1、灌注樁后注漿工藝與自適應(yīng)變形調(diào)節(jié)器在巖溶 軟弱地基中的聯(lián)合運(yùn)用貴陽云海巖土工程有限公司 蒙軍 周峰 黃質(zhì)宏 張益波關(guān)鍵詞 灌注樁后注漿、變形調(diào)節(jié)、提高基樁承載力、差異沉降1、 前言隨著城市化建設(shè)步伐的深入，建設(shè)用地正日漸緊張，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)擬建建筑位于性質(zhì)差異較大的不同地基上、在巖溶地區(qū)甚至同一棟建筑物處于跨區(qū)域不同性質(zhì)地基上的復(fù)雜問題。通過新工藝、工法的研究引進(jìn)及技術(shù)創(chuàng)新，尋找適當(dāng)?shù)姆椒ㄒ越鉀Q在這種不良工程地質(zhì)情況下，進(jìn)行建設(shè)時(shí)將產(chǎn)生的地基承載力不足問題及同一主體結(jié)構(gòu)大差異沉降問題，是巖土工程師該直面的新任務(wù)與挑戰(zhàn)。貴州省貴陽市富源路A地塊項(xiàng)目在建設(shè)中就遇到了上述難題。貴陽云海巖土工程有限公司接

2、受建設(shè)單位委托，積極探索、科學(xué)分析、合理地將灌注樁樁側(cè)樁端后注漿工藝及自適應(yīng)變形調(diào)節(jié)器技術(shù)聯(lián)合運(yùn)用，有效地解決了樁基承載力不足及不同性質(zhì)地質(zhì)區(qū)域樁的沉降差異問題，獲得成功。2、 工程概況富源路A地塊項(xiàng)目位于貴陽市南明區(qū)富源中路，A1棟場(chǎng)按地質(zhì)情況為東、西兩單元，東單元正位于斷層帶上，其地基由強(qiáng)風(fēng)化吳家坪斷層角礫巖夾粘土組成，局部有軟弱夾層，壓縮模量Es126.09MPa、泥漿護(hù)壁鉆（沖）孔樁極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值fsk =53 kPa、泥漿護(hù)壁鉆（沖）孔樁極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值（30ml）fpk =750 kPa；西單元為中厚層棲霞白云巖，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為類，f a =3500 KPa。因其地質(zhì)情況復(fù)雜

3、，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)一部分為端承樁，另一部分摩擦樁。按通常的樁基施工工藝，無法滿足單樁高承載力及東、西兩單元沉降差的控制要求。（詳見2-2工程地質(zhì)剖面示意圖，P2）A1棟22'工程地質(zhì)剖面圖3、 解決方案根據(jù)A1棟上部結(jié)構(gòu)及場(chǎng)地的具體情況，明確要解決的問題有兩個(gè)：1. 軟弱地基上提高摩擦樁單樁承載力并減少最終沉降量。2. 必須將端承樁與摩擦樁之間的沉降差控制在規(guī)范允許范圍內(nèi)。為了解決以上問題，特進(jìn)行專項(xiàng)地基基礎(chǔ)加強(qiáng)處理設(shè)計(jì)。根據(jù)國內(nèi)目前已經(jīng)成熟或獲得成功經(jīng)驗(yàn)的巖土工程工藝及新技術(shù)，結(jié)合我公司多年的巖土工程實(shí)踐、總結(jié)，決定在本項(xiàng)目上針對(duì)上述問題將灌注樁后注漿工藝與樁頂安設(shè)自適應(yīng)變形調(diào)節(jié)器聯(lián)合運(yùn)用，

4、具體是：1、運(yùn)用灌注樁樁側(cè)樁端后注漿技術(shù)，提高摩擦樁的單樁承載力并減少其最終沉降量。具體操作是在成樁過程中，預(yù)埋注漿管，成樁后對(duì)樁底及樁側(cè)進(jìn)行后注漿，加固樁體周圍一定范圍的土體，增加樁側(cè)和樁端阻力,從而提高樁的承載力和減少沉降量。后注漿運(yùn)用于摩擦樁范圍。2、采用在樁頂安設(shè)自適應(yīng)變形調(diào)節(jié)器以調(diào)節(jié)樁間沉降差異。自適應(yīng)變形調(diào)節(jié)器裝置安設(shè)于基礎(chǔ)底面與樁頂之間，滿足接觸力和接觸變形的要求，進(jìn)一步減少部分樁端置于中風(fēng)化巖層而另一部分樁端置于強(qiáng)風(fēng)化吳家坪斷層角礫巖夾粘土上時(shí)，樁基之間過大的沉降差異。該自適應(yīng)變形調(diào)節(jié)器系由南京工業(yè)大學(xué)巖土工程研究所研制，是用于調(diào)節(jié)物體支承接觸點(diǎn)之間位移的特殊裝置（國家發(fā)明專利

5、：ZL200510040317.9），具有質(zhì)量可靠、性能穩(wěn)定、價(jià)格適當(dāng)、施工方便的優(yōu)點(diǎn)。另外，在本項(xiàng)巖土工程治理中，還采用了自平衡測(cè)樁法測(cè)定經(jīng)后注漿的灌注樁承載力及支承剛度等參數(shù)。設(shè)計(jì)中主要考慮了以下六個(gè)方面：1、未見基巖部分，采用砼沖孔灌注樁，其承載形式為端承摩擦。2、采用灌注樁后壓漿法加固樁底樁側(cè)一定范圍土體以提高樁的承載力，減少樁身過大的沉降，消除一部分樁基建筑物的差異沉降。3、作自平衡靜載實(shí)驗(yàn)一組（三根），確定摩擦樁的單樁承載力特征值和支承剛度。4、根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定的支承剛度，采用南大研究所發(fā)明的自適應(yīng)變形調(diào)節(jié)器，對(duì)完整基巖為持力層的基礎(chǔ)進(jìn)行支承剛度調(diào)節(jié)，使之支承剛度與摩擦樁的支承剛度協(xié)調(diào)

6、一致，從而消除樁基建筑物的不均勻沉降。5、對(duì)上部結(jié)構(gòu)特別是棧板部份進(jìn)行調(diào)平設(shè)計(jì)，進(jìn)一步消除建筑物不均勻沉降。6、充分發(fā)揮樁間土的承載力，減少單樁荷載，進(jìn)一步降低樁的最終沉降量。4、 樁端樁側(cè)后注漿的設(shè)計(jì)與施工（一）后注漿法系統(tǒng)設(shè)計(jì)示意圖。設(shè)計(jì)說明：1、對(duì)軟弱區(qū)摩擦樁，采用鉆（沖）孔灌注樁后注漿法加固樁底樁側(cè)一定范圍的土體，從而提高樁的承載力和減少沉降量。2、樁長(zhǎng)30m時(shí)，注漿部位為樁底注漿和在樁長(zhǎng)10m、20m處各設(shè)一組樁側(cè)注漿（超過30m長(zhǎng)的樁，在樁底注漿的同時(shí)，從樁頂起算，每10m樁長(zhǎng)處設(shè)一組樁側(cè)注漿）。3、樁底注漿管采用3根20mm鋼質(zhì)通長(zhǎng)注漿管，均勻布設(shè)于鋼筋籠內(nèi)，以扎絲牢固綁扎在鋼筋

7、籠上。注漿管距樁端150mm處折出鋼筋籠外，在折出的150mm注漿管上，在外側(cè)自上而下以50mm間距均勻鉆上5mm的花孔。用堵頭堵住端頭。4、樁側(cè)注漿管每組2根，用20mm鋼質(zhì)注漿管下放到設(shè)計(jì)標(biāo)高，做法同樁底注漿管。5、為防止樁身砼漿液堵塞注漿管，在放注漿管之前應(yīng)采取生膠帶、橡膠帶捆綁等措施以絕對(duì)密封。注漿管之間的絲扣連接應(yīng)用生膠帶止水。所有鉆的花孔，均予以逆向密封。6、注漿材料為純水泥漿（水灰比1:0.30.5）,灌漿壓力2MPa。（二）后注漿施工（圖示）1. 對(duì)孔位進(jìn)行樁位沖擊造孔施工，泥漿護(hù)壁。2. 制作注漿花管，制作鋼筋籠，安設(shè)注漿花管及自平衡試驗(yàn)壓力箱、位移傳感器、油管等于鋼筋籠上。

8、3. 吊裝鋼筋籠（含注漿管、自平衡壓力箱等整體吊裝）。4. 灌注水下砼土成樁，砼初凝后實(shí)行樁端樁側(cè)后注漿（三）試驗(yàn)與檢測(cè)為了取得基樁的Q-s上、Q-s下、s上-lgt、s下-lgt、s上-lgQ、s下-lgQ曲線，分析基樁在試驗(yàn)荷載作用下的沉降變形特性，確定基樁豎向極限承載力Qu和單樁豎向承載力R等參數(shù)，設(shè)計(jì)時(shí)要求選擇有代表性的樁體進(jìn)行靜載試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)選擇經(jīng)濟(jì)、安全、快捷、簡(jiǎn)便的自平衡測(cè)樁法。1、自平衡測(cè)樁法原理自平衡測(cè)樁法是在樁身平衡點(diǎn)位置安設(shè)荷載箱，沿垂直方向加載，即可同時(shí)測(cè)得荷載箱上、下部各自承載力。自平衡測(cè)樁法的主要裝置是一種經(jīng)特別設(shè)計(jì)可用于加載的荷載箱。它主要由活塞、頂蓋、底蓋及箱壁四

9、部分組成。頂、底蓋的外徑略小于樁的外徑，在頂、底蓋上布置位移棒。將荷載箱與鋼筋籠焊接成一體放入樁體后，即可澆搗混凝土成樁。試驗(yàn)時(shí)，在地面上通過油泵加壓，隨著壓力增加，荷載箱將同時(shí)向上、向下發(fā)生變位，促使樁側(cè)阻力及樁端阻力的發(fā)揮（見樁承載力自平衡試驗(yàn)示意圖）。由于加載裝置簡(jiǎn)單，多根樁可同時(shí)進(jìn)行測(cè)試。利用測(cè)樁軟件，可同時(shí)對(duì)多根樁測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。圖1 樁承載力自平衡試驗(yàn)示意圖 圖2 富源路A地塊A1棟自平衡測(cè)樁荷載箱及鋼筋應(yīng)力計(jì)布置圖2、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)圖片3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果根據(jù)測(cè)試結(jié)果表明，因采取了樁側(cè)、樁底后注漿技術(shù)，測(cè)試樁樁側(cè)極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值、樁端極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值均高于富源路A地塊項(xiàng)目A1棟巖土工程勘察報(bào)

10、告所提值。結(jié)果摘錄見下圖： F/1號(hào)試樁極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值平均值為89.3kPa，其最大值為161.0 kPa，最小值為22.85 kPa，極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值為2152.46 kPa； E/1號(hào)試樁極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值平均值為48.6kPa，其最大值為110.05kPa，最小值為13.6 kPa,極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值為464.10 kPa； 根據(jù)富源路A地塊項(xiàng)目A1棟巖土工程勘察報(bào)告（施工階段），試樁所在土層為黃色粘土，其極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值為48 kPa，極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值為1300 kPa。 對(duì)比以上數(shù)據(jù)并分析，F(xiàn)/1號(hào)試樁樁側(cè)極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值、樁端極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值均高于富源路A地塊項(xiàng)目A1棟巖土工程勘察報(bào)

11、告所提值，其原因主要為試樁采取了樁側(cè)、樁底后注漿技術(shù)。5、 自適應(yīng)變形調(diào)節(jié)器的使用根據(jù)基樁（自平衡法）靜載試驗(yàn)得到的Q-s上、Q-s下、s上-lgt、s下-lgt、s上-lgQ、s下-lgQ曲線，及基樁在試驗(yàn)荷載作用下的沉降變形特性分析結(jié)果，結(jié)合變形調(diào)節(jié)器的技術(shù)要求，確定安設(shè)適用的變形調(diào)節(jié)器型號(hào)以協(xié)調(diào)各樁之間的沉降差異變形。（一）變形調(diào)節(jié)器如圖所示圖4 自適應(yīng)變形調(diào)節(jié)器的平面布置圖3 變形調(diào)節(jié)器外觀及側(cè)面示意圖圖5 自適應(yīng)變形調(diào)節(jié)器的剖面構(gòu)造（二）變形器的安裝施工每根樁頂安置3臺(tái)調(diào)節(jié)器，進(jìn)行并聯(lián)安裝。其平面布置具體如圖4所示，變形調(diào)節(jié)器安裝的剖面構(gòu)造如圖5所示。變形調(diào)節(jié)器的安裝大致可以分為如下

12、過程：樁頭清理；調(diào)節(jié)器下支座定位安裝；支模板、樁頂混凝土澆筑；調(diào)節(jié)器定位安放；變形標(biāo)識(shí)桿與注漿孔的安裝；調(diào)節(jié)器側(cè)護(hù)板與上蓋板安裝。1、樁頭清理將樁頂標(biāo)高超過設(shè)計(jì)標(biāo)高的部分鑿除，保留基樁中的豎向受力鋼筋高出設(shè)計(jì)標(biāo)高約15cm左右，以便安裝調(diào)節(jié)器下支座。嚴(yán)格清理清潔樁頭，以達(dá)到進(jìn)行二次澆筑的要求。 2、調(diào)節(jié)器下支座定位安裝在每個(gè)調(diào)節(jié)器的下面設(shè)置支座，支座墊板的直徑適當(dāng)大于調(diào)節(jié)器直徑，在每個(gè)支座墊板下設(shè)置6根30cm左右錨固、傳力鋼筋，墊層下后澆砼中設(shè)兩層構(gòu)造鋼筋網(wǎng)，并在每個(gè)支座墊板的中心安設(shè)定位螺母。3、支模板、樁頂混凝土澆筑調(diào)節(jié)器下支座安裝完畢后，將樁頂清理干凈并用水濕潤(rùn)后即可進(jìn)行樁頂混凝土的二

13、次澆筑。二次澆筑的混凝土應(yīng)比樁身混凝土高一等級(jí)，并用振搗棒充分振搗。24小時(shí)后方可拆模，4、調(diào)節(jié)器定位安放拆除變形調(diào)節(jié)器的臨時(shí)固定螺栓，注意區(qū)分變形調(diào)節(jié)器的正反，保持較薄一側(cè)的蓋板向上。安裝時(shí)按下蓋板底設(shè)置的25mm的定位孔進(jìn)行定位，上蓋板表面亦設(shè)置有定位刻線，用于檢測(cè)儀器的定位與安裝。5、變形標(biāo)識(shí)桿與注漿孔的安裝在三個(gè)調(diào)節(jié)器下支座墊板中間設(shè)置了變形標(biāo)識(shí)桿，該變形標(biāo)識(shí)桿可直觀量測(cè)到調(diào)節(jié)器的絕對(duì)變形壓縮量。在建筑物經(jīng)2-3年沉降穩(wěn)定后，可過注漿孔將調(diào)節(jié)器間的空隙封閉，增加樁頂?shù)哪途眯浴?圖6：富源路A1棟：擬安裝變形調(diào)節(jié)器的樁頭圖7：富源路A1棟：已安設(shè)好變形調(diào)節(jié)器的樁頭圖8：富源路A1棟：已安

14、設(shè)完變形調(diào)節(jié)器，即將進(jìn)行下步工序6、 沉降觀測(cè)該項(xiàng)目由貴州大學(xué)土木建筑工程學(xué)院、貴州工大土木試驗(yàn)檢測(cè)股份有限公司聯(lián)合進(jìn)行了為期14個(gè)月的沉降觀測(cè)，其沉降已到穩(wěn)定狀態(tài)，其觀測(cè)結(jié)果中，最大累計(jì)沉降量為17.2mm、最大沉降差為15.4mm，其沉降差和最終沉降量均滿足建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范表5.3.4的要求，符合規(guī)范。表明本次巖土工程治理所采取的沉降控制措施取得了理想的效果。 結(jié)果摘錄如下：3續(xù)表1 各監(jiān)測(cè)點(diǎn)觀測(cè)成果表沉降觀測(cè)結(jié)果觀測(cè)點(diǎn)編號(hào)第十六次第十七次第十八次第十九次第二十次2012年11月13日2012年11月22日2012年11月28日2012年12月4日2013年1月2日標(biāo)高(m)沉降量(m

15、m)標(biāo)高(m)沉降量(mm)標(biāo)高(m)沉降量(mm)標(biāo)高(m)沉降量(mm)標(biāo)高(m)沉降量(mm)本次累計(jì)本次累計(jì)本次累計(jì)本次累計(jì)本次累計(jì)110.11085 0.5 13.4 10.10951 1.3 14.8 10.10917 0.3 15.1 10.10893 0.2 15.4 10.10889 0.0 15.4 210.08157 0.7 13.3 10.08018 1.4 14.6 10.07995 0.2 14.9 10.07961 0.3 15.2 10.07953 0.1 15.3 310.12615 0.6 13.1 10.12448 1.7 14.8 10.12411 0.

16、4 15.1 10.12395 0.2 15.3 10.12391 0.0 15.3 410.03098 0.5 12.8 10.02982 1.2 13.9 10.02918 0.6 14.6 10.02882 0.4 14.9 10.02865 0.2 15.1 510.05423 0.6 13.2 10.05285 1.4 14.6 10.05252 0.3 15.0 10.05228 0.2 15.2 10.05219 0.1 15.3 610.09791 0.4 12.8 10.09685 1.1 13.8 10.09617 0.7 14.5 10.09575 0.4 14.9 10

17、.09557 0.2 15.1 710.09688 0.7 13.1 10.09542 1.5 14.6 10.09515 0.3 14.9 10.09497 0.2 15.1 10.09488 0.1 15.1 810.04742 0.6 12.7 10.04598 1.4 14.2 10.04555 0.4 14.6 10.04523 0.3 14.9 10.04511 0.1 15.1 910.06904 0.6 13.9 10.06823 0.8 14.7 10.06788 0.3 15.0 10.06761 0.3 15.3 10.06758 0.0 15.3 1010.11039

18、0.7 12.9 10.10885 1.5 14.5 10.10842 0.4 14.9 10.10805 0.4 15.3 10.10798 0.1 15.3 1110.03652 0.4 13.2 10.03525 1.3 14.4 10.03478 0.5 14.9 10.03445 0.3 15.2 10.03439 0.1 15.3 1210.05158 0.2 14.1 10.05081 0.8 14.9 10.05045 0.4 15.2 10.05032 0.1 15.4 10.05028 0.0 15.4 139.99661 0.0 0.0 9.99661 0.0 0.0 9

19、.99661 0.0 0.0 9.99661 0.0 0.0 已破壞/1410.10423 0.0 0.0 10.10423 0.0 0.0 10.10423 0.0 0.0 10.10423 0.0 0.0 10.10423 0.0 0.0 1510.07509 0.0 0.0 10.07509 0.0 0.0 10.07509 0.0 0.0 10.07509 0.0 0.0 10.07509 0.0 0.0 1610.05968 0.5 13.3 10.05839 1.3 14.6 10.05791 0.5 15.1 10.05765 0.3 15.4 10.05761 0.0 15.4

20、 1710.07346 0.5 13.0 10.07223 1.2 14.3 10.07183 0.4 14.7 10.07145 0.4 15.1 10.07139 0.1 15.1 1810.07781 0.5 12.8 10.07654 1.3 14.0 10.07612 0.4 14.5 10.07552 0.6 15.1 10.07545 0.1 15.1 1910.03375 0.5 13.4 10.03269 1.1 14.4 10.03224 0.5 14.9 10.03191 0.3 15.2 10.03187 0.0 15.3 工程狀態(tài)二十二層結(jié)構(gòu)完二十四層結(jié)構(gòu)完二十五層結(jié)

21、構(gòu)完二十五+1層結(jié)構(gòu)完主體完續(xù)表1 各監(jiān)測(cè)點(diǎn)觀測(cè)成果表沉降觀測(cè)結(jié)果觀測(cè)點(diǎn)編號(hào)第二十一次第二十二次第二十三次第二十四次第二十五次2013年1月13日2013年3月10日2013年5月19日2013年10月13日2014年3月12日標(biāo)高(m)沉降量(mm)標(biāo)高(m)沉降量(mm)標(biāo)高(m)沉降量(mm)標(biāo)高(m)沉降量(mm)標(biāo)高(m)沉降量(mm)本次累計(jì)本次累計(jì)本次累計(jì)本次累計(jì)本次累計(jì)110.10886 0.0 15.4 10.10858 0.3 15.7 10.10777 0.8 16.5 10.10735 0.4 16.9 10.10712 0.2 17.2 210.07948 0.0 1

22、5.3 10.07927 0.2 15.5 10.07839 0.9 16.4 10.07792 0.5 16.9 10.07771 0.2 17.1 310.12388 0.0 15.4 10.12356 0.3 15.7 10.12269 0.9 16.6 10.12225 0.4 17.0 10.12201 0.2 17.2 410.02859 0.1 15.2 10.02815 0.4 15.6 10.02730 0.8 16.4 10.02682 0.5 16.9 10.02682 0.0 16.9 510.05215 0.0 15.3 10.05160 0.6 15.9 已破壞/6

23、10.09551 0.1 15.2 10.09503 0.5 15.7 已破壞/710.09485 0.0 15.2 10.09441 0.4 15.6 已破壞/810.04498 0.1 15.2 已破壞/910.06756 0.0 15.4 10.06715 0.4 15.8 10.06627 0.9 16.7 10.06582 0.4 17.1 10.06582 0.0 17.1 1010.10795 0.0 15.3 10.10766 0.3 15.6 10.10686 0.8 16.4 10.10637 0.5 16.9 10.10637 0.0 16.9 1110.03433 0.1 15.3 10.03387 0.5 15.8 已破壞/1210.05025 0.0 15.4 10.04998 0.3 15.7 10.04908 0.9 16.6 10.04865 0.4 17.0 10.04865 0.0 17.0 13/1410.10423 0.0 0.0 已破壞/1510.07509 0.