硚口项目钻孔灌注桩设计

硚口项目钻孔灌注桩设计

潘琴存

广州城建开发设计院有限公司广州510620

摘要：本文对后压浆作用机理进行了叙述，根据实际工程对比分析了灌注桩、后压浆灌注桩、试桩的单桩竖向承载力特征值取值，并且提出了一些桩基设计优化建议，为类似工程的基础设计提供一定的参考。

关键词：后压浆试桩单桩竖向承载力

1概述

近年来我国高层建筑迅速发展，对地基承载力的要求越来越高，高层下的基础形式一般采取灌注桩基础，为满足设计要求，桩长和桩径尺寸往往做的很大，使得地下基础部分的造价在整个工程总造价中占有较大的份额。

为优化设计、节约成本，设计和施工工作者经过多年的探索和实践，总结了一套钻孔灌注桩后压浆法加固桩侧、桩端地基的方法，大大提高了桩的竖向承载力，取得了良好的经济效益。[1~3]

2后压浆作用机理

在灌注桩施工中将钢管沿桩钢筋笼外壁埋设，桩混凝土强度满足要求后，将水泥浆液通过钢管由压力作用压入桩侧、桩端的碎石层孔隙中，使得原本松散的沉渣、碎石、土粒和裂隙胶结成一个高强度的结合体。一方面桩端土层被加固，提高了端阻力，另一方面浆液会沿桩身向上，对桩侧的土体也起到了加固，提高了部分桩侧土体的摩擦力，此外端压浆使钻孔灌注桩孔底沉渣清理不干净的问题得到了一定的解决。并且后压浆工艺可以增强桩的质量稳定性，减小桩基沉降。

后压浆的作用机理可概括为：渗透固结作用，胶结泥皮作用，充填挤密作用，劈裂加筋作用。

3后压浆参数

压浆参数包括压浆水灰比、压浆量以及终止压力。在工程桩施工前，根据规范及以往工程的经验，先设定参数。然后根据设定的参数，进行试桩的施工，以及桩的静载试验。最终，根据试桩的工艺确定工程桩的压浆参数，进行工程桩的设计和施工。

4工程案例

武汉硚口星汇云锦项目位于武汉市硚口区沿河大道与京汉大道交汇处，场地土构成依次为：①杂填土、②-1淤泥质粉质粘土、②-2粉质粘土、③粉质粘土夹粉土、④-1粉砂夹粉质粘土、④-2粉细砂、④-3中砂、⑤-1强风化泥质粉砂岩、⑤-2中风化泥质粉砂岩、⑤-3微风化泥质粉砂岩。

该项目由高层塔楼及标准跨为8.4m×8.4m的两层地下车库组成。在前期设计了四种类型的桩进行试桩工程，并以此作为施工图单桩竖向承载力特征值的取值依据。其中ZH1、ZH3直径为1000mm及1200mm，用于主塔楼下抗压桩，持力层为中风化粉砂岩；ZH2直径1000mm，用于地下室柱下抗压兼抗拔，持力层为中砂；ZH4直径800mm，用于地下室抗拔，持力层为粉细砂。

ZH1~ZH4的试桩数量均为3根。试桩前，根据详勘报告提供的设计参数，灌注桩和后压浆灌注桩的单桩竖向承载力特征值分别按下式进行估算：

式1，Ra=ψp*qpa*Ap+up∑ψsi*qsia*li

式2，Ra=ψp*βpi*qpa*Ap+up∑ψsi*βsi*qsia*li

上式中,ψp、ψsi为大直径桩侧阻力、端阻尺寸效应系数，qpa为桩端阻力特征值，Ap为桩身截面面积，up为桩身周长，qsia为桩侧摩阻力特征值，li为桩周土层厚度，βpi为端阻力增强系数,βsi为侧阻力增强系数。

根据规范及经验，后压浆的工艺参数取值：浆液水灰比为0.45~0.65，终止压力2.0~3.0Mpa，单桩注浆量1000mm、1200mm桩分别不小于3T、3.6T，压浆参数以压浆量控制为主，压力控制为辅进行控制，且按先桩侧压浆后桩端压浆的顺序进行。

根据式1、式2及地勘报告的设计参数，预估的单桩承载力特征值计算结果见表1。

规范要求，在理想状态下，试桩应加载至破环，从而得出桩竖向承载力极限值；但是，受试验条件限制，试桩试验时，参考预估的桩基承载力特征值乘以适当的放大系数来作为试验加载值及试验加载分级的依据。考虑试桩时地下室土方尚未开挖，因此选取不小于计算特征值的2.4倍作为试验加载值。

根据试桩检测报告，试桩结果见表1。

单桩竖向极限承载力选取为每种类型3根试桩中的最小值，该结果包含了地下室位置未开挖土层的桩侧摩擦力。取小值是考虑到试桩的数量、存在3桩和3桩以下的承台、相邻场地的工程经验，而作保守处理。表中最后栏竖向抗压、抗拔特征值已经扣除了地下室未开挖土层的影响。试桩结果显示，后压浆可以提高桩基竖向承载力特征值50%左右。

5桩基优化设计

1在场地岩、土层条件允许、承载力特征值需要的情况下应优先考虑采用灌注桩后压浆工艺，可以提高桩基竖向承载力30%~60%。

2对于车库地下室部分抗拔桩及桩侧摩擦力为主的抗压桩，宜选用小直径桩，可以充分发挥桩侧摩阻力，提高布桩效率；且抗拔桩应结合具体柱跨均匀分散布置，减小底板跨度从而可以减小底板配筋。

3对于抗拔桩或抗拔起控制的桩，桩身钢筋在满足桩身构造、裂缝宽度的前提下，可结合桩侧摩阻力的分布情况沿桩身分段配置，减小桩身钢筋含量。

6小结

在武汉硚口区星汇云锦项目中，由于基岩埋置较深，塔楼位置灌注桩的桩长较长，导致桩侧摩阻力在桩竖向承载力特征值中占较大部分，因此采用后压浆技术。对于含有砂层较多的地基土采用灌注桩后压浆是经济合理的，其他工程若有相试地质条件可参考此做法。

灌注桩后压浆具有提高单桩承载力，提高生产率，节约建设资金的优点，所以，在具备条件的工程中推广后压浆施工工艺有着重要的意义和广阔的前景。

参考文献：

[1]建筑桩基技术规范JGJ94-2008[S].北京:中国建筑工业出版社,2010。

[2]建筑地基基础技术规范DB42/242-2014[S].湖北

[3]黄生根,张晓炜,曹辉.后压浆钻孔灌注桩的荷载传递机理研究[J].岩土力学,Vol.25No.2