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后注浆技术在软土中的应用

时间:2024-10-02 百科知识 版权反馈
【摘要】:采用钻孔灌注桩后注浆技术,并确定了4组试桩,桩径φ850mm和φ600mm各2组,桩长44.3~45.4m,在φ850mm和φ600mm试桩中各抽一根预埋钢筋应力计,从φ850mm的试桩中抽一根进行注浆前后的静载荷试验。这与施工过程中观察到的注浆完成时出现冒浆现象基本相符。桩端注浆:土的抗剪强度指标为c=10kPa,φ=25°,则桩端处的起裂压力与临塑荷载分别为855kPa、718kPa。摩擦角δ在注浆后必然有一定程度的提高。

某工程场地范围内土层分为9层。

(1)填土①层:层厚2.3~3.7m。

(2)粉质黏土②层:黄色,层厚0.7~1.7m。

(3)淤泥质粉质黏土夹砂③层:灰色,层厚5.0~6.1m。

(4)淤泥质黏土④层:灰色,层厚4.8~7.0m。

(5)黏土⑤-1层:灰色,层厚3.0~4.0m。

(6)粉质黏土⑤-2层:灰色,层厚21.0~22.6m。

(7)粉质黏土⑥层:暗绿色,层厚1.7~2.2m。

(8)砂质粉土⑦层:灰绿色,层厚3.9~4.9m。

(9)粉质黏土⑧-1层:灰色,层厚16.9~18.2m。

(10)粉质黏土与粉砂互层⑧-2层:灰色,层厚10~13.6m。

(11)粉细砂⑨层:灰色,未揭穿。

采用钻孔灌注桩后注浆技术,并确定了4组试桩,桩径φ850mm和φ600mm各2组,桩长44.3~45.4m,在φ850mm和φ600mm试桩中各抽一根预埋钢筋应力计,从φ850mm的试桩中抽一根进行注浆前后的静载荷试验。有关施工参数如下:①φ600mm试桩均采用端压工艺,注浆管直径φ25mm,注浆量1.41~1.59m3,水灰比0.6,注浆压力0.45MPa;②φ850mm试桩采用端压和侧压工艺,侧压管分别置于离地面24m和38m的粉质黏土⑤-2层中,总注浆量3.53m3,注浆压力0.45MPa。

6.3.1 静载荷试验结果

静载荷试验结果见表6-3。

表6-3 静载荷试验结果

1)桩侧摩阻力分布及对比

由于在试桩不同深度埋设了电阻片式钢筋应力计,根据各级荷载作用下实测的钢筋应力可计算桩身轴力,再由桩身轴力求出桩侧摩阻力。桩侧摩阻力及对比见表6-4、表6-5。

表6-4 φ850mm桩侧摩阻力及对比

表6-5 φ600mm桩侧摩阻力及对比

2)桩端阻力

在试验中测出的桩端阻力及桩端阻力占总荷载比例见表6-6。

表6-6 桩端阻力

6.3.2 计算分析

1)上升高度计算

注浆管口压力pj表达式:

将pb=450kPa,py=315kPa,Δp=150代入上式得pj=615kPa。

将τ0=6Pa,b=3mm,r0=425mm,γ′c=7kN/m3及p=pj=615kPa代入式(2-3-7)求得φ 850mm桩的上升高度为z=43m。同理可求得φ600mm桩的上升高度为z=41m。这与施工过程中观察到的注浆完成时出现冒浆现象基本相符。

2)起裂压力与临塑荷载

(1)桩端注浆:土的抗剪强度指标为c=10kPa,φ=25°,则桩端处的起裂压力与临塑荷载分别为855kPa、718kPa。

(2)桩侧注浆:土的抗剪强度指标取桩侧土的加权平均值,c=12kPa,φ=17°,则桩侧土的起裂压力与临塑荷载分别为470kPa、315kPa。

3)桩端土体与桩侧土体的位移

根据以上数据桩端土体与桩侧土体在压力作用下均处于弹性状态,则由式(2-3-21)与式(2-5-22)计算得φ850mm桩端土位移为12.66mm,桩侧土平均位移为25mm;浆液在桩侧土中的充填量为3.02m3,浆液在桩端土中的充填量为0.007m3,施工实际用量为3.53m3,充填量占86%。同理计算得φ600mm桩端土位移为8.6mm,桩侧土平均位移为13.76mm;浆液在桩侧土中的充填量为1.19m3,浆液在桩端土中的充填量为0.0024m3,施工实际用量为1.41~1.59m3,充填量占75%~84%。

对φ600mm桩浆液在桩侧引起的平均法向为307.5kPa,与初始法向应力相比,增量为31%。

对φ800mm桩浆液在桩侧引起的平均法向为312kPa,与初始法向应力相比,增量为32.7%。

4)影响摩阻力的因素分析

根据桩周摩擦力表达式Qsu=πd∑qsu·li及摩阻力表达式qsu=σ′h·tanδ,影响摩阻力的主要因素为桩径、法向有效应力σ′h和摩擦角δ。

由上述计算结果,φ600mm和φ800mm桩径增大幅度分别为4.6%和5.9%;法向应力增量分别为31%和32.7%。

摩擦角δ在注浆后必然有一定程度的提高。注浆前,桩土间存在一层泥皮,滑动面往往在泥皮内,摩擦角很小;注浆后,浆液固结了泥皮并对桩周土进行挤压,使其产生再固结,固结后的桩土结合很紧密,滑动面发生在桩周土中,摩擦角增大,若泥皮层的δ值取场地淤泥质土的内摩擦角φ=11°,注浆后桩周土的δ值取场地内黏土的内摩擦角φ=15°,则tanδ的增量为38%。

综合上述计算结果,φ600mm和φ800mm桩的承载力增量分别为80.8%和83%,而根据实测结果,φ600mm和φ800mm桩的承载力增量分别为87%和85%。计算值与实测值比较接近。

根据计算,本工程施工所用压力不足以使土体产生劈裂,但这并不意味着没有劈裂现象,由于土体总是存在软弱面,在施工压力作用下浆液沿软弱面产生劈裂是可能的,但范围不会太大,这一点可由浆液充填率达75%~86%来说明。

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