灌注桩后注浆单桩承载力与浆液扩散理论的研究-岩土工程专业论文.docxVIP

硕士研究生学位论文第一章 绪论 硕士研究生学位论文 第一章 绪论 PAGE 1 第一章 绪论硕士研究生学位论文 第一章 绪论 硕士研究生学位论文 PAGE 10 1.1 课题研究背景 第一章 绪论 桩的应用至今至少已有 12000～14000 年历史。这是美国肯塔基大学考古学家于 1981 年 1 月根据在太平洋东南沿岸智利的蒙特维尔德附近的森林里发现的一间支承木桩上的木 屋，经放射性碳 60 测定后所做的论断[1]。随着国内外土木建筑工程的发展，越来越多的 工程采用深基础形式。钻孔灌注桩作为深基础的一种形式，于 20 世纪 40 年代首先在美国 问世，尤其自 70～80 年代以来钻孔灌注桩在世界范围内出现了蓬勃发展的局面。因其承 载力大、噪音低、振动小、桩长、桩径可以自由选择、稳定性好、进尺快、泥浆排放量 少、施工设备简单、沉降速率缓慢及沉降量小且均匀等特点被广泛使用 。同时，随着近 年来施工技术及施工机械的不断改进和完善，灌注桩中存在的断桩、缩颈、露筋、塌孔 等主要质量问题等到了有效的抑制。因此，用量逐年上升，居高不下[2~3]。 我国开始使用钻孔灌注桩于 20 世纪 60 年代，首先在我国南方一些大城市中，应用于 高层建筑工程、桥梁工程、港口及水利等工程中。随着改革开放步伐的加快，灌注桩的 使用量迅速增加，仅数年间，已普及全国除西藏外的各省市、自治区的大中城市及开发 区，也能够应用于包括软土、黄土、膨胀土等特殊土在内的各种地基。据估计，近年来 我国灌注桩的使用数量之多堪称世界各国之最，应用灌注桩起步虽晚但发展迅速[4]。钻孔 灌注桩越来越多地应用于工程实践中，同时，由于施工方法自身的缺陷也给混凝土灌注 桩带来一些不可避免的缺点和不足。钻孔灌注桩的施工大多数采用泥浆护壁成孔，而泥 浆护壁钻孔灌注桩由于受施工工艺、施工方法、现场管理、施工操作及地层土质等因素 影响，会出现孔底沉渣难以清理，使桩端持力层不可靠、桩侧泥皮等现象使成桩质量不 稳定，承载力达不到要求。现在 ，如何在桩径、桩长受限制的情况下满足承载力的要 求，这些问题都给灌注桩地基处理施工工艺提出了新课题、新要求。 影响钻孔灌注桩单桩承载力。主要因素有以下几个方面。 1.在成孔过程中，为维持孔壁稳定，避免出现坍塌和缩径现象，一般采用优质泥浆 护壁。泥浆中的黏土颗粒在循环过程中吸附于孔壁，形成泥皮，从而起到保护孔壁的作 用。但泥皮的存在，阻碍了桩身混凝土与桩周土的粘结，相当于在桩土间涂了一层润滑 剂，不同程度地降低了桩侧摩阻力。摩阻力降低程度与泥皮质量、厚度等有关。 2.成孔后，地层中形成了较大的自由面，改变了地层初始应力状态，桩周土体向孔 中心产生不同程度的位移，引起地层侧压力的降低，使桩土间的法向应力减小，桩侧摩 阻力降低。 3.施工过程中，由于使用泥浆作为冲洗介质，无论采取何种先进的二次 清孔工艺， 很难将孔内沉渣全部带出至地表。特别是在土质松散地层中施工，即使经过特别仔细的 清孔，清孔后至浇筑混凝土之前这段时间内也会沉淀一些沉渣，孔底的沉渣厚度一般为 10cm～50cm，最厚可达 100cm 之多，另外，当孔内泥浆比重、粘度较大，也会造成清孔 不彻底，沉渣厚度过大。孔底沉渣的存在使桩端岩土持力层性质发生变化， 形成了可压 缩的“软垫”，是影响钻孔灌注桩单桩承载力的重要因素。 4.混凝土初灌时，由于导管细而长、落差大，混凝土出现离析现象在桩底部形成 “干碴石”、“虚尖”，影响桩底混凝土强度。 5.孔壁受水浸泡，使桩周土抗剪强度降低及桩身混凝土收缩等均会导致桩侧摩阻力 的降低。由于桩身混凝土的固结发生体积收缩，使桩身混凝土与孔壁间产生间隙，减少 了桩侧摩阻力。而且在成孔过程中都普遍存在对孔壁和孔底土层的扰动，这些方面的作 用都影响了钻孔灌注桩单桩承载力的发挥。同时静载试验表明，当桩长为 15m 时，钻孔 灌注桩的端承力仅占其极限荷载的 15%～35%[5]，桩侧摩阻力与桩端阻力发挥存在着不同 步现象。 要充分发挥桩侧摩阻力只需（8mm～10mm）的桩顶位移，而要充分发挥桩端阻力的 作用，需要 0.1～0.3 倍桩径的桩顶位移。因此桩达到破坏时，桩侧摩阻力往往得了到充 分发挥，而桩端阻力却潜力尚大，这也是桩承载力上不去的原因之一。设法加大桩的端 承力，从而提高桩的整个承载能力，也就成为解决问题的关键之一[6~8]。针对上述问题开 发了灌注桩后注浆技术。 灌注桩后注浆（post grouting for cast- in-situ pile）是灌注桩成桩后一定时间，通过预 设于桩身内的注浆导管及与之相连的桩端、桩侧注浆阀注入水泥浆，使桩端、桩侧土体 （包括沉渣和泥皮）得到加固，从而提高承载力，减小沉降