(duì)土體的加固主要通過(guò)球孔擴(kuò)張理論進(jìn)行研究，試驗(yàn)研究多集中于通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)原位試驗(yàn)參數(shù)來(lái)分析注漿加固的效果；同時(shí)對(duì)注漿加固樁周土的研究也多集中于現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)得到的樁側(cè)摩阻力方面，對(duì)注漿擠密后樁周土工程特性的研究較少。本文在分析注漿擠密樁周土體機(jī)理的基礎(chǔ)上，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)原位標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)研究了不同漿液注入后對(duì)樁周土的影響，并對(duì)后注漿加固作用的工程應(yīng)用提出了很好的建議。
1 注漿擠密作用分析
當(dāng)基樁進(jìn)行樁側(cè)或樁端注漿漿液沿著樁土界面上返時(shí)，漿液的壓力會(huì)對(duì)樁周土體產(chǎn)生擠壓作用，使得土體得到擠密，從而提高土的強(qiáng)度。當(dāng)漿液沿著樁土界面注入時(shí)，會(huì)在樁周形成一層漿液，其半徑為r，- ro（圖1），根據(jù)彈性力學(xué)知識(shí)，可以得到平衡方程為：
幾何方程為：
彈性本構(gòu)方程為：
根據(jù)邊界條件，同時(shí)考慮土體中存在的初始應(yīng)力p。，可以得到土體中的應(yīng)力場(chǎng)和位移場(chǎng)：
式中：D，為土的相對(duì)密度；盯，7為土體豎向有效應(yīng)力。
通過(guò)上面分析方法，可以得到漿液對(duì)土體的加固作用。
2 樁周土加固作用研究
通過(guò)在后注漿樁的樁周各個(gè)土層進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)進(jìn)行了樁周土的加固作用的研究。試驗(yàn)的工程場(chǎng)地位于杭州市區(qū)，屬于錢塘江沖海積平原區(qū)，緊鄰錢塘江，注漿樁樁長(zhǎng)為35~37m，樁徑為800mm，樁端位于礫砂層，樁側(cè)各個(gè)土層的物理力學(xué)參數(shù)如表1所示。樁基施工完成后進(jìn)行了樁端后注漿施工，為分析樁側(cè)漿液對(duì)土體的加固作用，在距離樁側(cè)不同位置處進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)（圖2）。分別選取了3個(gè)不同水灰比漿液注入的基樁進(jìn)行試驗(yàn)，各個(gè)基樁參數(shù)如表2所示。得到各樁的試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示，圖中的初始值為注漿前對(duì)場(chǎng)地各土層進(jìn)行標(biāo)貫試驗(yàn)的實(shí)測(cè)值，深度為測(cè)點(diǎn)距樁頂?shù)木嚯x。
圖3(a)為樁端注入水灰比為0.6的漿液后，樁周土實(shí)測(cè)的標(biāo)貫擊數(shù)的分布情況，從圖中可以看出，經(jīng)過(guò)漿液擠密后樁周土的標(biāo)貫擊數(shù)明顯提高，距離基樁越近，標(biāo)貫擊數(shù)的提高越大，靠近樁端位置處的提高值較樁身上部大，樁身上部15m范圍內(nèi)提高值較小可能是因?yàn)闈{液未能充分上返。另外，可以看出，在樁端砂土層位置處，標(biāo)貫擊數(shù)的提高值最大。圖3(b)為樁端注入水灰比為0.8的漿液后樁周土實(shí)測(cè)的標(biāo)貫擊數(shù)的分布情況，從圖中可以看出，樁周土標(biāo)貫擊數(shù)同樣有很大程度的提高，相對(duì)于水灰比為0.6的漿液，整體提高值偏小，可能的原因是高水灰比漿液的注入性較好，注漿壓力偏低，使得對(duì)土體的壓密作用偏�。煌瑫r(shí)也可以觀察到，在深度12m位置和樁端位置處的標(biāo)貫擊數(shù)提高較大。圖3(c)為樁端注入水灰比為1.0的漿液后樁周土實(shí)測(cè)的標(biāo)貫擊數(shù)的分布情況，從圖中可以看出，在距離基樁1.0m位置處，標(biāo)貫擊數(shù)的提高不是很明顯，在深度12m位置和樁端位置處的標(biāo)貫擊數(shù)提高值較大，由于深度12m處和樁端處都為砂性土層，說(shuō)明了漿液對(duì)砂土擠密作用相對(duì)較好。
3 設(shè)計(jì)建議
樁周土的標(biāo)貫試驗(yàn)擊數(shù)是影響和計(jì)算樁側(cè)極限側(cè)摩阻力的重要參數(shù)，樁的極限側(cè)摩阻力可以通過(guò)與標(biāo)貫擊數(shù)的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系獲得。由于注漿過(guò)程中漿液上返高度受到注漿壓力、地層條件等很多因素影響，不同樁漿液上返高度可能不同，因此對(duì)樁側(cè)的加固范圍也會(huì)有差異，而通過(guò)上述試驗(yàn)分析結(jié)果可以看出，注漿對(duì)側(cè)阻力的增強(qiáng)范圍建議取樁端以上10~15m左右，相對(duì)于粉土和黏土，砂土的增強(qiáng)系數(shù)可取相對(duì)較大的值，僅對(duì)樁周土加固而言，在滿足流動(dòng)性的條件下，建議選取水灰比較小的漿液。
4 結(jié)語(yǔ)
后注漿能有效地?cái)D密樁周土體，提高土體的標(biāo)貫擊數(shù)，距離基樁越近，加固作用越明顯。水灰比較小的漿液由于注入性較差，引起的樁周擠密作用更明顯。相對(duì)于粉土和黏土而言，漿液對(duì)砂土的擠密加固作用更好。
