后注浆对桩周土层加固作用研究

 包柳青，  周韬，  陈浙兵，  叶建梁

  （1杭州天境建筑设计有限公司，杭州310009；

2中国建筑技术集团有限公司，北京100013；

 3杭州市居住区发展中心有限公司，杭州310000）

[摘要]  通过现场标贯试验分析后注浆对桩周土层的加固作用，分别研究不同水灰比浆液注入时，距离桩身不同距离处土体标贯击数的提高情况，并对试验结果进行对比分析。结果表明：后注浆能有效挤密桩周土体，提高土体的标贯击数，距离桩基越近，加固作用越明显；水灰比较小的浆液由于注入性较差，引起的桩周挤密作用更明显，相对于粉土和黏土而言，浆液对砂土的挤密加固作用更好。

[关键词]  后注浆桩；标贯试验；桩周土

0  前言

 大量工程实践证明桩端注浆的浆液上返作用以及桩侧注浆能对桩周土体进行挤密和加固，并能有效克服由于钻孔扰动和浸水软化造成的钻孔桩摩阻力的降低。浆液的挤密作用对土体的加固主要通过球孔扩张理论进行研究，试验研究多集中于通过现场原位试验参数来分析注浆加固的效果；同时对注浆加固桩周土的研究也多集中于现场试验得到的桩侧摩阻力方面，对注浆挤密后桩周土工程特性的研究较少。本文在分析注浆挤密桩周土体机理的基础上，通过现场原位标准贯入试验研究了不同浆液注入后对桩周土的影响，并对后注浆加固作用的工程应用提出了很好的建议。

1  注浆挤密作用分析

当基桩进行桩侧或桩端注浆浆液沿着桩土界面上返时，浆液的压力会对桩周土体产生挤压作用，使得土体得到挤密，从而提高土的强度。当浆液沿着桩土界面注入时，会在桩周形成一层浆液，其半径为r，- ro（图1），根据弹性力学知识，可以得到平衡方程为：

几何方程为：

弹性本构方程为：

根据边界条件，同时考虑土体中存在的初始应力p。，可以得到土体中的应力场和位移场：

式中：D，为土的相对密度；盯，7为土体竖向有效应力。

 通过上面分析方法，可以得到浆液对土体的加固作用。

2  桩周土加固作用研究

通过在后注浆桩的桩周各个土层进行标准贯入试验进行了桩周土的加固作用的研究。试验的工程场地位于杭州市区，属于钱塘江冲海积平原区，紧邻钱塘江，注浆桩桩长为35~37m，桩径为800mm，桩端位于砾砂层，桩侧各个土层的物理力学参数如表1所示。桩基施工完成后进行了桩端后注浆施工，为分析桩侧浆液对土体的加固作用，在距离桩侧不同位置处进行了标准贯入试验（图2）。分别选取了3个不同水灰比浆液注入的基桩进行试验，各个基桩参数如表2所示。得到各桩的试验结果如图3所示，图中的初始值为注浆前对场地各土层进行标贯试验的实测值，深度为测点距桩顶的距离。

图3(a)为桩端注入水灰比为0.6的浆液后，桩周土实测的标贯击数的分布情况，从图中可以看出，经过浆液挤密后桩周土的标贯击数明显提高，距离基桩越近，标贯击数的提高越大，靠近桩端位置处的提高值较桩身上部大，桩身上部15m范围内提高值较小可能是因为浆液未能充分上返。另外，可以看出，在桩端砂土层位置处，标贯击数的提高值最大。图3(b)为桩端注入水灰比为0.8的浆液后桩周土实测的标贯击数的分布情况，从图中可以看出，桩周土标贯击数同样有很大程度的提高，相对于水灰比为0.6的浆液，整体提高值偏小，可能的原因是高水灰比浆液的注入性较好，注浆压力偏低，使得对土体的压密作用偏小；同时也可以观察到，在深度12m位置和桩端位置处的标贯击数提高较大。图3(c)为桩端注入水灰比为1.0的浆液后桩周土实测的标贯击数的分布情况，从图中可以看出，在距离基桩1.0m位置处，标贯击数的提高不是很明显，在深度12m位置和桩端位置处的标贯击数提高值较大，由于深度12m处和桩端处都为砂性土层，说明了浆液对砂土挤密作用相对较好。

3  设计建议

 桩周土的标贯试验击数是影响和计算桩侧极限侧摩阻力的重要参数，桩的极限侧摩阻力可以通过与标贯击数的经验关系获得。由于注浆过程中浆液上返高度受到注浆压力、地层条件等很多因素影响，不同桩浆液上返高度可能不同，因此对桩侧的加固范围也会有差异，而通过上述试验分析结果可以看出，注浆对侧阻力的增强范围建议取桩端以上10~15m左右，相对于粉土和黏土，砂土的增强系数可取相对较大的值，仅对桩周土加固而言，在满足流动性的条件下，建议选取水灰比较小的浆液。

4  结语

 后注浆能有效地挤密桩周土体，提高土体的标贯击数，距离基桩越近，加固作用越明显。水灰比较小的浆液由于注入性较差，引起的桩周挤密作用更明显。相对于粉土和黏土而言，浆液对砂土的挤密加固作用更好。